CN113072385A - 一种添加废旧日用玻璃粉的铁水包包口浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种添加废旧日用玻璃粉的铁水包包口浇注料，包括以下重量份数的原料：三级高铝矾土或焦宝石骨料，粒度分为10‑5mm10‑15份，5‑3mm15‑20份，3‑1mm10‑15份，1‑0.088mm10‑15份，0.074mm15‑20份；硅石粉5‑6份；废旧日用玻璃粉2‑5份；硅微粉3‑6份；软质粘土粉1‑3份；铝酸盐水泥8‑15份。将以上原料混合均匀加6～10％质量倍的水混合即可浇注。本发明以水泥结合为主，添加适量废旧日用玻璃粉，弥补水泥结合剂中温强度低和水玻璃结合剂不易运输的缺点，耐急冷急热性能优异，成本合理，减少材料浪费。

Description

一种添加废旧日用玻璃粉的铁水包包口浇注料
技术领域
本发明涉及铁水包浇铸料技术领域，具体涉及一种添加废旧日用玻璃粉的铁水包包口浇注料。
背景技术
铁水罐、铁水包一般用于钢铁冶金行业，主要用途是承接高炉铁水、并承担贮运、冶炼功能，属熔融金属容器，其外形一般为圆桶形，壳体为钢板，内衬用耐火材料砌筑。铁水包包口一般用耐火砖砌筑或耐火浇注料打结，在反复从高炉接铁水、盛装、傾倒铁水过程中，铁水包包口易挂渣、碰损，中间还需要经常用拆包机、锚勾等机械设备清理渣铁，对包口用的耐火砖及耐火浇注料造成松动、破坏，维修频繁，材料用量大，工人劳动强度大，因此需要开发一种易于施工、常温和中高温强度较高、低成本的铁水包包口浇注料。
原来用的传统包口浇注料，一般用硬质粘土熟料或三级矾土熟料为耐火骨料以及细粉料，用耐火水泥作为结合剂，称作水泥结合，也有用液体水玻璃、液体磷酸二氢铝作结合剂，称作化学结合。水泥结合包口料的特点是施工方便，凝结快，维修快，缺点是水泥结合料的特性是在900-1200度时，中温强度较低，易脱落；水玻璃结合剂的优点是低温、中温强度较好，成本低，缺点是液体水玻璃结合剂耐火度低，液体不易于运输；液体磷酸二氢铝结合优点是中高温强度高，缺点是成本高，液体运输不方便。所以，现在需要一种不使用耐火水泥或液体结合剂的铁水包包口浇注料，既能弥补耐火水泥结合剂中温强度低和水玻璃结合剂不易运输的缺点，还具有较高的耐急冷急热性，成本合理，减少材料浪费。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种添加废旧日用玻璃粉的铁水包包口浇注料。本发明的浇注料既能弥补耐火水泥结合剂中温强度低和水玻璃结合剂不易运输的缺点，还具有较高的耐急冷急热性，成本合理，减少材料浪费。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种添加废旧日用玻璃粉的铁水包包口浇注料，包括以下重量份数的原料：
耐火骨料60-85份；
硅石粉5-6份；
废旧日用玻璃粉2-5份；
硅微粉3-6份；
软质粘土粉1-3份；
耐火结合剂8-15份。
优选的，所述耐火骨料为三级高铝矾土或焦宝石。
优选的，所述三级高铝矾土或焦宝石由以下粒度的原料组成：
粒度10-5mm 10-15份，粒度5-3mm 15-20份，粒度3-1mm 10-15份，粒度1-0.088mm10-15份，粒度0.074mm 15-20份。
优选的，所述硅石粉的粒度为0.2-0.074mm。
优选的，所述废旧日用玻璃粉的粒度为0.074mm。
优选的，所述硅微粉为90#硅微粉或93#硅微粉。
优选的，所述软质粘土粉的粒度为0.074mm。
优选的，所述耐火结合剂为铝酸盐水泥；所述铝酸盐水泥为725#或925#铝酸盐水泥。
优选的，所述铁水包包口浇注料由以下方法制备：称取各原料以搅拌机混合均匀，出料后密封包装，即为成品。
本发明的第二方面，提供上述铁水包包口浇注料在浇注铁水包中的应用。
