CN115466127A - 一种高炉主铁沟自流泵送料及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉主铁沟自流泵送料及其应用方法，涉及冶金技术领域，各组份重量百分含量如下：粒度5‑8mm的电熔致密刚玉15～20wt%，粒度3‑5mm的电熔致密刚玉15～20wt%，粒度1‑3mm的电熔致密刚玉10～15wt%，粒度0.088‑1mm的电熔致密刚玉10～15wt%，粒度0.088‑1mm的碳化硅5～10wt%，粒度≤0.088mm的碳化硅5～15wt%，粒度≤0.088mm的电熔白刚玉5～10wt%，粒度0.2～1mm的球状沥青1～3wt%，粒度≤0.088mm的金属硅1～3wt%，二氧化硅微粉1～3wt%，活性氧化铝微粉5～10wt%，外加剂1～3wt%，添加剂0.10～0.15wt%。自流泵送料中因无水泥的加入，不仅具有优异的中、高温物理性能，还具有烘烤时间短、一次修补使用寿命高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种高炉主铁沟自流泵送料及其应用方法。
背景技术
高炉主铁沟是高温铁水和热态熔渣流经的通道，其工作条件比较苛刻，但对高炉炼铁的顺利进行起着非常重要的作用。随着高炉容积不断增大，风温与风压不断提高，增加了出铁系统的负荷，加重了高炉主铁沟的侵蚀破坏程度。
目前，高炉主铁沟的浇注修复使用较多的是以纯铝酸钙水泥作为结合剂并加水进行搅拌的浇注料，虽然应用广泛，但是仍有一些弊端存在：1.在材料中引入了CaO，易与材料中的Al2O3、SiO2反应生成低共熔物，导致材料的物理性能降低，尤其是热态物理性变差，使得主沟浇注料的抗冲刷性能变差；2.高炉主铁沟通常使用浇注料进行浇注修复，需要通过布料小车将搅拌好的浇注料运至修补部位并使用振动棒振动后才可满足使用，但是现场的施工质量是影响高炉主铁沟寿命的最重要因素，主铁沟的施工质量受到现场加水量、搅拌时间、振动时间等因素的影响，尤其是在热沟浇注时现场施工环境更加恶劣，劳动强度大，受人为因素的影响非常大。
因此，需要研究开发出一种高炉主铁沟修复用自流泵送浇注料，可以有效降低施工时间与劳动强度，减少人为因素对施工质量的影响，且能够有效增强材料的中、高温物理性能，并大幅提高高炉主铁沟的使用寿命。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种高炉主铁沟自流泵送料，各组份重量百分含量如下：粒度5-8mm的电熔致密刚玉15～20wt%，粒度3-5mm的电熔致密刚玉15～20wt%，粒度1-3mm的电熔致密刚玉10～15wt%，粒度0.088-1mm的电熔致密刚玉10～15wt%，粒度0.088-1mm的碳化硅5～10wt%，粒度≤0.088mm的碳化硅5～15wt%，粒度≤0.088mm的电熔白刚玉5～10wt%，粒度0.2～1mm的球状沥青1～3wt%，粒度≤0.088mm的金属硅1～3wt%，二氧化硅微粉1～3wt%，活性氧化铝微粉5～10wt%，外加剂1～3wt%，添加剂0.10～0.15wt%。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，电熔致密刚玉中：Al2O3含量＞99wt% ，Fe2O3含量＜0.3wt%，颗粒密度＞3.9g/cm3。
前所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，碳化硅中：SiC含量＞98wt%，Fe2O3含量＜0.5wt%。
前所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，活性氧化铝微粉中：D50＜1.0μm，Al2O3含量＞99wt%。
前所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，二氧化硅微粉中：SiO2含量＞99wt%，D50＜0.5μm。
前所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，外加剂为微硅凝胶粉。
前所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，添加剂为高效减水剂。
前所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，添加剂为聚乙二醇减水剂。
本发明的另一目的在于提供一种高炉主铁沟自流泵送料应用方法，包括如下步骤：
