一種環保型水系轉爐長壽命自流修補料及其配製方法

2023-06-05 04:54:56

專利名稱：：一種環保型水系轉爐長壽命自流修補料及其配製方法
技術領域：
：本發明涉及一種環保型(水系)轉爐長壽命自流修補料及其配製方法，具體地說，一方面是為了實現綠色煉鋼，另一方面是為了滿足快節奏、低消耗的轉爐煉鋼，而提供的一種新型的環保型長壽命的轉爐自流修補料。屬於耐火材料領域。
背景技術：
：轉爐煉鋼是煉鋼生產的主要設備，轉爐由於長期在高溫狀態下受到機械力衝擊和爐渣侵蝕，爐底和前後大面的耐火材料極易損壞。為了提高轉爐壽命，降低煉鋼成本，通常是對轉爐內襯進行維護。現在採用維護的方法是轉爐濺渣護爐和大面熱修補。轉爐濺渣是在出鋼結束後加入輕燒鎂球或鎂碳球等改質劑通過吹氮濺渣的方式使得渣和改質劑粘附在轉爐內壁，以此增加爐壁的厚度達到維護的效果，但是這種方法存在兩個缺點第一修補後使用壽命短(一般僅為1爐)，要求維護頻率高，材料消耗大；第二修補的面積大，不能夠對熔損嚴重的凹坑或凹槽單獨修補。由於轉爐內襯的損毀是不規則的，廢鋼的加入和出鋼等因素使轉爐的前後大面及爐底的破壞要較其它部位嚴重的多，因此採用熱態自流修補料對這些部位進行修補。熱態自流修補料應當具備以下性能高溫流動性好、燒結時間短、使用壽命長。目前，鋼廠普遍使用以鎂砂、瀝青和添加劑組成的熱態自流修補料。但這種材料在高溫下會產生大量的有害煙塵，導致環境的汙染；另外，由瀝青結合的修補料燒結時間太長。這樣既影響轉爐了煉鋼的節奏，又降低了轉爐的利用率。為此，我們提出了研發一種快速燒結，沒有汙染的轉爐爐底和大面維護材料——環保型水系轉爐長壽命自流修補料。
發明內容本發明的目的是提供一種環保型水系轉爐長壽命自流修補料及其配製方法，使其既能夠確保冶煉環保無汙染，又能夠實現縮短維護的時間、延長使用壽命，以此來減少維護的頻率，提高冶煉效率。為了實現這一目標，本發明所提供的環保型水系轉爐長壽命自流修補料必須具備①在生產、使用過程中沒有任何汙染；②良好的熱態流動性；③良好的高溫性能和抗侵蝕性；④良好的快速燒結性能。基於以上要求，本發明主要採用以下解決方法①採用高純電熔鎂砂、高純燒結鎂砂和二氧化矽微粉為主體原料，以H20作為介質，依據MgO-Si02_H20結合體系的特點，設計技術方案。②確保材料體系的高純度，儘量減少雜質含量，優化材料的顆粒組成，合理的搭配各種結合劑、減水劑、促燒劑和緩凝劑，以達到良好的使用性能。目前，通常轉爐修補料是採用瀝青結合的含碳修補料，這種材料是採用碳結合的方式，雖然可以在高溫下形成高強度、耐侵蝕等性能，但是由於瀝青的使用不論是在生產或是在使用過程中都會產生很大的汙染，排放有毒的煙氣；另外瀝青結合的修補料的流動性能不是很好而且燒結時間太長，這樣在轉爐內襯維護的過程中也存在著較大的缺陷。而本發明的修補料除了具備優良的高溫性能，而且具備了環保無汙染、流動性好、燒結時間短等諸多優點。具體而言，本發明提供的環保型水系轉爐長壽命自流修補料的組成方法如下(以下組成均是質量百分數)1.主體鎂砂原材料高純電熔鎂砂50mm，3070%;高純燒結鎂砂5Omm，1040%;高純電熔鎂砂細粉《75iim，1030%;所述高純電熔鎂砂、高純燒結鎂砂以及高純電熔鎂砂是指MgO含量分別為98.3%或97.2%(詳見表1，記作98電熔鎂砂、97燒結鎂砂，以及97電熔鎂砂)，也即使用的高純電熔鎂砂和高純燒結鎂砂的MgO的質量百分含量大於或等於97%。2.複合微粉材料為二氧化矽微粉(《5iim)18%;和氧化鎂微粉(《75iim)110%;3.