CN110642630A - 一种高炉出铁沟用修补料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐火材料技术领域,特别涉及一种高炉出铁沟用修补料及制备方法。包括以下重量份的原料:除尘灰3~15份;膨润土5~3份0;刚玉粉20~50份;氧化铝微粉5~20份;铝酸钙粉3~15份;氮化硅粉5~25份;结合剂10~35份。本发明采用除尘灰、膨润土等廉价物料,利用其廉价易得的优势,作为高炉铁沟用修补料的部分原料,可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,进而实现降低炼铁生产成本的效果。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域,特别涉及一种高炉出铁沟用修补料及制备方法。
背景技术
随着社会的快速发展,对于不同种类的材料需求也越来越大,尤其是以钢铁为代表的黑色系材料,为应对这种局面,冶金企业也因时而异,不断的扩大自身产能,具体表现为高炉、转炉呈现出了有区别以往的大型化、自控化的变化趋势,以满足社会不同行业对于钢铁产品的需求。而在这其中,高炉经历了近些年大型化、强化冶炼的发展趋势,在带来了产能增加同时,吨铁能耗也在不断下降,高炉仍然是利用效率最高的炼铁设备,使得现代炼铁工艺中,高炉炼铁应具有很强的竞争力。而高炉大型化、强化冶炼的同时,也带来了一些问题出现。问题之一就是,随着有效炉容和冶炼强度的提升,日产量较过去有了大幅度的增加,导致高炉出铁时间延长,铁口的出铁量增加,现代大型高炉虽然采用了多铁口(注:3个或4个)轮换出铁方式,但就单个出铁沟而言,通铁量仍较过去有大幅度的提升,目前已经达到或超过15万吨的水平。通铁量的增加,铁水沟耐材的侵蚀日益加重,增加了企业维护成本和工作量,而随着市场形势异常严峻,成本竞争就成为企业之间的核心比拼,做到降低每一处成本,是企业生存的当务之急。
众多钢铁企业认识到延长出铁沟的使用寿命,降低吨铁制造加工成本,也将会给企业带来较大的经济效益。为此,多家企业及院校,如宝武、河钢、沙钢、北京科技大学、东北大学等多家单位都开展了延长出铁沟使用寿命的课题研究,通过对出铁沟在使用过程中,炉衬侵蚀机理、温度梯度分布等多方分析与工业实践,在此基础上形成了一系列的出铁沟材质及结构技术,并在实际生产中取得较好的使用效果。如材质中通过增加碳纤维、碳化硅、氮化硅以及一些独有结合剂等材料,来抵抗出铁过程中的渣铁侵蚀;或者结构中采用独特设计方式,利用可更换内衬、外加衬体等技术,来实现出铁沟保温及快速更换;再有设计结构上采用了复合介质、以及外部冷却手段,以增加铁水沟的耐侵蚀性;还有就是喷补物料技术的应用,来实现快速修复铁沟,这些技术的应用实施,是可以做到延长出铁沟浇注工作层的使用寿命。但好的出铁沟维护料的价格一直较高,这也成为降低企业生铁制造成本的难题之一。
出铁沟的使用寿命与吨铁制造成本是息息相关,适宜的铁水沟材料,除了要有较好的保温、耐渣铁侵蚀的使用效果外,还应具有价格优势,只有做到这些,才能够减轻炼铁生产成本。对此,不少院校和企业都在此方面开展了研究,并将不同技术付诸应用。例如采用不同耐火材料,进行铁沟喷补、浇筑修复的技术(见中国专利“一种高炉出铁沟喷补料”专利申请号:CN104086191A,“改良的高炉出铁沟用耐火浇注料”专利申请号:CN1641048,“单铁口高炉出铁主沟喷补料”专利申请号:CN102557696A,“一种铁沟热补料”专利申请号:CN102101781A10,“一种浇注料及采用该浇注料的单铁口高炉储铁式出铁主沟”专利申请号:CN102557697A,“一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料”专利申请号:CN103113120A,“一种自流型热补料及其制造方法”专利申请号:CN1160030等),由此类技术所制作的出铁沟修补用料,适用于铁沟上侵蚀严重而需要修补的部位,能够延长铁沟使用寿命,可起到降低炉前操作劳动强度,提高通铁量,进而提高高炉生产能力效果,但采购价格较高,不利于降低炼铁生产成本。还有就是关于铁钩合理设计及安装的技术(见中国专利“一种可修补粘结浆料的高炉出铁沟”专利申请号:CN202786290U,“一种塞隆结合耐火材料的铁沟复合衬体及其制作方法”专利申请号:CN103642960A,“高炉出铁场用铁沟料预制件”专利申请号:CN205133640U,“一种更换式高炉出铁沟”专利申请号:CN205275628U,“整体组装式高炉出铁沟”专利申请号:CN201971846U,“用于高炉出铁沟或渣沟沟口的预制件”专利申请号:CN202090006U等)此类发明创造可以实现缩短初始施工周期、烘烤周期和再次挖修施工周期的效果,使用过程中,呈现出抗渣铁侵蚀性强、耐冲刷等特点,可提高铁水沟的寿命,为炼铁厂高炉的顺产、高产提供了保障,提高了经济效益,但是缺点是需要整体施工,一次性投入较大。