按照重量比例称取各个组份：粒度≤0.088mm的电熔白刚玉、粒度0.088-1mm和≤0.088mm的碳化硅、二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、球状沥青、粒度≤0.088mm的金属硅、外加剂、添加剂，用锥形搅拌机搅拌30～40分钟，制得预混合料；
再将预混合料与粒度5～8mm、3～5mm、1～3mm、0.088-1mm的电熔致密刚玉一起，用行星搅拌机搅拌10～15分钟，制得高炉主铁沟自流泵送料；
在室温下将水与自流泵送料混合均匀，使用泵送设备将混合好的自流泵送料通过管道泵送至高炉主铁沟修补区域即可。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中完全使用不同粒度级配的电熔致密刚玉作为高炉主铁沟自流泵送浇注料的骨料部分，因骨料部分为同种材质，故主铁沟内温度变化时其膨胀及收缩变化均匀，不易开裂，显著提高了自流泵送浇注料的抗开裂能力，同时电熔致密刚玉是一种性能良好的耐火材料，其具有膨胀均匀、热震稳定性好、硬度大、抗化学腐蚀性好的特点，以其作骨料的自流泵送浇注料的抗冲刷性能、抗侵蚀性好并有效降低渣铁的粘附；电熔致密刚玉原料中Fe2O3含量较低，抗CO腐蚀的性能较好；
（2）本发明中使用碳化硅（0～1mm、≤0.088mm）可以有效提高材料的抗渣侵蚀及抗冲刷性能；
（3）本发明中基质部分添加微硅凝胶粉、活性铝微粉及二氧化硅微粉，微硅凝胶粉是以硅微粉为载体的结合剂，其水化后产生强度，微硅凝胶粉中含有的活性SiO2与活性铝微粉中的Al2O3在800～1000℃即可反应形成莫来石，不仅使得自流泵送料更加致密，而且可以显著提高材料的中、高温强度；二氧化硅微粉为高纯二氧化硅微粉，其具有纯度高、活性高、常温水化产生强度等特点；本发明中添加的活性氧化铝微粉与二氧化硅微粉可以提高自流泵送料的初始流动值，填充自流泵送料的缝隙，硅微粉中的SiO2与活性铝微粉中的Al2O3在高温下反应生成莫来石，可以提高自流泵送料的热态强度；
（4）本发明中减水剂使自流泵送料的加水量降低，减水效果可以提高30%；使得材料内部气孔少且能均匀分布，能有效降低自流泵送料的气孔率，有效抵挡渣铁的浸润与侵蚀；
（5）本发明制备的自流泵送料一次通铁量可以达到22万吨以上，与现有技术中的以纯铝酸钙水泥制备的主沟浇注料相比，有显著提升，经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥3.0g/cm3，耐压强度≥40MPa，抗折强度≥6Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.95g/cm3；耐压强度≥70MPa，线变化率为0.25～0.45%，抗折强度≥10Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥6MPa。
具体实施方式
实施例中原料和外加剂的物化指标统一描述如下，实施例中不再赘述：二氧化硅微粉的SiO2含量＞99wt%，D50＜0.5μm。活性氧化铝微粉的Al2O3含量＞99wt%，D50＜1.0μm。
实施例1
本实施例提供的一种高炉主铁沟自流泵送料，原料及其含量选择如下：
粒度5～8mm的电熔致密刚玉为15～17.5wt%，
粒度3～5mm的电熔致密刚玉为17.5～20wt%，
粒度1～3mm的电熔致密刚玉为10～12.5wt%，
粒度0.088～1的电熔致密刚玉为12.5～15wt%，
粒度0.088-1mm的碳化硅为7.5～10wt%，
粒度≤0.088mm的碳化硅为5～10wt%，
粒度≤0.088mm的电熔白刚玉为7.5～10wt%，
粒度0.2～1mm的球状沥青为1～2wt%，
粒度≤0.088mm的金属硅为2～3wt%，
二氧化硅微粉为1～2wt%，
活性氧化铝微粉为7.5～10wt%，
微硅凝胶粉为1～2wt%，
添加剂为0.10wt%，
加水量为上述自流泵送料重量的3.8～4.0wt%。
按上述原料的百分含量进行粉料的混合制备，先将粒度≤0.088mm的电熔白刚玉、粒度0.088-1mm、≤0.088mm的碳化硅、二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、球状沥青、粒度≤0.088mm的金属硅、外加剂、添加剂用锥形搅拌机搅拌30～40分钟，制得预混合料；再将预混合料与粒度5～8mm、3～5mm、1～3mm、0.088-1mm的电熔致密刚玉一起用行星搅拌机搅拌10～15分钟，制得高炉主铁沟自流泵送料；在室温下将水与自流泵送料混合均匀，使用泵送设备将混合好的自流泵送料通过管道泵送至高炉主铁沟修补区域即可。
