本發(fā)明涉及耐火澆注料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：我國已是世界產(chǎn)鐵大國，擁有大中型煉鐵高爐多座。高爐出鐵溝是高爐煉鐵生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，是高爐生產(chǎn)中耐火材料消耗較多的區(qū)域之一，是鐵水從爐內(nèi)經(jīng)鐵口流向鐵罐的通道，是高溫鐵水和鐵渣實現(xiàn)分離的區(qū)域，因此高爐出鐵溝的性能及使用壽命直接決定著高爐能否正常有序有節(jié)奏高效地進(jìn)行煉鐵生產(chǎn)。隨著現(xiàn)代高爐冶煉技術(shù)的發(fā)展，大型化、長壽化、高溫高壓操作引起鐵水溫度的升高，出鐵量和渣量增大，出鐵時間延長，鐵水流速增加，鐵水對出鐵溝溝襯的沖刷、磨損加劇，鐵溝內(nèi)襯反復(fù)受到鐵水和渣液的高溫、機(jī)械和化學(xué)侵蝕而產(chǎn)生裂紋，而這些裂紋促進(jìn)了鐵水和渣液的進(jìn)一步滲透和結(jié)構(gòu)破壞，出鐵溝的使用壽命逐漸變短。在生產(chǎn)中往往會采用鋪墊、修補、烘烤鐵水溝襯的方式，來延長出鐵溝的壽命，但是這樣會打亂高爐的正常生產(chǎn)，從而增加生產(chǎn)成本，影響工作效率，因此為減少出鐵溝修補的次數(shù)及時間，提高工作效率，出鐵溝用耐火材料需具備更加優(yōu)異的性能和較長的使用壽命，以適應(yīng)高爐發(fā)展的要求。目前，鐵溝澆注料主要以棕剛玉、礬土為主要原料，但是材料中的棕剛玉容易和渣中的氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，在使用過程中發(fā)現(xiàn)，渣線位置侵蝕較嚴(yán)重，使用壽命短，需要多次修補，限制了鐵溝的出鐵時間和出鐵量，且需要更多的材料和人力物力的投入，設(shè)備維護(hù)成本高，且棕剛玉的成本高從而提高了耐火澆注料的開發(fā)成本，現(xiàn)有出鐵溝澆注料的抗渣侵蝕性能已不能滿足日益增長的高爐冶煉技術(shù)的需求。經(jīng)研究表明，鎂鋁尖晶石具有熔點(2135℃)高、耐高溫熔體化學(xué)侵蝕性好、熱應(yīng)力低、熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點，同時鎂鋁尖晶石能吸收熔渣中的FeO，有利于減少鐵水和渣液對材料的侵蝕。因此，本發(fā)明以鎂鋁尖晶石為骨料替代傳統(tǒng)棕剛玉澆注料，提供一種性能優(yōu)異、使用壽命長、節(jié)能環(huán)保的高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的澆注料，以提高出鐵溝的抗渣侵蝕能力，增加鐵溝的出鐵時間，減少修補次數(shù)及修補量，降低維護(hù)成本，提高工作效率。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，通過調(diào)整澆注料原料及其配比，提高出鐵溝抗渣侵蝕能力，增加出鐵溝的出鐵時間，減少修補次數(shù)及修補量，降低維護(hù)成本，提高工作效率。本發(fā)明一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，所述澆注料原料及其含量如下：鎂鋁尖晶石10～75％，葉蠟石5～15％，鋯石1～5％，氧化鋁微粉1～10％，硅微粉1～5％，碳化硅5～25％，氮化硅鐵5～25％，鈦白粉1～5％，高鋁水泥1～5％，金屬鋁粉1～5％，金屬硅粉1～5％，減水劑1～3％；其中，所述鎂鋁尖晶石由粒度為5～3mm、3～1mm、≤0.088mm的三種粒徑段組成，各粒徑段按照以下重量百分?jǐn)?shù)混合：5～3mm鎂鋁尖晶石45％～55％，3～1mm鎂鋁尖晶石30％～35％，≤0.088mm鎂鋁尖晶石10％～25％。