本发明的第三方面，提供上述铁水包包口浇注料的使用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按照铁水包包口浇注料的质量比加水6-10％，搅均匀，浇注振动施工，得到浇注体；
(2)室温下养护8～24h，等浇注体凝固后，以200～400℃烘烤12～24小时，然后以400～800℃烘烤12～24小时，再以800～1100℃烘烤12～24小时，即可以投入使用。
本发明的有益效果：
(1)本发明的耐火骨料为硬质粘土熟料，瘠性物料，耐高温体积稳定，在耐火材料、陶瓷行业已应用多年。以水泥结合为主，添加适量废旧日用玻璃粉，弥补水泥结合剂中温强度低和水玻璃结合剂不易运输的缺点，使用过程低、中、高温三个温度下的材料强度阶梯性有效衔接，耐急冷急热性能优异，成本合理，减少材料浪费。
(2)本发明以废旧日用玻璃粉代替化学液体结合剂，不需另外的运输、储存设备，方便简捷。
(3)废旧日用玻璃粉为日常废弃原料，不会增加浇注料的成本，还能进行废物利用，降低耐火水泥的用量。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
术语说明：本发明中的废旧日用玻璃粉为日常生活中废旧(废弃)玻璃制品回收后研磨得到的玻璃粉末。
正如背景技术部分介绍的，传统包口浇注料一般用硬质粘土熟料或三级矾土熟料为耐火骨料以及细粉料，结合剂用水泥结合或化学结合。水泥结合一般以耐火水泥作结合剂，化学结合一般用液体水玻璃、液体磷酸二氢铝作结合剂。水泥结合包口料的特点是施工方便，凝结快，维修快，缺点是水泥结合的特性是在900-1200℃时，中温强度较低，易脱落。化学结合的优点是低温、中温强度较好，成本低，缺点是水玻璃耐火度低，液体不易于运输；液体磷酸二氢铝结合优点是中高温强度高，缺点是成本高，液体运输不方便。
基于此，本发明的目的是提供一种添加废旧日用玻璃粉的铁水包包口浇注料。本发明的配方中以焦宝石或高铝矾土为耐火骨料，以水泥结合为主，添加适量废旧日用玻璃粉，使用过程低、中、高温三个温度下的材料强度阶梯性有效衔接，耐急冷急热性能优异，成本合理，减少材料浪费。废旧日用玻璃粉作为水泥结合剂，玻璃粉主要成分为无定形二氧化硅、还有少量其它气氧化物，熔化温度在1000-1200℃，在包口浇注料中主要起到提高中温强度，中温产生液相结合的作用。以玻璃粉为结合剂可兼具水泥结合剂和化学结合剂的优点，弥补水泥结合剂中温强度低和化学结合剂不易运输的缺点。
为了确定废旧日用玻璃粉在铁水包包口浇注料中的用量，发明人在以下配方：
三级高铝矾土，粒度分为10-5mm 12.5kg，5-3mm 17.5kg，3-1mm 12.5kg，1-0.088mm 12.5kg，0.074mm 17.5kg。
硅石粉0.2-0.074mm 5.5kg，
90#硅微粉4.5kg，
软质粘土粉0.074mm 2kg，
铝酸盐水泥11.5kg，加入表1中废旧日用玻璃粉的用量进行了铁水包包龄试验：
表1
用量 A B C D E`
kg 1 3 7 10 0
将混合好的浇注料记为A组、B组、C组、D组、E组，将各组原料分别混合搅拌，配以8％(wt)的水得到A组、B组、C组、D组、E组浇注料。对各组浇注料在同样材质的铁水包上进行铁水包包口的浇注分别得到含A组、B组、C组、D组、E组铁水包包口的铁水包。铁水包的包口浇注施工完成后，室温下养护8小时以上，等浇注体凝固后，以300℃的小火烘烤12小时，然后以600℃中火烘烤12小时，再以1000℃的大火烘烤12小时，铁水包就可以投入使用。
通过试验发现废旧日用玻璃粉用量过多会导致耐火性能明显下降，高温下材料中液相过多，烧结变形量过大；用了过少则中高温下烧结不够，提高烧结强度的效果不明显。对上述五组铁水包进行包龄试验，运输1350～1500℃的铁水，以包嘴子部位(包口)损坏计算包龄次数。从包龄及单次损耗成本计算，得出废旧日用玻璃粉的用量以B组为宜。即废旧日用玻璃粉的用量为3kg为宜。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
