CN110818436A - 一种炼钢炉用热态修补料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种炼钢炉用热态修补料及其制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：S1：制备预混料：先将35wt％的镁橄榄石、3～5wt％的金属铬、10～20wt％的氧化钙、2～10wt％的氧化锂、5～15wt％的氧化锆与5～8wt％的新戊二醇在120℃～150℃条件下混合搅拌均匀，冷却后得到预混料；S2：制备修补料：将S1中制备得到的预混料与5～40wt％镁橄榄石、5～10wt％的镁砂及0.1～0.5wt％的聚羧酸增塑剂混合，搅拌均匀，制得炼钢炉用热态修补料。本发明提出的一种炼钢炉用热态修补料及其制备方法，所制备的修补料具有高温自流性好、粘附性好、烧结时间短、强度高、耐炉渣侵蚀、寿命长、低导热和环境友好的特点。

Description

一种炼钢炉用热态修补料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，特别是涉及一种炼钢炉用热态修补料及其制备方法。
背景技术
炼钢炉炉龄是一个重要的技术经济指标，是炼钢厂发挥效益的一个重要因素。比如转炉钢包等，提高转炉和钢包炉龄可以提高炼钢的生产效率，降低耐材消耗。随着转炉溅渣护炉技术的普及推广，转炉炉龄得到提高，可达约4万炉次。但应用溅渣护炉技术之后，转炉炉衬的侵蚀情况也发生了相应变化，制约炉龄提高的主要因素由炉帽、耳轴等部位侵蚀过快变为转炉前后大面侵蚀过快。因此，加强转炉前后大面维护，降低炉衬的损毁，对于进一步提高转炉炉龄具有十分重要的意义。而钢包精炼技术的发展以及冶炼条件日趋苛刻，其内衬的热态修补也迫切需要，有利于二次精炼生产效率的大幅提升。
目前，炼钢炉修补料主要有两大类：1)碳系结合含碳质修补料：它主要采用焦油、沥青等作结合剂。从使用效果来看，该修补料高温流动性好、耐侵蚀和使用寿命长，但烧结时间长，施工时冒浓烟并释放大量有毒有害气体，对环境污染严重；2)湿法水系结合镁质修补料：该类热态修补料烧结时间相对较短，对环境无污染，可及时、快速补炉，但该修补料与炉衬材料粘附性差、不耐侵蚀和不耐冲刷、使用寿命相对较短。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种炼钢炉用热态修补料及其制备方法，用该方法制备的修补料具备环境友好、高温自流性好、烧结速度快、附着性优异、强度高、耐冲刷、耐炉渣侵蚀、低导热和寿命长的优点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：制备预混料：先将35wt％的镁橄榄石、3～5wt％的金属铬、10～20wt％的氧化钙、2～10wt％的氧化锂、5～15wt％的氧化锆与5～8wt％的新戊二醇在120℃～150℃条件下混合搅拌均匀，冷却后得到预混料；
S2：制备修补料：将S1中制备得到的预混料与5～40wt％镁橄榄石、5～10wt％的镁砂及0.1～0.5wt％的聚羧酸增塑剂混合，搅拌均匀，制得炼钢炉用热态修补料。
进一步的，步骤S1及S2中所述的镁橄榄石主要包含以下重量组分原料：MgO含量>40wt％，SiO2含量<40wt％，Fe2O3含量<10wt％。
进一步的，所述氧化钙中的CaO含量>98.5wt％，粒径为1～0.15mm。
进一步的，所述氧化锆中的ZrO2含量≥99.5wt％，粒径≤45μm。
进一步的，所述氧化锂中的Li2O含量≥99.5wt％，粒径≤45μm。
进一步的，所述金属铬中的Cr含量≥99wt％，粒径≤45μm。
进一步的，所述新戊二醇的粒径<0.2mm。
进一步的，所述镁砂中的MgO含量>96wt％，粒径为3～0.045mm。
采用所述的制备方法所制备的炼钢炉用热态修补料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明在制备修补料的过程中，金属铬和氧化钙均匀附着在镁橄榄石颗粒上，伴随氧化钙的部分水化现象，在热处理条件下形成复合预应力，同时氧化锂和氧化锆在热态修补条件下会形成锆酸锂化合物(LixZryOz)，其具有多种化学组成和晶相结构，不仅能促进材料的快速烧结，且在喷涂过程中因多次相变而能产生连续应力，再结合新戊二醇的高温形变和挥发，从而使得材料具有很好的高温流动铺展性兼具优异的附着性；另一方面，材料在服役过程中，形成的高含锂的锆酸锂化合物能有效吸收碳复合耐火材料产生的CO2等气体，能有效避免结构的崩塌；同时，金属铬被氧化为氧化铬，固溶进入锆酸锂化合物中，使材料逐步稳定且具有很好的高温强度及抗侵蚀性能。