还有一些其它方面的技术,如采用多层复合材质或其它方法,来提升高炉铁沟日常通铁量的措施(见中国专利“高炉出铁沟浇注料一种带有冲击区衬层的高炉出铁沟”专利申请号:CN203346412U,“一种内衬方便更换的高炉出铁沟”专利申请号:CN108085443A,“一种带有添加物的高炉出铁沟”专利申请号:CN202881300U等)这些发明,可以虽起到提高铁沟的热震稳定性、抗氧化性、增强其抗渣铁侵蚀和耐冲刷能力效果,但是缺点是结构复杂,使用成本偏高,效果有限。此外,就是国内外可查阅到的众多关于此方面技术论述的文献资料(见期刊《耐火材料》“Al2O3-SiC-C质湿式喷射浇注料的研究和应用”2012年,42卷,2期,119;《耐火材料》“高炉出铁沟喷补料实验室研制”2001年,35卷,3期,173;《四川冶金》“高炉出铁沟长寿化技术研究新进展”2009年,31卷,1期,57;《炼铁》“高炉铁沟自流浇注料的研究”2001年,20卷,4期,36等),不少文献资料都有论述到目前大型高炉出铁沟采用Al2O3-SiC-C浇注料,使用安全寿命长,消耗少,施工维修方便,为高炉的稳产、顺产作出了巨大贡献;也有说到修补用的喷补料主要采用棕刚玉为骨料,外加一些刚玉、碳化硅细粉,也有使用特级铝矾土作为骨料的成品配方方面的,但这些文献资料对于成本因素,例如如何降低铁钩维护成本,对于铁钩运行成本和高炉联系方面论述较少。因此,就现有技术来讲,出铁沟的日常维护具有较大的降低成本空间。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种高炉出铁沟用修补料及制备方法。在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,进而实现降低炼铁生产成本的效果。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种高炉出铁沟用修补料,包括以下重量份的原料:
所述除尘灰的粒度控制范围为≤0.074mm部分所占除尘灰整体质量比例不低于60%。
所述膨润土中蒙脱石含量不低于57%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占膨润土整体质量比例不低于90%。
所述刚玉粉中Al2O3含量不低于57%,粒度控制范围为≤0.125mm部分所占刚玉粉整体质量比例不低于65%。
所述氧化铝微粉中Al2O3含量不低于97%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氧化铝粉整体质量比例不低于90%。
所述铝酸钙粉中Al2O3含量不低于50%、CaO含量不高于25%、MgO含量不高于3%、SiO2不高于8%、Fe2O3不高于3%,粒度控制范围为≤0.125mm部分所占铝酸钙粉整体质量比例不低于95%。
所述氮化硅粉中Si3N4含量不低于97%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氮化硅铁整体质量比例不低于90%。
所述结合剂由焦油、高温沥青中的一种或几种,与酚醛树脂、三聚磷酸钠中的一种或几种组合而成。
一种高炉出铁沟用修补料的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)将除尘灰、膨润土、刚玉粉、氧化铝微粉、铝酸钙粉、氮化硅粉、以及结合剂作为出铁沟修补料,并按上述所述不同质量比例,不分先后顺序投入混合机;
(2)将混合物碾制20min~60min,制得以高炉出铁沟用修补料。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明采用除尘灰、膨润土等廉价物料,利用其廉价易得的优势,作为高炉铁沟用修补料的部分原料,可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,进而实现降低炼铁生产成本的效果。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明,但不用来限制本发明的范围:
一种高炉出铁沟用修补料,包括以下重量份的原料:
所述除尘灰为炼焦干法除尘灰、水熄焦粉、高炉瓦斯灰、高炉干法除尘灰、高炉炉前除尘灰、高炉矿焦槽除尘灰中的一种或者几种,所述除尘灰粒度控制范围为≤0.074mm部分所占除尘灰整体质量比例不低于60%。
所述膨润土中蒙脱石含量不低于57%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占膨润土整体质量比例不低于90%。
所述刚玉粉中Al2O3含量不低于57%,粒度控制范围为≤0.125mm部分所占刚玉粉整体质量比例不低于65%。
所述氧化铝微粉中Al2O3含量不低于97%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氧化铝粉整体质量比例不低于90%。