促燒劑為矽鐵粉、碳化矽粉和金屬微粉中的一種或兩種，其加入總量為0.1-4%。4、緩凝劑為檸檬酸、硼酸、酒石酸和草酸中的一種或兩種，以主體鎂砂原料、複合微粉和促燒劑為基準，外加0.1-0.5%。綜上所述，本發明由提供的自流體修補料是由主體原材料、複合微粉、促燒劑和緩凝劑共同組成，並採用聚磷酸鹽(六偏磷酸鈉或三聚磷酸鈉)15%為結合劑。使用前要求加水攪拌大於8-10分鐘，加水量為58%。從上述組分可以看出(1)本發明材料是採用高純電熔鎂砂、高純燒結鎂砂和二氧化矽微粉作為主體原材料，依據MgO-Si02_H20材料體系的特點，該材料具有較好的高溫性能，而且在生產和使用過程中沒有汙染。(2)該組成根據Andressen公式，採用粒度r隨=5mm，q值為0.21，選擇了較好的粒度組成(不同的q值可以存在多種粒度組成)，用來實現良好的流動性能。(3)採用多種微粉(MgO微粉、Si02微粉等)複合使用，一方面是減少加水量提高材料的高溫性能，另外還可以促進燒結，其次還能夠有效的延長了材料施工的可使時間。(4)本發明採用促燒劑(矽鐵粉、碳化矽、金屬微粉等)，主要作用也是儘可能減少燒結時間，提高材料的高溫強度。(5)採用緩凝劑，是為了延長施工的可使時間，能夠有效靈活的滿足轉爐冶煉的要求。由本發明提供的環保型(水系)轉爐長壽命自流修補料基本組成為MgO含量(質量百分數)為8595%;Si02含量(質量百分數)為112%;體積密度為2.52.9g/cm3;110(TCX3hr處理後耐壓強度大於15Mpa;150(TCX3hr處理後耐壓強度大於50Mpa。由本發明提供的環保型水系轉爐長壽命自流修補料的配製工藝如下(1)按照上述的組成進行稱料；(2)將組分中《lmm的主體鎂砂、微粉原料和結合劑一起預混合均勻；(3)將其它組分的顆粒原料與步驟(2)混合料一起混合均勻。(4)使用時再外加入質量百分數為5_8%的水，攪拌8-10分鐘。總之，本發明採用高純電熔鎂砂、高純燒結鎂砂和二氧化矽微粉為主原材料；複合使用矽鐵粉、碳化矽粉和金屬微粉等一種或多種作為促燒劑，來實現自流修補料的快速燒結；採用檸檬酸、硼酸、酒石酸、草酸等一種或多種緩凝劑來實現自流修補料的施工時間；該材料還使用多種微粉(鈍化Mg0微粉、Si02微粉等)，進一步改善了材料的流動性、燒結性，增加了中、高溫強度，提高了材料的耐衝刷性和抗衝擊性。本發明提供的環保型轉爐長壽命自流修補料熱態強度高、抗高侵蝕和抗鋼水衝刷性能好，在轉爐冶煉多品種鋼的條件下，一次修補能夠連續使用長達到50小時，大大提供了轉爐煉鋼的效率，降低了耐材的消耗，延長了轉爐爐襯材料的壽命。具體實施例方式下面通過具體實施例與瀝青結合的轉爐自流修補進行對比，進一步闡明本發明實質性特點和優勢。本發明所述的主體原料以及Si02微粉的化學組成如表1所示，實施例1和2的具體組成見表2。表1本發明所選取的主體原材料的化學組成tableseeoriginaldocumentpage6表2實施例和比較例的組成及其各項性能指標。tableseeoriginaldocumentpage7從上面的實施例可以得出，本發明的環保型水系轉爐長壽命自流修補料的有很好的理化性能，並且在流動性、燒結時間、使用壽命和環境保護方面都比瀝青結合的轉爐自流修補料有著明顯的優勢。權利要求一種環保型水系轉爐長壽命自流體修補料，其特徵在於所述的修補料包括主體鎂砂原料、複合微粉、促燒劑和緩凝劑，採用聚磷酸鹽為結合劑；所述的自流體修補料基本組成為MgO的質量百分含量為85-95％，SiO2質量百分含量為1-12％；其中，①所述的主體鎂砂原料為MgO質量百分含量大於或等於97％的5-0mm的電熔鎂砂、5-0mm的燒結鎂砂和≤75μm的電熔鎂砂細粉；②所述的複合微粉為二氧化矽微粉和氧化鎂微粉；③所述的促燒劑為矽鐵粉、碳化矽粉和金屬微粉中的一種或兩種；④所述的緩凝劑為檸檬酸、硼酸、酒石酸和草酸中的一種或兩種；它是以上述①+②+③為基準外加的。