本实施例所制备的高炉主铁沟自流泵送料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥3.05g/cm3，耐压强度≥45.6MPa，抗折强度≥7.3Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.98g/cm3；耐压强度≥75.6MPa，线变化率为0.25～0.45%，抗折强度≥11.3Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥6.3MPa。其一次性通铁量可以达到22万吨以上。
实施例2
本实施例提供的一种高炉主铁沟自流泵送料，原料及其含量选择如下：
粒度5～8mm的电熔致密刚玉为17.5～20wt%，
粒度3～5mm的电熔致密刚玉为15～17.5wt%，
粒度1～3mm的电熔致密刚玉为12.5～15wt%，
粒度0.088～1的电熔致密刚玉为10～12.5wt%，
粒度0.088-1mm的碳化硅为5～7.5wt%，
粒度≤0.088mm的碳化硅为10～15wt%，
粒度≤0.088mm的电熔白刚玉为5～7.5wt%，
粒度0.2～1mm的球状沥青为2～3wt%，
粒度≤0.088mm的金属硅为1～2wt%，
二氧化硅微粉为2～3wt%，
活性氧化铝微粉为5～7.5wt%，
微硅凝胶粉为2～3wt%，
添加剂为0.15wt%，
加水量为上述自流泵送料重量的3.6～3.8wt%。
应用方法与实施例1相同。
本实施例所制备的高炉主铁沟自流泵送料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥3.02g/cm3，耐压强度≥43.6MPa，抗折强度≥6.9Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.97 g/cm3；耐压强度≥76.3MPa，线变化率为0.25～0.45%，抗折强度≥11.9Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥6.1MPa。其一次通铁量可以达到22万吨以上。
对比例1
高炉主铁沟自流泵送料的原料及其含量选择如下：
粒度5～8mm的电熔致密刚玉为15～17.5wt%，
粒度3～5mm的电熔致密刚玉为17.5～20wt%，
粒度1～3mm的电熔致密刚玉为10～12.5wt%，
粒度0.088～1的电熔致密刚玉为12.5～15wt%，
粒度0.088-1mm的碳化硅为0～4wt%，
粒度≤0.088mm的碳化硅为5～10wt%，
粒度≤0.088mm的电熔白刚玉为7.5～10wt%，
粒度0.2～1mm的球状沥青为1～2wt%，
粒度≤0.088mm的金属硅为2～3wt%，
二氧化硅微粉为1～2wt%，
活性氧化铝微粉为5～7.5wt%，
微硅凝胶粉为1～2wt%，
添加剂为0.10wt%，
加水量为上述自流泵送料重量的4.2～4.4wt%。
应用方法与实施例1相同。
本实施例所制备的浇注料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥3.03g/cm3，耐压强度≥43.2MPa，抗折强度≥5.3Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.94 g/cm3；耐压强度≥69.2MPa，线变化率为0.1～0.2%，抗折强度≥9.5Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥5.2MPa。
对比例2
高炉主铁沟自流泵送料的原料及其含量选择如下：
粒度5～8mm的电熔致密刚玉为17.5～20wt%，
粒度3～5mm的电熔致密刚玉为15～17.5wt%，
粒度1～3mm的电熔致密刚玉为12.5～15wt%，
粒度0.088～1的电熔致密刚玉为10～12.5wt%，
粒度0.088-1mm的碳化硅为11～15wt%，
粒度≤0.088mm的碳化硅为10～15wt%，
粒度≤0.088mm的电熔白刚玉为5～7.5wt%，
粒度0.2～1mm的球状沥青为2～3wt%，
粒度≤0.088mm的金属硅为1～2wt%，
二氧化硅微粉为2～3wt%，
活性氧化铝微粉为5～7.5wt%，
微硅凝胶粉为2～3wt%，
添加剂为0.15wt%，