所述铝酸钙粉中Al2O3含量不低于50%、CaO含量不高于25%、MgO含量不高于3%、SiO2不高于8%、Fe2O3不高于3%,粒度控制范围为≤0.125mm部分所占铝酸钙粉整体质量比例不低于95%。
所述氮化硅粉中Si3N4含量不低于97%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氮化硅铁整体质量比例不低于90%。
所述结合剂由焦油、高温沥青中的一种或几种,与酚醛树脂、三聚磷酸钠中的一种或几种组合而成。
一种高炉出铁沟用修补料的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)将除尘灰、膨润土、刚玉粉、氧化铝微粉、铝酸钙粉、氮化硅粉、以及结合剂作为出铁沟修补料,并按上述所述不同质量比例,不分先后顺序投入混合机;
(2)将混合物碾制20min~60min,制得以高炉出铁沟用修补料。
以下列举5个实施例对本发明具体实施方式的具体说明,具体内容如下所示。
实施例1
某钢铁厂有效炉容450m3高炉应用为例说明:
1.1出铁沟修补料配比方案
出铁沟修补料配比方案见表1。
表1出铁沟修补料配比方案
1.2出铁沟修补料应用效果
依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料,在某钢铁厂有效炉容450m3高炉,采用喷补的工艺应用后的效果见表2。
表2高炉应用效果
项目 | 单个铁沟通铁量(万吨) | 耐材费用(元/吨) | 制造成本(元/吨) |
原有铁沟 | 13 | 9.0 | 2235.00 |
修补铁沟 | 30 | 4.5 | 2231.50 |
效果 | +17 | -4.5 | -4.50 |
按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料,利用其廉价易得的优势,作为高炉铁沟用修补料的部分原料,在某钢铁厂有效炉容450m3高炉应用后,可以提升单个出铁沟通铁量17万吨,吨铁耐材费用下降4.5元/吨,吨铁制造成本下降4.5元/吨,可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,实现降低炼铁生产成本的效果。
实施例2
某钢铁厂有效炉容1280m3高炉应用为例说明:
2.1出铁沟修补料配比方案
出铁沟修补料配比方案见表3。
表3出铁沟修补料配比方案
2.2出铁沟修补料应用效果
依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料,在某钢铁厂有效炉容1280m3高炉,采用喷补的工艺应用后的效果见表4。
表4高炉应用效果
项目 | 单个铁沟通铁量(万吨) | 耐材费用(元/吨) | 制造成本(元/吨) |
原有铁沟 | 15 | 8.5 | 2170.40 |
修补铁沟 | 35 | 4.0 | 2165.90 |
效果 | +20 | -4.5 | -4.5 |
按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料,利用其廉价易得的优势,作为高炉铁沟用修补料的部分原料,在某钢铁厂有效炉容1280m3高炉应用后,可以提升单个出铁沟通铁量20万吨,吨铁耐材费用下降4.5元/吨,吨铁制造成本下降4.5元/吨,可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,实现降低炼铁生产成本的效果。
实施例3
某钢铁厂有效炉容2580m3高炉应用为例说明:
3.1出铁沟修补料配比方案
出铁沟修补料配比方案见表5。
表5出铁沟修补料配比方案
3.2出铁沟修补料应用效果
依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料,在某钢铁厂有效炉容2580m3高炉,采用喷补的工艺应用后的效果见表6。
表6高炉应用效果
项目 | 单个铁沟通铁量(万吨) | 耐材费用(元/吨) | 制造成本(元/吨) |
原有铁沟 | 15 | 8.0 | 2031.42 |
修补铁沟 | 35 | 4.0 | 2027.42 |
效果 | +20 | -4.0 | -4.0 |
按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料,利用其廉价易得的优势,作为高炉铁沟用修补料的部分原料,在某钢铁厂有效炉容2580m3高炉应用后,可以提升单个出铁沟通铁量20万吨,吨铁耐材费用下降4.0元/吨,吨铁制造成本下降4.0元/吨,可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,实现降低炼铁生产成本的效果。
实施例4
某钢铁厂有效炉容3200m3高炉应用为例说明:
