CN114536517A - 一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无水炮泥制备技术领域，具体公开了一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法；按重量分数称取骨料、粉料、结合剂和增塑剂；将骨料放入振动筛机中进行过筛，去除大颗粒的骨料，然后将过筛的骨料与粉料投入碾混箱（100）中，先干混搅拌一段时间；本发明制备的水炮泥能够耐1650‑1700℃的高温，有效满足了矿热炉冶炼铁水高温需求；同时整个制备装置的结构设计新颖，对各类原材料的碾混效果优异，并且能够实现炮泥连续不断的制备加工，极大提高了无水炮泥的制备效率，其实际使用效果优异。

Description

一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法

技术领域

本发明涉及无水炮泥制备技术领域，具体公开了一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法。

背景技术

炮泥是用来封堵炼铁高炉出铁口的耐火材料，目前分为有水炮泥和无水炮泥两大类，前者用在顶压较低，强化冶炼程度不高的中小型高炉，后者在顶压较高，强化冶炼程度高的大中型高炉上。炼铁高炉出铁口是高炉排出铁水的咽喉，随着高炉冶炼不断强化，现代高炉的大型化、长寿化，出铁时间增长以及渣铁流量的增加，对高炉出铁口工作状态的稳定和维护提出了更高的要求。维持高炉顺行高产的关键是出铁口状态稳定，而炮泥的性能是保证出铁口稳定工作的关键。因此随着高炉冶炼生产强度的增大，对出铁口炮泥质量的要求也越来越高。

申请号为2017102077938的发明专利公开了一种无水炮泥，该无水炮泥的原料组成有焦沫7%-10%、有绢云母5%-10%、有氧化铝粉3%-5%、有碳化硅5%-10%、有高铝矾土10%-15%、有高铝矾土10%-15%、有棕刚玉5%-10%、有金属硅粉2%-4%、有沥青粉4%-6%，外加占上述原料总重10%-15%的结合剂。该发明公开的无水炮泥是以Al2O3-SiC-C为主要材质，以普通煤焦油为结合剂，其不能抵抗高温炉渣和铁水的长期渗透和侵蚀，使用过程中根本无法维持合理的铁口深度，经常发生铁口钻不开的现象，堵口冒烟，散发有毒有害气体，危害环境。另外，在无水炮泥制备的过程中需要定量称取各类原材料，然后再将原材料混合在一起进行碾混，在挤出成型后切断，但是现有的无水泡泥制备装置对各类原料的碾混效果差，原材料投入碾混罐中仅通过搅拌棒进行旋转搅拌，其不同粒径的原材料无法充分混合均匀，导致其制备的无水炮泥质量不均匀，实际使用时性能效果不理想。因此，针对现有无水泡泥以及用于制备该无水炮泥装置的不足，本申请提出了一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有无水泡泥以及用于制备该无水炮泥装置的在背景技术中提出的不足，本申请提出了一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的装置，包括碾混箱、挤出成型底箱和上箱盖，所述上箱盖设置在碾混箱的上方，所述挤出成型底箱与碾混箱的下端相连接；

其中，所述碾混箱的中间开设有碾混腔，所述碾混腔的下端连接有出料通道，所述碾混箱的一侧面开设有进料口，且进料口处设置有进料斗，所述碾混腔的下端同心设置有垂直的圆筒，所述圆筒的下端连接有若干个支撑横杆，且若干个支撑杆的外端与碾混腔的内壁相连接；

所述上箱盖的下表面连接有内齿环，位于所述内齿环内圈的上箱盖下表面同心开设有环形限位槽，所述上箱盖的上表面安装有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置的输出轴穿过上箱盖的下端连接有与内齿环同心设置的大齿轮，所述大齿轮的下表面连接有转动杆，所述转动杆贯穿圆筒并伸入出料通道中设置，所述转动杆的下端连接有伸出圆筒上端的螺旋翻料叶，位于所述内齿环与大齿轮之间的环隙中均匀设置有若干行星齿轮，所述行星齿轮上连接有搅拌杆，所述搅拌杆的上表面转动连接有导向滚轮，所述导向滚轮伸入环形限位槽中设置，位于所述行星齿轮下方的搅拌杆上连接有多组搅拌棒，位于所述搅拌棒下方的搅拌杆上连接有多个与碾混腔内壁相接触的弧形碾磨块，多个所述弧形碾磨块上下间隔且呈周向均匀连接在搅拌杆上；