实施例1
三级高铝矾土，粒度分为10-5mm 12.5kg，5-3mm 17.5kg，3-1mm 12.5kg，1-0.088mm 12.5kg，0.074mm 17.5kg。
硅石粉0.2-0.074mm 5.5kg，
废旧日用玻璃粉0.074mm 3.5kg，
93#硅微粉4.5kg，
软质粘土粉0.074mm 2kg，
725#铝酸盐水泥11.5kg，
将以上各物料，计量后，以搅拌机混合均匀，出料后密封包装，即为成品，运到施工现场后，可以以质量比加水8％，搅均匀，浇注振动施工。
实施例2
三级高铝矾土，粒度分为10-5mm 15kg，5-3mm 15kg，3-1mm 15kg，1-0.088mm10kg，0.074mm 20kg。
硅石粉0.2-0.074mm 5kg，
废旧日用玻璃粉0.074mm 5kg，
93#硅微粉3kg，
软质粘土粉0.074mm 3kg，
925#铝酸盐水泥8kg，
将以上各物料，计量后，以搅拌机混合均匀，出料后密封包装，即为成品，运到施工现场后，可以以质量比加水6％，搅均匀，浇注振动施工。
实施例3
焦宝石，粒度分为10-5mm 10kg，5-3mm 20kg，3-1mm 10kg，1-0.088mm 15kg，0.074mm 15kg。
硅石粉0.2-0.074mm 6kg，
废旧日用玻璃粉0.074mm 2kg，
90#硅微粉6kg，
软质粘土粉0.074mm 1kg，
725#铝酸盐水泥15kg，
将以上各物料，计量后，以搅拌机混合均匀，出料后密封包装，即为成品，运到施工现场后，可以以质量比加水10％，搅均匀，浇注振动施工。
对比例1
三级高铝矾土，粒度分为10-5mm 12.5kg，5-3mm 17.5kg，3-1mm 12.5kg，1-0.088mm 12.5kg，0.074mm 17.5kg。
硅石粉0.2-0.074mm 5.5kg，
93#硅微粉4.5kg，
软质粘土粉0.074mm 2kg，
725#铝酸盐水泥15kg，
将以上各物料，计量后，以搅拌机混合均匀，出料后密封包装，即为成品，运到施工现场后，可以以质量比加水8％，搅均匀，浇注振动施工。
对比例2
三级高铝矾土，粒度分为10-5mm 12.5kg，5-3mm 17.5kg，3-1mm 12.5kg，1-0.088mm 12.5kg，0.074mm 17.5kg。
硅石粉0.2-0.074mm 5.5kg，
磷酸二氢铝12kg，
93#硅微粉4.5kg，
软质粘土粉0.074mm 2kg，
将以上各物料，计量后，以搅拌机混合均匀，出料后密封包装，即为成品，运到施工现场后，可以以质量比加水8％，搅均匀，浇注振动施工。
对比例3
三级高铝矾土，粒度分为10-5mm 12.5kg，5-3mm 17.5kg，3-1mm 12.5kg，1-0.088mm 12.5kg，0.074mm 17.5kg。
硅石粉0.2-0.074mm 5.5kg，
水玻璃12kg，
93#硅微粉4.5kg，
软质粘土粉0.074mm 2kg，
将以上各物料，计量后，以搅拌机混合均匀，出料后密封包装，即为成品，运到施工现场后，可以以质量比加水8％，搅均匀，浇注振动施工。
性能表征：
实施例1～3和对比例1～3制备的浇注料主要技术性能见表2。
表2
Figure BDA0002967044460000061
Figure BDA0002967044460000071
注：浇注料按照本发明的方法浇注后，室温下养护16h，浇注体凝固后，以300℃的小火烘烤16小时，然后以600℃中火烘烤16小时，再以900℃的大火烘烤16小时，烧制成得到铁水包包口。运输1350～1500℃的铁水，以包嘴子部位(包口)的浇注料损坏、松动、脱落计算包龄次数。