具体实施方式
展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例，且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本发明的的精神和范围之内。
实施例1
一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：制备预混料：先将35wt％的镁橄榄石、3wt％的金属铬、14.5wt％的氧化钙、2wt％的氧化锂、5wt％的氧化锆与5wt％的新戊二醇在120℃～150℃条件下混合搅拌均匀，冷却后得到预混料；
S2：制备修补料：将S1中制备得到的预混料与25wt％镁橄榄石、10wt％的镁砂及0.5wt％的聚羧酸增塑剂混合，搅拌均匀，制得炼钢炉用热态修补料。
其中，镁橄榄石中：MgO含量为55wt％，SiO2含量为38wt％，Fe2O3含量为7wt％；所述氧化钙中的CaO含量为99wt％，粒径为1～0.15mm；所述氧化锆中的ZrO2含量为99.5wt％，粒径≤45μm；所述氧化锂中的Li2O含量为99.5wt％，粒径≤45μm；所述金属铬中的Cr含量为99wt％，粒径≤45μm；所述新戊二醇的粒径<0.2mm；所述镁砂中的MgO含量为97wt％，粒径为3～0.045mm。
实施例2
S1：制备预混料：先将35wt％的镁橄榄石、4wt％的金属铬、16.9wt％的氧化钙、5wt％的氧化锂、10wt％的氧化锆与6wt％的新戊二醇在120℃～150℃条件下混合搅拌均匀，冷却后得到预混料；
S2：制备修补料：将S1中制备得到的预混料与15wt％镁橄榄石、8wt％的镁砂及0.1wt％的聚羧酸增塑剂混合，搅拌均匀，制得炼钢炉用热态修补料。
其中，镁橄榄石中：MgO含量为58wt％，SiO2含量为33wt％，Fe2O3含量为9wt％；所述氧化钙中的CaO含量为98.9wt％，粒径为1～0.15mm；所述氧化锆中的ZrO2含量为99.7wt％，粒径≤45μm；所述氧化锂中的Li2O含量为99.6wt％，粒径≤45μm；所述金属铬中的Cr含量为99.2wt％，粒径≤45μm；所述新戊二醇的粒径<0.2mm；所述镁砂中的MgO含量为98wt％，粒径为3～0.045mm。
实施例3
S1：制备预混料：先将35wt％的镁橄榄石、5wt％的金属铬、18.8wt％的氧化钙、8wt％的氧化锂、13wt％的氧化锆与8wt％的新戊二醇在120℃～150℃条件下混合搅拌均匀，冷却后得到预混料；
S2：制备修补料：将S1中制备得到的预混料与5wt％镁橄榄石、7wt％的镁砂及0.2wt％的聚羧酸增塑剂混合，搅拌均匀，制得炼钢炉用热态修补料。
其中，镁橄榄石中：MgO含量为60wt％，SiO2含量为35wt％，Fe2O3含量为5wt％；所述氧化钙中的CaO含量为99.2wt％，粒径为1～0.15mm；所述氧化锆中的ZrO2含量为99.6wt％，粒径≤45μm；所述氧化锂中的Li2O含量为99.7wt％，粒径≤45μm；所述金属铬中的Cr含量为99.4wt％，粒径≤45μm；所述新戊二醇的粒径<0.2mm；所述镁砂中的MgO含量为97wt％，粒径为3～0.045mm。
实施例4
S1：制备预混料：先将35wt％的镁橄榄石、4wt％的金属铬、17.7wt％的氧化钙、6wt％的氧化锂、12wt％的氧化锆与7wt％的新戊二醇在120℃～150℃条件下混合搅拌均匀，冷却后得到预混料；
S2：制备修补料：将S1中制备得到的预混料与10wt％镁橄榄石、8wt％的镁砂及0.3wt％的聚羧酸增塑剂混合，搅拌均匀，制得炼钢炉用热态修补料。
