CN114315330A - 一种新型铁水罐永久层浇注料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于，按照重量份包括以下成分：棕刚玉650~700份、高钛渣颗粒50~120份、碳化硅颗粒20~50份、氧化铝粉10~20份和六偏磷酸钠0.1~1份。1、本发明利用高钛渣和碳化硅在高温和碱性环境下可以制备生成SiC和Al2O3‑SiC‑C等物质，金属钛也具有力学性能好和耐高温的特点，本发明制备的铁水罐永久层具有高强度，耐磨损，抗渗透，力学性能好、使用寿命长等特点等优点，同时可以实现废物的二次利用，解决减少环境污染。

Description

一种新型铁水罐永久层浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于永久层技术领域，具体涉及一种新型铁水罐永久层浇注料及其制备方法。

背景技术

而随着钢铁冶炼技术的进步促使高炉向大型化发展，高炉冶炼强度不断加大，出铁温度逐步升高，铁水流量也显著增加。当前，大型高炉的出铁时间延长、出铁次数更趋频繁，并且铁水流速加快，导致高炉出铁沟面临着长时间铁水冲刷以及严重的熔渣侵蚀。因而，恶劣的大型高炉出铁沟的服役环境，对出铁沟浇注料提出了更高的要求。

钒钛磁铁矿是我国蕴藏丰富的多金属共生矿之一，其中含铁 30-45％，二氧化钛6-15％。在钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程中，约80～90％的Ti会进入高炉渣，这种高炉渣通常被称为高钛型高炉渣。根据高炉冶炼时钒钛磁铁矿配比的不同，高钛型高炉渣中TiO₂含量不同，但通常在20～29％之间。与普通的高炉渣基本为酸性的玻璃相不同，高钛型高炉渣是一种极 为复杂且特殊的体系，主要成分为Ti、Ca、Si、Al、Mg，其次为Fe、V、Mn、P和S等，是一种碱性渣，受渣中大量熔点高、结晶性能强的矿物组成影响，玻璃质极少，是一种熔化性温度高的短渣，根据成分和碱度的不同，其熔化性温度约在1200～1400℃之间。

高钛重矿渣具有以下特点：

1、高钛重矿渣集料表面粗糙、多孔、吸水率大，

2、钛含量比普通高炉渣高出20％左右，其中含有50％～65％的钛辉石、10％～25％的钙钛矿等多种稳定性优良的矿物。

3、由于钛含量高，因此结构稳定性比普通高炉渣好，松散容重 (1300--1350kg/m³)比普通高炉渣(1160--1180kg/m³)高，集料强度比普通高炉渣碎石高50MPa。

我国许多地方特别是攀枝花在钢铁冶炼中产生有大量的高钛重矿渣，这些高钛重矿渣占地面积大，如果不加以利用，将污染河流，破坏环境。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种新型铁水罐永久层浇注料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于，按照重量份包括以下成分：棕刚玉650~700份、高钛渣颗粒50~120份、碳化硅颗粒20~50份、氧化铝粉10~20份和六偏磷酸钠0.1~1份。

进一步的，所述高钛渣包括：5＜粒度≤10mm的高钛渣15~40份，2＜粒度≤5mm的高钛渣15~40份，0.1＜粒度≤2mm 的高钛渣10~20，粒度≤0.045mm的高钛渣10~20份。

进一步的，所述高钛渣按照重量百分比包括以下组份：二氧化钛20~25％，氧化钙20~25％，二氧化硅20~25％，三氧化二铝 10~15％，氧化镁 5~10％。

进一步的，棕刚玉的粒度为2～12mm，三氧化二铝≥93％。

进一步的，所述的碳化硅的粒度≤0.1mm。

进一步的，还包括防爆纤维。

进一步的，所述防爆纤维为聚丙烯，直径5.0～6.0mm，长度25～45mm。

在本发明中，高钛渣和碳化硅在高温条件下，碳化硅受到一氧化碳、水蒸气和二氧化钛等气体的氧化，开始氧化、剥落，氧化产生SiO₂、SiO。由于永久层浇注料为碱性金属，所以在此条件下，新生的二氧化硅是不稳定的而形成侵蚀层。在高温条件和碱性环境下，二氧化硅侵蚀层与碳化硅反应生成了SiC和Al₂O₃-SiC-C等物质，这些物质都具有极好的耐高温和耐腐蚀等特性；二者调配比例主要考虑到研发产品的使用寿命、耐火材料的骨料粒级、且具有一定硬度。