所述挤出成型底箱的内部开设有横向设置有挤压腔，所述挤压腔的中间段开设有与出料通道相对齐的进料口，所述挤出成型底箱的左端开设有转盘驱动腔，且转盘驱动腔与挤压腔相连通，位于所述转盘驱动腔上方的挤出成型底箱上表面设置有挤出电机，所述挤出电机的输出轴连接有位于转盘驱动腔中的转动盘，所述转动盘的非圆心处下表面连接有凸轴，所述凸轴上转动连接有活动杆，所述挤压腔中设置有挤压头，所述活动杆的端部与挤压头转动连接，所述挤压头的上表面向左延伸有封口板，所述挤压腔的右端设置有挤出成型模头，位于所述挤出成型模头上方的碾混箱上设置有伸缩装置，所述伸缩装置的下端连接有切断刀，所述挤出成型模头的上表面开设有与切断刀相匹配的刀头插口。

作为上述方案的进一步设置，所述碾混箱的两侧面上均固定连接有耳座，所述耳座的上表面固定有顶起装置，位于所述顶起装置上方的上箱盖侧面均连接有凸板，所述顶起装置的上端与凸板相连接。

作为上述方案的进一步设置，所述伸缩装置和顶起装置均为气缸或者液压缸其中的一种。

作为上述方案的进一步设置，所述圆筒的顶端和下端均连接有向下倾斜的环形导料块，若干所述支撑横杆与下端的环形导料块相连接。

作为上述方案的进一步设置，所述导向滚轮的下表面呈环形阵列状活动镶嵌有多个滚珠，所述环形限位槽中开设有与滚珠相匹配的环形滚珠槽。

作为上述方案的进一步设置，所述旋转驱动装置包括驱动电机和减速机，所述减速机固定设置在上箱盖的上表面，所述驱动电机与减速机的输入轴相连接。

另外，本发明还公开了一种基于该装置进行的高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法，包括如下步骤：

S1:按重量分数称取骨料、粉料、结合剂和增塑剂；

S2:将骨料放入振动筛机中进行过筛，去除大颗粒的骨料，然后将过筛的骨料与粉料投入碾混箱中，先干混搅拌一段时间；

S3:向干混搅拌的混合料中加入结合剂和增塑剂，然后通过搅拌棒和弧形碾磨块对原料进行混合碾压30-50min后排入挤出腔中；

S4：通过挤出电机的作用使得挤出腔中的挤压头向挤出模头处推动从而挤出成型得到无水炮泥，并对其进行定长切断即得。

优选地，所述骨料为镁砂、镁尖晶石、橄榄石、蛇纹石和焦炭中的任意一种或者几种复合。

优选地，所述粉料为氧化铝微粉、镁砂粉、膨润土粉、氮化硅铁粉和沥青粉任意一种或者几种复合。

优选地，所述结合剂为含碳树脂结合剂和新型酚醛树脂结合剂按1:0.8~1.2的重量份配制而成，所述增塑剂为烷基苯磺酸。

有益效果：

1）本发明利用其公开的制备装置对原料进行充分碾混均匀，并且选取半镁质的原材料，使得制备的水炮泥能够耐1650-1700℃的高温，有效满足了矿热炉冶炼铁水1470～1550℃的高温需求，而且制备的炮泥在此高温环境下烧结后能够形成了致密结构，使得无水炮泥的抗熔渣渗透、侵蚀能力显著提高。另外，将结合剂选用碳树脂和新型酚醛树脂，并添加了烷基苯磺酸，在高温的作用下不会产生有害气体，具有较为优异的环保效果。