其中，镁橄榄石中：MgO含量为62wt％，SiO2含量为34wt％，Fe2O3含量为4wt％；所述氧化钙中的CaO含量为98.8wt％，粒径为1～0.15mm；所述氧化锆中的ZrO2含量为99.9wt％，粒径≤45μm；所述氧化锂中的Li2O含量为99.7wt％，粒径≤45μm；所述金属铬中的Cr含量为99.3wt％，粒径≤45μm；所述新戊二醇的粒径<0.2mm；所述镁砂中的MgO含量为97wt％，粒径为3～0.045mm。
实施例5
S1：制备预混料：先将35wt％的镁橄榄石、4.5wt％的金属铬、17.6wt％的氧化钙、4wt％的氧化锂、14wt％的氧化锆与6wt％的新戊二醇在120℃～150℃条件下混合搅拌均匀，冷却后得到预混料；
S2：制备修补料：将S1中制备得到的预混料与11wt％镁橄榄石、7.5wt％的镁砂及0.4wt％的聚羧酸增塑剂混合，搅拌均匀，制得炼钢炉用热态修补料。
其中，镁橄榄石中：MgO含量为60wt％，SiO2含量为34wt％，Fe2O3含量为6wt％；所述氧化钙中的CaO含量为98.6wt％，粒径为1～0.15mm；所述氧化锆中的ZrO2含量为99.7wt％，粒径≤45μm；所述氧化锂中的Li2O含量为99.8wt％，粒径≤45μm；所述金属铬中的Cr含量为99.6wt％，粒径≤45μm；所述新戊二醇的粒径<0.2mm；所述镁砂中的MgO含量为96.9wt％，粒径为3～0.045mm。
采用实施例1-5所述的制备方法所制备得到炼钢炉用热态修补料，检测其各项性能指标如下：
Figure BDA0002285043160000041
从上表可以看出，采用本申请的制备方法制备得到的热态修补料，烧结时间≤15分钟，使用寿命>40次；既解决了碳系结合含碳质修补料烧结时间长、污染环境的问题，又解决了湿法水系结合镁质修补料粘附性差、不耐侵蚀、不耐冲刷及使用寿命短的问题，简而言之，本申请的修补材料集现有不同种修补料的优点于一体：高温自流性好、烧结时间短、粘结强度高、耐冲刷、耐炉渣侵蚀、寿命长、环境友好，具有良好的社会经济效益。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：制备预混料：先将35wt％的镁橄榄石、3～5wt％的金属铬、10～20wt％的氧化钙、2～10wt％的氧化锂、5～15wt％的氧化锆与5～8wt％的新戊二醇在120℃～150℃条件下混合搅拌均匀，冷却后得到预混料；
S2：制备修补料：将S1中制备得到的预混料与5～40wt％镁橄榄石、5～10wt％的镁砂及0.1～0.5wt％的聚羧酸增塑剂混合，搅拌均匀，制得炼钢炉用热态修补料。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，其特征在于，步骤S1及S2中所述的镁橄榄石主要包含以下重量组分原料：MgO含量>40wt％，SiO2含量<40wt％，Fe2O3含量<10wt％。
3.根据权利要求1所述的一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，其特征在于，所述氧化钙中的CaO含量>98.5wt％，粒径为1～0.15mm。
4.根据权利要求1所述的一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，其特征在于，所述氧化锆中的ZrO2含量≥99.5wt％，粒径≤45μm。
5.根据权利要求1所述的一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，其特征在于，所述氧化锂中的Li2O含量≥99.5wt％，粒径≤45μm。
6.根据权利要求1所述的一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，其特征在于，所述金属铬中的Cr含量≥99wt％，粒径≤45μm。
7.根据权利要求1所述的一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，其特征在于，所述新戊二醇的粒径<0.2mm。
8.根据权利要求1所述的一种炼钢炉用热态修补料的制备方法，其特征在于，所述镁砂中的MgO含量>96wt％，粒径为3～0.045mm。
9.采用权利要求1-8任意一项所述的制备方法所制备的炼钢炉用热态修补料。
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