2.按權利要求1所述的自流體修補材料，其特徵在於所述的主體鎂砂原料、複合微粉、促燒劑和外加緩凝劑的組成為高純電熔鎂砂50mm，3070%;高純燒結鎂砂，5Omm，1040%;高純電熔鎂砂細粉《75iim，1030%;二氧化矽微粉18%;氧化鎂微粉110%;促燒劑0.14%;外加緩凝劑0.16.5%。3.按權利要求1所述的自流體修補材料，其特徵在於所述的二氧化矽微粉《5ym，氧化鎂微粉《75iim，碳化矽或矽鐵粉促燒劑《75iim。4.按權利要求1所述的自流體修補材料，其特徵在於具體組成為①MgO質量百分含量等於98.3的電熔鎂砂5-0mm顆粒級配的質量百分含量為32%，《75iim細粉的質量百分含量為19%;②MgO質量百分含量等於97.2的燒結鎂砂5-0mm顆粒級配的質量百分含量為32%;③複合微粉的質量百分含量為15%;④碳化矽和矽鐵粉兩種促燒劑的質量百分含量為2%;⑤外加檸檬酸緩凝劑的質量百分含量為0.25%。5.按權利要求1所述的自流體修補材料，其特徵在於具體組成為①MgO質量百分含量等於97.2的電熔鎂砂5-0mm顆粒級配的質量百分含量為64%，《75iim細粉的質量百分含量為19%;②複合微粉的質量百分含量為15%;③碳化矽和矽鐵粉兩種促燒劑的質量百分含量為2%;④外加檸檬酸和硼酸兩種緩凝劑的質量百分含量為0.25%。6.按權利要求4或5所述的自流體修補材料，其特徵在於複合微粉中Si(^微粉的質量百分數為5%，氧化鎂微粉的質量百分含量為10%。7.按權利要求4所述的自流體修補材料，其特徵在於①質量百分含量為32%5-0mm顆粒級配具體為5-3mm5%，3-lmm14%，l-0mm13%，②質量百分含量為32%的燒結鎂砂中5-0mm顆粒級配為5-3mm15%，3-lmm14%，l-Omm13%。8.按權利要求5所述的自流體修補材料，其特徵在於質量百分含量為64%的5-0mm顆粒級配組成為5-3mm10%，3-lmm28%，l-Omm26%。9.配製如權利要求2、4或5所述的自流體修補料的方法，其特徵在於①按組成進行稱料；②將組成中《lmm的主體鎂砂原料、複合微粉以及促燒劑的結合劑預混合均勻；結合劑的使用量為外加1-5%;③將其它組分的顆料原料與步驟②的混合料再一起混勻；④使用時再外加入質量百分數為5_8%的水，攪拌8-10分鐘。全文摘要本發明涉及一種環保型水系轉爐長壽命自流修補料及其配製方法。其特徵是採用高純電熔鎂砂、高純燒結鎂砂和二氧化矽微粉為主原材料；複合使用矽鐵粉、碳化矽粉和金屬微粉等一種或多種作為促燒劑，來實現自流修補料的快速燒結；採用檸檬酸、硼酸、酒石酸、草酸等一種或兩種緩凝劑來實現自流修補料的施工時間；還使用MgO和SiO2兩種微粉，改善了材料的流動性、燒結性，增加了中、高溫強度，提高了材料的耐衝刷性和抗衝擊性。提供的自流修補料熱態強度高、抗高侵蝕和抗鋼水衝刷性能好，在轉爐冶煉多品種鋼的條件下，一次修補能夠連續使用長達到50小時，大大提供了轉爐煉鋼的效率，降低了耐材的消耗，延長了轉爐爐襯材料的壽命。文檔編號B28B1/00GK101792322SQ20101011236公開日2010年8月4日申請日期2010年2月23日優先權日2010年2月23日發明者刑建輝,張棟梁,李華堅,王禮瑋申請人:上海柯瑞冶金爐料有限公司