测试方法
抗折强度按GB/T3001-2017的标准进行检验；
抗压强度按GB/T5072-2008的标准进行检验；
线变化按GB/T5988-2007的标准进行检验。
由表2可知，本发明的铁水包包口浇注料以耐火水泥为结合剂，加入废旧玻璃粉解决耐火水泥作结合剂时浇注料中温强度较低，易脱落的问题。实施例1～3得到的浇注料其性能均高于水泥结合和化学结合得到的浇注料。并且与水泥结合和化学结合相比，养护方便，适合大规模推广。
试验例
对实施例1～3和对比例1～3制备的浇注料进行耐急冷急热试验；浇注料浇注于10*10*20cm的模具中，浇注成型后室温养护24小时，脱模，养护时湿度不小于60％；然后放入烘箱110℃*24小时，自然冷却后取出；再送入高温炉中1200℃下保温3小时，自然冷却到100℃以下时取出，冷却至室温分别得到实施例1～3和对比例1～3组的包口材料样品，将其从900℃平衡状态下将样品快速投掷于20℃的去离子水中，冷却并擦干表面的水后再快速放回900℃的环境，如此连续循环。900℃平衡状态是指样品处于900℃的温度环境中至少恒温30min，20℃的去离子水其重量不低于样品自身重量的400倍，快速是指时间不超过5秒。每组进行3次试验，统计平均值，所得结果见表3。
表3
Figure BDA0002967044460000081
由表3可知，本发明的浇注料在耐急冷急热性上高于水泥结合和化学结合制备的浇注料。能够提高铁水包包口的使用寿命，降低维护成本。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种添加废旧日用玻璃粉的铁水包包口浇注料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
耐火骨料60-85份；
硅石粉5-6份；
废旧日用玻璃粉2-5份；
硅微粉3-6份；
软质粘土粉1-3份；
耐火结合剂8-15份。
2.根据权利要求1所述的铁水包包口浇注料，其特征在于，所述耐火骨料为高铝矾土或焦宝石。
3.根据权利要求2所述的铁水包包口浇注料，其特征在于，所述高铝矾土或焦宝石由以下粒度的原料组成：
粒度10-5mm 10-15份，粒度5-3mm 15-20份，粒度3-1mm 10-15份，粒度1-0.088mm 10-15份，粒度0.074mm 15-20份。
4.根据权利要求1所述的铁水包包口浇注料，其特征在于，所述硅石粉的粒度为0.2-0.074mm；所述废旧日用玻璃粉的粒度为0.074mm；所述硅微粉为90#硅微粉或93#硅微粉；所述软质粘土粉的粒度为0.074mm。
5.根据权利要求1所述的铁水包包口浇注料，其特征在于，所述耐火结合剂为铝酸盐水泥，所述铝酸盐水泥为725#或925#铝酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的铁水包包口浇注料，其特征在于，所述铁水包包口浇注料由以下方法制备：称取各原料以搅拌机混合均匀，出料后密封包装，即为成品。
7.权利要求1～6中任一项所述的铁水包包口浇注料在浇注铁水包中的应用。
8.权利要求1～6中任一项所述的铁水包包口浇注料的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)按照铁水包包口浇注料的质量比加水6-10％，搅均匀，浇注振动施工，得到浇注体；
(2)室温下养护8～24h，等浇注体凝固后，以200～400℃烘烤12～24小时，然后以400～800℃烘烤12～24小时，再以800～1100℃烘烤12～24小时，即可以投入使用。
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