CN1641048A - 改良的高炉出铁沟用耐火浇注料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐火浇注料组合物，尤其是关于对高炉出铁沟用耐火浇注料的改进，其特征是浇注料中主颗粒刚玉由25－60％的致密电熔刚玉，20－40％烧结板状刚玉，20－40％的电熔棕刚玉组成。三种刚玉的互补协调作用，有效改善了浇注料的抗热震性，减少开裂和剥落的发生，使用寿命及综合性能得以进一步提高，在大型高炉主出铁沟上使用，最大熔损点平均熔损速率等于或小于2.8mm/kt－p。可使主出铁沟浇注料消耗量降低12％左右，不仅节约了耐火材料，降低吨铁耐材消耗成本，而且大大减少了炉前废弃物的生成量，有利于环境保护，此外，还可以降低炉前操作劳动强度，提高通铁量进而提高高炉生产能力，并可以大大降低耐火浇注料成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐火浇注料组合物，尤其是关于对高炉出铁沟用耐火浇注料的改进。
背景技术
以往中小型高炉使用的Al2O3-SiC-C系出铁沟耐火浇注料，大都采用以棕刚玉为主颗粒。如中国专利88102344.2公开的高炉出铁沟用耐火浇注料，是由60～80棕刚玉，10～30SiC，2～10C，1～5粘土，2～5高铝水泥，超微粉1～5，外加0.3～1.0外加剂组成。中国专利02133386.6公开的高炉出铁沟用耐火材料，其组成为(重量份)：棕刚玉骨料：8～5mm 12～14份；5～3mm 16～18份；3～1mm 23～25份；1～0mm 13～15份；SiC(90号)14～16份；石墨3～5份；SiO2微粉4份；α-Al2O3微粉2份；金属铝粉O.15份；白泥1份；水泥6份；三聚磷酸钠0.2份；水5～5.5份及不锈钢纤维。这对于中小型高炉来说，尚能基本满足使用要求。
然而现在炼铁高炉向大型化发展(容积2500m3或以上)，出铁(渣)量、出铁速度增大，加上其采用高温送风、高压操作，使得出铁温度上升，造成出铁沟使用条件变得更为苛刻。这种采用以棕刚玉为主颗粒的浇注料，熔损速率较大，耐用性低下，使得出铁沟修补作业频度大幅度提高，又给高炉出铁的安全生产带来较大隐患，已不适应在大中型高炉的主出铁沟上使用，只能用在使用条件相对要求较低的渣沟、铁沟、摆动流咀，及中小型高炉的主沟。再者，大的熔损速率，会造成不可再生的耐火原材料资源消耗多，工业废弃物数量大，也不利于环境保护。因此，以棕刚玉为主颗粒的耐火浇注料已逐渐在大中型高炉主出铁沟上退出，呈逐渐淘汰趋势。
人们为追求高炉主出铁沟用耐火浇注料有更长的使用寿命，现在大中型高炉Al2O3-SiC-C系主出铁沟用耐火浇注料，较多采用致密电熔刚玉(Al2O3≥98％、体积密度≥3.85g/cm3、显气孔≤4％)为主颗粒。由于致密电熔刚玉具有硬度大、气孔率低、纯度高、杂质少等优点，因而强度高、抗冲刷和抗侵蚀、抗渗透性好、耐高温性强、不易粉化，因而使用寿命得到提高，熔损速率一般可控制在3.3-3.5mm/kt-p之间。然而，以致密电熔刚玉为主颗粒组成的主出铁沟用耐火烧注料，虽然较棕刚玉具有较好的耐磨性、耐高温性，和优良的抗侵蚀、抗渗透性能，可以提高使用通铁量，使千吨铁出铁沟浇注料消耗降低，使用寿命有了长足的提高。但主颗粒全部使用致密电熔刚玉，因其存在脆性较大的不足，又会带来组成材料的热震稳定性变差，使得浇注料在使用中出现开裂和剥落现象，其反过来又影响使用寿命，制约了出铁沟浇注料的进一步优化。因为耐火组合物中一种性能的提高，往往会给其他性能带来不良影响，这在实践中是很难避免的，追求耐火材料的综合性能，是耐火材料开发者孜孜不倦的努力，并且实际得到所期望的综合性能优良的耐火材料也是十分困难的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种既具有使用寿命长、熔损速率低，且抗开裂、抗剥落性好的高炉出铁沟用耐火浇注料。