2）本发明公开的制备装置在对各类原材料进行碾混时，仅通过一个动力源能够同步实现多个搅拌杆以行星运动的轨迹绕着大齿轮进行旋转，并且旋转的过程中自身也以较高的速度进行转动，然后搅拌杆上的搅拌棒能够将碾混腔中投入的原料进行充分搅拌均匀，搅拌均匀后再由下端的弧形碾磨块进行碾磨，使得制备的无水炮泥碾混效果更佳。另外，由于圆筒和螺旋翻料叶的设计能够在搅拌碾混的过程中将底部的原料不断向上提升，然后再落下，并在落下时再次进行搅拌、碾磨，充分保证了无水炮泥产品质量的均匀性；最后再由往复运动的挤压头挤出切断即可。整个制备装置的结构设计新颖，对各类原材料的碾混效果优异，并且能够实现炮泥连续不断的制备加工，极大提高了无水炮泥的制备效率，其实际使用效果优异。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备流程图；

图2为本发明中制备装置的立体结构示意图；

图3为本发明中制备装置的内部平面结构示意图；

图4为本发明中碾混箱的立体结构示意图；

图5为本发明中上箱盖、内齿环、转动杆等立体结构示意图；

图6为本发明中上箱盖、内齿环等立体结构示意图；

图7为本发明中搅拌杆、行星齿轮、弧形碾磨块等立体结构示意图；

图8为本发明图7中A处的放大结构示意图；

图9为本发明中圆筒、支撑横杆等立体结构示意图；

图10为本发明中挤出成型底箱的俯视内部平面结构示意图；

图11为本发明中转动盘、活动杆、挤压头等立体结构示意图。

其中：

100-碾混箱，101-碾混腔，102-出料通道，103-进料斗，104-圆筒，105-支撑横杆，106-耳座，107-顶起装置，108-凸板，109-环形导料块；

200-挤出成型底箱，201-挤压腔，202-进料口，203-转盘驱动腔，204-挤出电机，205-转动盘，206-凸轴，207-活动杆，208-挤压头，209-封口板，210-挤出成型模头，211-伸缩装置，212-切断刀；

300-上箱盖，301-内齿环，302-环形限位槽，303-旋转驱动装置，304-大齿轮，305-转动杆，306-螺旋翻料叶，307-行星齿轮，308-搅拌杆，309-导向滚轮，3091-滚珠，310-搅拌棒，311-弧形碾磨块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~11，并结合实施例来详细说明本申请公开的一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法。

实施例1

实施例1公开了一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法，包括如下步骤：

S1:按重量分数称取骨料、粉料、结合剂和增塑剂；其中骨料为镁砂、镁尖晶石和焦炭的混合物，粉料为氧化铝微粉、镁砂粉、氮化硅铁粉和沥青粉的混合物，结合剂为碳树脂和新型酚醛树脂按1:1的混合物，增塑剂选用增塑剂为烷基苯磺酸。

S2:将骨料放入振动筛机中进行过筛，去除大颗粒的骨料，然后将过筛的骨料与粉料投入碾混箱中，先干混搅拌一段时间；

S3:向干混搅拌的混合料中加入结合剂和增塑剂，然后通过搅拌棒和弧形碾磨块对原料进行混合碾压45min后排入挤出腔中；

S4：通过挤出电机的作用使得挤出腔中的挤压头向挤出模头处推动从而挤出成型得到无水炮泥，并对其进行定长切断即得。

实施例2

实施例2公开了一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法，包括如下步骤：

S1:按重量分数称取骨料、粉料、结合剂和增塑剂；其中骨料为镁砂、镁尖晶石、橄榄石、蛇纹石和焦炭的混合物，粉料为镁砂粉、膨润土粉、氮化硅铁粉和沥青粉的混合物，结合剂为碳树脂和新型酚醛树脂按1:1.2的混合物，增塑剂选用增塑剂为烷基苯磺酸。