加水量为上述自流泵送料重量的4.2～4.4wt%。
应用方法与实施例1相同。
本实施例所制备的高炉主铁沟自流泵送料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.99g/cm3，耐压强度≥44.1MPa，抗折强度≥6.1Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.91g/cm3；耐压强度≥65.3MPa，线变化率为0.15～0.25%，抗折强度≥10.3Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥5.1MPa。
实施例1、2及对比例1、2中浇注料性能指标见表1。
表1
通过上述实施例及对比例可以看出，在本发明所提供的技术方案内，对各个组分的含量进行调整，或对各个组份的物化性质在前述技术方案的指标内进行调整，得到的自流泵送料用于高炉主铁沟修复后，均能够达到前述的各种优异性能，同时还可见本发明请求保护的自流泵送料各组分的含量多少对其性能的影响非常明显，只有各组分的含量均在要求保护的范围内时，该自流泵送料的性能才能具有较好表现，粒度为0.088-1mm的碳化硅的含量低于或超过其在本申请要求保护的范围时，相应的自流泵送料的各项性能均有所下降。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种高炉主铁沟自流泵送料，其特征在于：各组份重量百分含量如下：粒度5-8mm的电熔致密刚玉15～20wt%，粒度3-5mm的电熔致密刚玉15～20wt%，粒度1-3mm的电熔致密刚玉10～15wt%，粒度0.088-1mm的电熔致密刚玉10～15wt%，粒度0.088-1mm的碳化硅5～10wt%，粒度≤0.088mm的碳化硅5～15wt%，粒度≤0.088mm的电熔白刚玉5～10wt%，粒度0.2～1mm的球状沥青1～3wt%，粒度≤0.088mm的金属硅1～3wt%，二氧化硅微粉1～3wt%，活性氧化铝微粉5～10wt%，外加剂1～3wt%，添加剂0.10～0.15wt%。
2.根据权利要求1所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，其特征在于：所述电熔致密刚玉中：Al2O3含量＞99wt% ，Fe2O3含量＜0.3wt%，颗粒密度＞3.9g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，其特征在于：所述碳化硅中：SiC含量＞98wt%，Fe2O3含量＜0.5wt%。
4.根据权利要求1所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，其特征在于：所述活性氧化铝微粉中：D50＜1.0μm，Al2O3含量＞99wt%。
5.根据权利要求1所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，其特征在于：所述二氧化硅微粉中：SiO2含量＞99wt%，D50＜0.5μm。
6.根据权利要求1所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，其特征在于：所述外加剂为微硅凝胶粉。
7.根据权利要求1所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，其特征在于：所述添加剂为高效减水剂。
8.根据权利要求7所述的一种高炉主铁沟自流泵送料，其特征在于：所述添加剂为聚乙二醇减水剂。
9.一种高炉主铁沟自流泵送料应用方法，其特征在于：应用于权利要求1-8任意一项，包括如下步骤：
按照重量比例称取各个组份：粒度≤0.088mm的电熔白刚玉、粒度0.088-1mm和≤0.088mm的碳化硅、二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、球状沥青、粒度≤0.088mm的金属硅、外加剂、添加剂，用锥形搅拌机搅拌30～40分钟，制得预混合料；
再将预混合料与粒度5～8mm、3～5mm、1～3mm、0.088-1mm的电熔致密刚玉一起，用行星搅拌机搅拌10～15分钟，制得高炉主铁沟自流泵送料；
在室温下将水与自流泵送料混合均匀，使用泵送设备将混合好的自流泵送料通过管道泵送至高炉主铁沟修补区域即可。
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