本发明目的实现，主要改进是针对致密电熔刚玉存在的脆性较大缺点，经试验确定采用部分板状刚玉和棕刚玉替代部分致密电熔刚玉，从而使由单一致密电熔刚玉为主颗粒组成的浇注料，变为由三种不同刚玉混合组成主颗粒，通过不同刚玉材料的互补协调作用，有效改善组成浇注料的抗热震性，从而减少开裂和剥落的发生。具体说，本发明高炉出铁沟用耐火浇注料，其特征在于浇注料中主颗粒刚玉由25-60％的致密电熔刚玉，20-40％烧结板状刚玉，20-40％的电熔棕刚玉组成。
本发明中，电熔棕刚玉、烧结板状刚，加入量如明显低于下限，则对改善抗热震性，减少开裂和剥落效果不够明显。但烧结板状刚玉加入量高于上限，则会随着加入量的提高，会降低浇注料的流动性，为满足流动性要求，又需增加加水量，而加水量增加又会导致浇注料气孔率的上升，使得浇注料抗冲刷性能受到影响；其次，因烧结板状刚玉比致密电熔刚玉结晶小、硬度小，在浇注料中过量加入会造成抗渣性、耐冲刷性降低、熔损加速，这些均会缩短使用寿命。电熔棕刚玉加入量高于上限，会导致浇注料中杂质增多，在高温下材料中液相量增加，不仅对浇注料的高温性能会产生不良影响，而且造成抗渣侵蚀性及抗熔损性下降，同样也会缩短使用寿命。由此本发明三种刚玉组份量是经过试验确定的恰当范围，而非精确极限值，适当少量偏离所述组分量，同样应属本发明保护范围。本发明试验进一步确定，三种刚玉组合优选范围是由40-60％的致密电熔刚玉，20-30％的烧结板状刚玉和20-30％的电熔棕刚玉混合组成。
本发明浇注料中其他组份，与原浇注料基本相仿，无特别要求，例如浇注料主要由45-80％WT的刚玉和8-45％的碳化硅及1-15％的碳组成。
本发明为改善浇注料的其他性能，可以按通常要求添加其他一些改进某些特性的微量组份，这对于浇注料来说也是公知的。
本发明耐火浇注料，其颗粒级配按通常耐火浇注料要求组成，本发明无特别要求。
本发明高炉出铁沟用耐火浇注料，由于采用烧结板状刚玉和电熔棕刚玉替代部分致密电熔刚玉，三种不同刚玉混合组成主颗粒，因组成材料的热膨胀系数不同，受热产生纵横交错微细裂纹，这样浇注料在热膨胀产生裂纹时，应力释放裂纹延伸遇到纵横交错的微裂纹，就会使裂纹扩展能量得到释放，从而终止热膨裂纹的进一步扩展，因此其互补协调作用，有效改善了浇注料的抗热震性(比较结果见表1)，减少开裂和剥落的发生，使用寿命及综合性能得以进一步提高，在大型高炉主出铁沟上使用，最大熔损点平均熔损速率等于或小于2.8mm/kt-p。可使主出铁沟浇注料消耗量降低12％左右，不仅节约了耐火材料，降低吨铁耐材消耗成本，而且大大减少了炉前废弃物的生成量，有利于环境保护，此外，还可以降低炉前操作劳动强度，提高通铁量进而提高高炉生产能力。并满足了沟料使用厂家期望的耐火浇注料消耗降低，工业废弃物减少，炉前劳动强度降低要求(如明显降低修补作业频度和劳动强度)。
其次，由于电熔棕刚玉原料为资源相对丰富的矾土(致密电熔刚玉和烧结板状刚玉需用工业氧化铝原料)，采用电熔棕刚玉部分替代，不仅可以节省大量紧缺的氧化铝原料，而且因电熔棕刚玉原料价格通常只有后者的1/3左右，可以大大降低耐火浇注料成本。
由于三种刚玉外观形态的不同，本发明浇注料，可以通过水洗或常规的物理方法加以鉴别，确认三种刚玉的存在。
表1抗折强度损失率对比试验
| 浇注料主颗粒部分 | 抗折强度损失率 |
| 电熔致密刚玉 | 76.88％ |
| 电熔致密刚玉+烧结板状刚玉 | 67.20％ |
| 电熔致密刚玉+烧结板状刚玉+电熔棕刚玉 | 62.67％ |