S2:将骨料放入振动筛机中进行过筛，去除大颗粒的骨料，然后将过筛的骨料与粉料投入碾混箱中，先干混搅拌一段时间；

S3:向干混搅拌的混合料中加入结合剂和增塑剂，然后通过搅拌棒和弧形碾磨块对原料进行混合碾压38min后排入挤出腔中；

S4：通过挤出电机的作用使得挤出腔中的挤压头向挤出模头处推动从而挤出成型得到无水炮泥，并对其进行定长切断即得。

实施例1和实施例2公开制备的无水炮泥能够耐1650-1700℃的高温，有效满足了矿热炉冶炼铁水1470～1550℃的高温需求，而且制备的炮泥在此高温环境下烧结后能够形成了致密结构，使得无水炮泥的抗熔渣渗透、侵蚀能力显著提高。另外，将结合剂选用碳树脂和新型酚醛树脂，并添加了烷基苯磺酸，在高温的作用下不会产生有害气体，具有较为优异的环保效果。

实施例3

实施例3一种用于制备上述实施例1和实施例2的高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的装置，参考附图2，该制备装置包括碾混箱100、挤出成型底箱200和上箱盖300，上箱盖300设置在碾混箱100的上方，挤出成型底箱200与碾混箱100的下端相连接。

参考附图3、附图4和附图9，在碾混箱100的中间开设有碾混腔101，碾混腔101的下端连接有出料通道102，并在碾混箱100的一侧面开设有进料口，同时进料口处设置有进料斗103，通过进料斗103即可将原料投入碾混腔101中。在碾混腔101的下端同心设置有垂直的圆筒104，为了控制投入原料搅拌时的原材料的导向，在圆筒104的顶端和下端均连接有向下倾斜的环形导料块109，并将若干支撑横杆105与下端的环形导料块109相连接，然后将若干个支撑杆105的外端与碾混腔101的内壁相连接。

参考附图5、附图6、附图7和附图8，在上箱盖300的下表面连接有内齿环301，位于内齿环301内圈的上箱盖300下表面同心开设有环形限位槽302，上箱盖300的上表面安装有旋转驱动装置303，具体设置时该旋转驱动装置303包括驱动电机和减速机，减速机固定设置在上箱盖300的上表面，驱动电机与减速机的输入轴相连接。旋转驱动装置303的输出轴穿过上箱盖300的下端连接有与内齿环301同心设置的大齿轮304，大齿轮304的下表面连接有转动杆305，转动杆305贯穿圆筒104并伸入出料通道102中设置，在转动杆305的下端连接有伸出圆筒104上端的螺旋翻料叶306，通过驱动电机和减速机的作用能够驱动转动杆305在碾混腔中旋转，然后在螺旋翻料叶306的作用下能够将碾混腔中的原材料翻滚，从而实现后续的更充分的混合。

位于内齿环301与大齿轮304之间的环隙中均匀设置有若干行星齿轮307，行星齿轮307上连接有搅拌杆308，搅拌杆308的上表面转动连接有导向滚轮309，导向滚轮309伸入环形限位槽302中设置，为了降低导向滚轮309在环形限位槽302中旋转时的摩擦力，还在导向滚轮309的下表面呈环形阵列状活动镶嵌有多个滚珠3091，环形限位槽302中开设有与滚珠3091相匹配的环形滚珠槽。在位于行星齿轮307下方的搅拌杆308上连接有多组搅拌棒310，位于搅拌棒310下方的搅拌杆308上连接有多个与碾混腔101内壁相接触的弧形碾磨块311，多个弧形碾磨块311上下间隔且呈周向均匀连接在搅拌杆308上。

另外，为了方便上箱盖300的将碾混腔的打开和关闭，本实施例3还在碾混箱100的两侧面上均固定连接有耳座106，耳座106的上表面固定有顶起装置107，其中顶起装置107均为气缸或者液压缸其中的一种。位于顶起装置107上方的上箱盖300侧面均连接有凸板108，顶起装置107的上端与凸板108相连接。