4.1出铁沟修补料配比方案
出铁沟修补料配比方案见表7。
表7出铁沟修补料配比方案
4.2出铁沟修补料应用效果
依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料,在某钢铁厂有效炉容3200m3高炉,采用喷补的工艺应用后的效果见表8。
表8高炉应用效果
项目 | 单个铁沟通铁量(万吨) | 耐材费用(元/吨) | 制造成本(元/吨) |
原有铁沟 | 15 | 7.5 | 1935.48 |
修补铁沟 | 35 | 4.0 | 1931.98 |
效果 | +20 | -3.5 | -3.5 |
按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料,利用其廉价易得的优势,作为高炉铁沟用修补料的部分原料,在某钢铁厂有效炉容3200m3高炉应用后,可以提升单个出铁沟通铁量20万吨,吨铁耐材费用下降3.5元/吨,吨铁制造成本下降3.5元/吨,可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,实现降低炼铁生产成本的效果。
实施例5
某钢铁厂有效炉容4038m3高炉应用为例说明:
5.1出铁沟修补料配比方案
出铁沟修补料配比方案见表9。
表9出铁沟修补料配比方案
5.2出铁沟修补料应用效果
依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料,在某钢铁厂有效炉容4038m3高炉,采用喷补的工艺应用后的效果见表10。
表10高炉应用效果
项目 | 单个铁沟通铁量(万吨) | 耐材费用(元/吨) | 制造成本(元/吨) |
原有铁沟 | 18 | 7.0 | 1887.59 |
修补铁沟 | 38 | 3.5 | 184.09 |
效果 | +20 | -3.5 | -3.5 |
按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料,利用其廉价易得的优势,作为高炉铁沟用修补料的部分原料,在某钢铁厂有效炉容4038m3高炉应用后,可以提升单个出铁沟通铁量20万吨,吨铁耐材费用下降3.5元/吨,吨铁制造成本下降3.5元/吨,可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,实现降低炼铁生产成本的效果。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
2.根据权利要求1所述的一种高炉出铁沟用修补料,其特征在于,所述除尘灰为炼焦干法除尘灰、水熄焦粉、高炉瓦斯灰、高炉干法除尘灰、高炉炉前除尘灰、高炉矿焦槽除尘灰中的一种或者几种,除尘灰粒度控制范围为≤0.074mm部分所占除尘灰整体质量比例不低于60%。
3.根据权利要求1所述的一种高炉出铁沟用修补料,其特征在于,所述膨润土中蒙脱石含量不低于57%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占膨润土整体质量比例不低于90%。
4.根据权利要求1所述的一种高炉出铁沟用修补料,其特征在于,所述刚玉粉中Al2O3含量不低于57%,粒度控制范围为≤0.125mm部分所占刚玉粉整体质量比例不低于65%。
5.根据权利要求1所述的一种高炉出铁沟用修补料,其特征在于,所述氧化铝微粉中Al2O3含量不低于97%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氧化铝粉整体质量比例不低于90%。
6.根据权利要求1所述的一种高炉出铁沟用修补料,其特征在于,所述铝酸钙粉中Al2O3含量不低于50%、CaO含量不高于25%、MgO含量不高于3%、SiO2不高于8%、Fe2O3不高于3%,粒度控制范围为≤0.125mm部分所占铝酸钙粉整体质量比例不低于95%。
7.根据权利要求1所述的一种高炉出铁沟用修补料,其特征在于,所述氮化硅粉中Si3N4含量不低于97%,粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氮化硅铁整体质量比例不低于90%。
8.根据权利要求1所述的一种高炉出铁沟用修补料,其特征在于,所述结合剂由焦油、高温沥青中的一种或几种,与酚醛树脂、三聚磷酸钠中的一种或几种组合而成。
9.一种如根据权利要求1所述的高炉出铁沟用修补料的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
1)将除尘灰、膨润土、刚玉粉、氧化铝微粉、铝酸钙粉、氮化硅粉、以及结合剂作为出铁沟修补料,并按上述所述不同质量比例,不分先后顺序投入混合机;
2)将混合物碾制20min~60min,制得以高炉出铁沟用修补料。
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