在本发明原料中，加入的棕刚玉是高耐磨、耐火的材料；添加氧化铝粉的作用是改善该浇注料的流动性，使物料在浇注过程中能够自动流动平整；六偏磷酸钠作为粘结剂加入，使晾干及烘干后的浇注层具有一定强度；添加不锈钢纤维及防爆纤维主要作用是提高耐火层的强度，纤维在物料中均匀地不定向分布，使物料颗粒之间结合更紧密牢固。

一种新型铁水罐永久层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、混料：将浇注料各原料混匀，再向混匀的物料中加入占物料总重量10～16％的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、浇注：安装模具，将浇注料装入和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

c、晾干：自然晾干成型；

d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72～96h；

e、烘干：将养护后的成型浇注料在150～350℃下烘烤23～25h，再在500～800℃下烘烤23～25h，最后在1300～1600℃加风烘烤36～38h。

本发明方法中，为了保证永久层各部分的均匀性进行了搅拌；为了排水和冷凝进行了养护， 同时养护时间可以根据浇注料的厚度、所处的环境（温度、湿度等）来具体控制；为了防止温度增加速度过快，导致剧烈地热胀冷缩效应，使永久层产生超出使用标准外的较大裂纹，或发生断裂、垮塌等现象采用了逐段升温的方式。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用高钛渣和碳化硅在高温和碱性环境下可以制备生成SiC和Al₂O₃-SiC-C等物质，金属钛也具有力学性能好和耐高温的特点，本发明制备的铁水罐永久层具有高强度，耐磨损，抗渗透，力学性能好、使用寿命长等特点等优点。

2、高钛渣作为钛铁冶炼过程中的副产品具有成本低和施工方便的优点，同时可以实现废物的二次利用，解决减少环境污染。

具体实施例

一种新型铁水罐永久层的浇注料的原材料分别为，高钛渣按照重量百分比包括以下组份：二氧化钛20~25％，氧化钙20~25％，二氧化硅20~25％，三氧化二铝10~15％，氧化镁5~10％；

棕刚玉的粒度为2～12mm，其中三氧化二铝≥93％；

碳化硅的粒度≤0.1mm；

六偏磷酸钠的化学指标参照HG/T2519；

防爆纤维：直径5.0～6.0mm，长度25～45mm的聚丙烯。

实施例1

一种新型铁水罐永久层的制备方法，包括以下步骤：

a、混料：称取棕刚玉650kg、高钛渣颗粒60kg、碳化硅颗粒20kg、氧化铝粉10kg、六偏磷酸钠0.1kg和聚丙烯5kg，

其中高钛渣包括：5＜粒度≤10mm的高钛渣15kg，2＜粒度≤5mm的高钛渣15kg，0.1＜粒度≤2mm 的高钛渣10kg，粒度≤0.045mm的高钛渣10kg。

b、将原材料混合均有，再向混匀的物料中加入占物料总重量110kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、浇注：安装模具，将浇注料装入和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

c、晾干：自然晾干成型；

d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护80h；

e、烘干：将养护后的成型浇注料在350℃下烘烤23h，再在500℃下烘烤24h，最后在1000℃加风烘烤38h。

实施例2

一种新型铁水罐永久层的制备方法，包括以下步骤：

a、混料：称取棕刚玉650kg、高钛渣颗粒90kg、碳化硅颗粒35kg、氧化铝粉15kg、六偏磷酸钠0.5kg和聚丙烯7kg，

其中高钛渣包括：5＜粒度≤10mm的高钛渣20kg，2＜粒度≤5mm的高钛渣40kg，0.1＜粒度≤2mm 的高钛渣15kg，粒度≤0.045mm的高钛渣15kg。

b、将原材料混合均有，再向混匀的物料中加入占物料总重量120kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

c、浇注：安装模具，将浇注料装入和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

d、晾干：自然晾干成型；

e、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72h；

f、烘干：将养护后的成型浇注料在250℃下烘烤24h，再在650℃下烘 烤24h，最后在1200℃加风烘烤37h。

实施例3

一种新型铁水罐永久层的制备方法，包括以下步骤：

a、混料：称取棕刚玉650kg、高钛渣颗粒120kg、碳化硅颗粒50kg、氧化铝粉20kg、六偏磷酸钠1kg和聚丙烯10kg，

其中高钛渣包括：5＜粒度≤10mm的高钛渣40kg，2＜粒度≤5mm的高钛渣40kg，0.1＜粒度≤2mm 的高钛渣20kg，粒度≤0.045mm的高钛渣20kg。

b、将原材料混合均有，再向混匀的物料中加入占物料总重量130kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