参考附图10和附图11，挤出成型底箱200的内部开设有横向设置有挤压腔201，挤压腔201的中间段开设有与出料通道102相对齐的进料口202，挤出成型底箱200的左端开设有转盘驱动腔203，并且转盘驱动腔203与挤压腔201相连通。位于转盘驱动腔203上方的挤出成型底箱200上表面设置有挤出电机204，挤出电机204的输出轴连接有位于转盘驱动腔203中的转动盘205，转动盘205的非圆心处下表面连接有凸轴206，凸轴206上转动连接有活动杆207，挤压腔201中设置有挤压头208，活动杆207的端部与挤压头208转动连接，挤压头208的上表面向左延伸有封口板209。在挤压腔201的右端设置有挤出成型模头210，位于挤出成型模头210上方的碾混箱100上设置有伸缩装置211，其中伸缩装置211为气缸或者液压缸其中的一种。伸缩装置211的下端连接有切断刀212，挤出成型模头210的上表面开设有与切断刀212相匹配的刀头插口。

本实施例3公开的用于制备高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的装置在进行制备无水炮泥时，通过上料机将称重好的各类原材料（包括骨料、粉料和添加剂），通过顶起装置107的缩短作用将上箱盖300盖合在碾混箱100的上端。

然后启动旋转驱动装置303，在旋转驱动装置303的作用下大齿轮304和转动杆305同步旋转，然后内齿环301与大齿轮304环隙中的多个行星齿轮307在两者作用下绕着大齿轮304做环形行星运动，并在运动的过程中自身也进行高速转动，在转动时搅拌杆308上端的搅拌棒对各类原材料进行混合，然后流动至碾混腔下端被弧形碾磨块311进行碾磨，碾混腔最下端的原料在螺旋翻料叶的作用下被沿着圆筒104向上提升，然后从圆筒104的上端开口再次落下，并被弧形碾磨块311进行二次碾磨。

待碾磨完成后，反向驱动转动杆305，通过翻料螺旋叶306的作用将碾混好的炮泥送入挤压腔201中，此时再控制挤压电机204旋转，此时转动盘205在挤压电机的作用下也进行转动，而此时挤压头208在活动杆207和转动盘205的作用下往复运动，从而将落入的炮泥料推入挤出成型模头210中，再由伸缩装置211控制切断刀212下行从而将其定长切断，切断后的污水炮泥作业人员最后用包装袋将其保证即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:按重量分数称取骨料、粉料、结合剂和增塑剂；

S2:将骨料放入振动筛机中进行过筛，去除大颗粒的骨料，然后将过筛的骨料与粉料投入碾混箱（100）中，先干混搅拌一段时间；

S3:向干混搅拌的混合料中加入结合剂和增塑剂，然后通过搅拌棒（310）和弧形碾磨块（311）对原料进行混合碾压30-50min后排入挤出腔（201）中；

S4：通过挤出电机（204）的作用使得挤出腔（201）中的挤压头（208）向挤出模头（210）处推动从而挤出成型得到无水炮泥，并对其进行定长切断即得。

2.根据权利要求1所述的高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法，其特征在于，所述骨料为镁砂、镁尖晶石、橄榄石、蛇纹石和焦炭中的任意一种或者几种复合。

3.根据权利要求1所述的高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法，其特征在于，所述粉料为氧化铝微粉、镁砂粉、膨润土粉、氮化硅铁粉和沥青粉任意一种或者几种复合。

4.根据权利要求1所述的高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的制备方法，其特征在于，所述结合剂为含碳树脂结合剂和新型酚醛树脂结合剂按1:0.8~1.2的重量份配制而成，所述增塑剂为烷基苯磺酸。

5.一种用于制备权利要求1所述高炉及矿热炉用半镁质无水炮泥的装置，其特征在于，包括碾混箱（100）、挤出成型底箱（200）和上箱盖（300），所述上箱盖（300）设置在碾混箱（100）的上方，所述挤出成型底箱（200）与碾混箱（100）的下端相连接。

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