注：上述对比试验，以材料试条经1100℃×3h热处理后，经1100℃冷水10次循环。抗折强度损失率越小，则抗热震性越好。
具体实施方式
实施例：以出铁沟中热震稳定性要求最为严格的主沟渣线浇注料为例，实施例配方及性能见表2。
表2.实施例配方及性能参数
| 主沟渣线 | 刚玉A | 刚玉B | 刚玉C | 碳化硅A | 碳素 | 水泥 | 微粉 | 抗氧化剂 | 付料 | 性能A | 性能B | |
| 比较例 | 50 | 0 | 0 | 36 | 4 | 3 | 5 | 2 | 1 | 76.88 | 3.30 | |
| 实施例 | 1 | 12.5 | 17.5 | 20 | 36 | 4 | 3 | 5 | 2 | 1 | 60.36 | 3.15 |
| 2 | 12.5 | 20 | 17.5 | 36 | 4 | 3 | 5 | 2 | 1 | 59.22 | 3.01 | |
| 3 | 30 | 10 | 10 | 36 | 4 | 3 | 5 | 2 | 1 | 62.67 | 2.78 | |
说明：刚玉A为致密电熔刚玉；刚玉B为烧结板状刚玉；刚玉C为电熔棕刚玉。性能A为抗折强度损失率％(1100℃水冷10次)；性能B为熔损速率(mm/kt-p)。
抗折强度损失率越小，表明抗热震性越好；熔损速率越小表明耐用性越好。实施例由于抗热震性能的提高，熔损速率较比较例有明显下降。
从实施例1、2、3的比较可以看出，三种刚玉复合颗粒，随着板状刚玉和棕刚玉加入量提高，虽然可少量提高抗热震性能，但是由于板状刚玉和棕刚玉抗渣侵蚀性、抗熔损性不如致密电熔刚玉，因而熔损速率略高，而实施例3则因两者加入量少，具有最小的熔损速率。
实施例工业应用情况：比较例，在出铁沟侧壁，特别是在上部时有约30～50mm厚的不规则剥落出现；3个实施例，则基本消除了该类现象。
使用后出铁沟浇注料外表变化为：比较例单一致密电熔刚玉颗粒组成的浇注料，出铁结束后出铁沟浇注料表面灰暗无光泽，熔损的表面往往有起伏(剥落导致)；实施例三种刚玉颗粒混合组成的出铁沟浇注料使用后，表面颜色更黑但略有光泽，似有一层釉质层，熔损后的表面较为平整、光滑(无剥落)，熔损趋于均匀化。可见，除了三种刚玉混合复相结构增韧因素外，由于适量棕刚玉加入后产生的适量液相，致使熔损趋于均匀化；而适量液相对强度、热塑性的贡献，也使得抗热震性得到了提高，进而使熔损速率下降，使用寿命提高。
Claims (2)
1、一种高炉出铁沟用耐火浇注料，其特征在于浇注料中主颗粒刚玉由25-60％的致密电熔刚玉，20-40％烧结板状刚玉，20-40％的电熔棕刚玉组成。
2、根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料，其特征在于所说主颗粒刚玉由40-60％的致密电熔刚玉，20-30％的烧结板状刚玉和20-30％的电熔棕刚玉组成。
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| CN 200410103085 CN1260372C (zh) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | 改良的高炉出铁沟用耐火浇注料 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102020480A (zh) * | 2010-12-14 | 2011-04-20 | 攀枝花市万腾耐火材料有限责任公司 | 用于电炉渣/铁口的浇注料及浇注电炉渣/铁口的方法 |
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