c、浇注：安装模具，将浇注料装入和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

d、晾干：自然晾干成型；

e、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护80h；

f、烘干：将养护后的成型浇注料在150℃下烘烤25h，再在800℃下烘烤25h，最后在1400℃加风烘烤36h。

实施例4

一种新型铁水罐永久层的制备方法，包括以下步骤：

a、混料：称取棕刚玉700kg、高钛渣颗粒60kg、碳化硅颗粒20kg、氧化铝粉10kg、六偏磷酸钠0.1kg和聚丙烯5kg，

其中高钛渣包括：5＜粒度≤10mm的高钛渣15kg，2＜粒度≤5mm的高钛渣15kg，0.1＜粒度≤2mm 的高钛渣10kg，粒度≤0.045mm的高钛渣10kg。

b、将原材料混合均有，再向混匀的物料中加入占物料总重量110kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、浇注：安装模具，将浇注料装入和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

c、晾干：自然晾干成型；

d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护80h；

e、烘干：将养护后的成型浇注料在350℃下烘烤23h，再在500℃下烘烤24h，最后在1000℃加风烘烤38h。

实施例5

一种新型铁水罐永久层的制备方法，包括以下步骤：

a、混料：称取棕刚玉700kg、高钛渣颗粒90kg、碳化硅颗粒35kg、氧化铝粉15kg、六偏磷酸钠0.5kg和聚丙烯7kg，

其中高钛渣包括：5＜粒度≤10mm的高钛渣40kg，2＜粒度≤5mm的高钛渣20kg，0.1＜粒度≤2mm 的高钛渣15kg，粒度≤0.045mm的高钛渣15kg。

b、将原材料混合均有，再向混匀的物料中加入占物料总重量120kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

c、浇注：安装模具，将浇注料装入和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

d、晾干：自然晾干成型；

e、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72h；

f、烘干：将养护后的成型浇注料在250℃下烘烤24h，再在650℃下烘 烤24h，最后在1200℃加风烘烤37h。

实施例6

一种新型铁水罐永久层的制备方法，包括以下步骤：

a、混料：称取棕刚玉700kg、高钛渣颗粒120kg、碳化硅颗粒50kg、氧化铝粉20kg、六偏磷酸钠1kg和聚丙烯10kg，

其中高钛渣包括：5＜粒度≤10mm的高钛渣40kg，2＜粒度≤5mm的高钛渣40kg，0.1＜粒度≤2mm 的高钛渣20kg，粒度≤0.045mm的高钛渣20kg。

b、将原材料混合均有，再向混匀的物料中加入占物料总重量130kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

c、浇注：安装模具，将浇注料装入和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

d、晾干：自然晾干成型；

e、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护80h；

f、烘干：将养护后的成型浇注料在150℃下烘烤25h，再在800℃下烘烤25h，最后在1400℃加风烘烤36h。

将实施例1~6制备得到的新型铁水罐永久层进行检测，所得理化性能为：

耐火度	≥1680℃
		体积密度（110℃x24hl）	＞2.2g／cln3
常温耐压强度（110ŋCx24h）	≥12.0MPa
		常温耐压强度（1500℃x3h）	＞22.0MPa
产品的外观	散状，不结块，不得有外来杂物

产品的粒度应不大于15mm，其中大于10mm的粒级应不大于10％。

Claims (8)

1.一种新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于，按照重量份包括以下成分：棕刚玉650~700份、高钛渣颗粒50~120份、碳化硅颗粒20~50份、氧化铝粉10~20份和六偏磷酸钠0.1~1份。

2.根据权利要求1所述的新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于， 所属钛渣包括：5＜粒度≤10mm的高钛渣20~40份，2＜粒度≤5mm的高钛渣20~40份，0.1＜粒度≤2mm 的高钛渣10~20份，粒度≤0.045mm的高钛渣10~20份。

3.根据权利要求1或2所述的新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于，所述高钛渣按照重量百分比包括以下组份：二氧化钛20~25％，氧化钙20~25％，二氧化硅20~25％，三氧化二铝10~15％，氧化镁5~10％。

4.根据权利要求1所述的新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于，所述棕刚玉的粒度为2～12mm，三氧化二铝≥93％。

5.根据权利要求1所述的新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于，所述的碳化硅的粒度≤0.1mm。

6.根据权利要求1所述的新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于，还包括防爆纤维。

7.根据权利要求6所述的新型铁水罐永久层浇注料，其特征在于，所述防爆纤维为聚丙烯，直径5.0～6.0mm，长度25～45mm。

8.根据权利要求1所述的新型铁水罐永久层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、混料：将权利要求1~7任意一项所述的浇注料各原料混匀，再向混匀的物料中加入占物料总重量10～16％的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、浇注：安装模具，将浇注料装入和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

c、晾干：自然晾干成型；

d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72～96h；

e、烘干：将养护后的成型浇注料在150～350℃下烘烤23～25h，再在500～800℃下烘烤23～25h，最后在1300～1600℃加风烘烤36～38h。