在上述原料中：1、鎂鋁尖晶石粉的化學(xué)性質(zhì)比棕剛玉穩(wěn)定，不易與渣中的氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，因此本發(fā)明利用鎂鋁尖晶石替代出鐵溝料中棕剛玉，并針對鎂鋁尖晶石的性能加入葉蠟石、鋯石等原料，改善澆注料的成型密度，提高澆注料的致密性，較好的阻止熔渣向澆注料的進(jìn)一步滲透，使?jié)沧⒘系目乖治g能力得到明顯提高，從而有效降低了鐵水和渣液對渣線部分的侵蝕作用；2、葉蠟石因其特有的礦物結(jié)構(gòu)和組成表現(xiàn)出六大性能，具有高耐火度、耐強酸腐蝕、無毒性等，葉蠟石的耐火度高于1650℃，研究表明，用葉蠟石和其他耐火原料混制成的材料具有高溫下不收縮以及在溫度劇變之下不碎裂的性能，能經(jīng)受鋼渣和金屬的沖擊，有較強的蠕變能力；且葉蠟石來源較為廣泛，有效節(jié)約了開發(fā)成本；3、在原料中引入少量的鋯石，能促使原料在較低溫情況下生成耐火相；4、加入適量的鈦白粉能夠在不影響澆注料高溫耐火性能的情況下，降低出鐵溝的氣孔率，提高體積密度，降低由于出鐵冷熱頻繁交替或高溫長時間作用下的應(yīng)力裂紋；5、在原料中加入適量的氮化硅鐵，能明顯改善澆注料的物理性能和抗渣性能，這是因為氮化硅鐵在高溫情況下部分反應(yīng)生成N2和SiO2，抑制了渣、鐵向材料中滲透，能有效地防止了SiC和C的氧化。優(yōu)選地，一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，其原料及含量如下：鎂鋁尖晶石40～70％，葉蠟石5～10％，鋯石1～5％，氧化鋁微粉2～4％，硅微粉2～4％，碳化硅10～20％，氮化硅鐵5～10％，鈦白粉1～3％，高鋁水泥1～3％，金屬鋁粉1～3％，金屬硅粉1～3％，減水劑1～3％。優(yōu)選地，一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，其原料及含量如下：鎂鋁尖晶石65％，葉蠟石8％，鋯石2％，氧化鋁微粉2％，硅微粉2％，碳化硅10％，氮化硅鐵5％，鈦白粉1％，高鋁水泥1％，金屬鋁粉1％，金屬硅粉2％，減水劑1％。優(yōu)選地，所述減水劑為六偏磷酸鈉或甲基纖維素或聚乙烯醇或焦磷酸鈉或聚羧酸減水劑或木質(zhì)素磺酸鹽減水劑或三聚磷酸鈉中的一種或多種。優(yōu)選地，所述葉蠟石、鋯石的粒徑≤0.5mm。將上述原料制成本發(fā)明的一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料的制備方法，包括如下步驟：Ⅰ.按上述原料和成分配料，將鎂鋁尖晶石干混輾2～3min后加入葉蠟石、鋯石快速混合2～5min，再慢速混合2～5min；Ⅱ.加入氧化鋁微粉、碳化硅、氮化硅鐵、高鋁水泥原料，慢速混20～25min；Ⅲ.加入金屬鋁粉和金屬硅粉、粘結(jié)劑，將材料溫度控制在45～60℃，混合16～20min，熱壓成型；Ⅳ.將上述配合料在埋炭N2氣氛于1200～1500℃條件下燒成澆注粗料；Ⅴ.將反應(yīng)得到的鎂鋁尖晶石澆注粗料進(jìn)行冷卻和粉粹，得到所述鎂鋁尖晶石澆注粉料。采用上述澆注料制備方法，有利于原料中耐火抗渣相的形成，提高澆注料的綜合性能。優(yōu)選地，所述的鎂鋁尖晶石采用Al2O3含量76％以上的優(yōu)質(zhì)礬土和MgO含量95％以上的優(yōu)質(zhì)輕燒鎂粉，經(jīng)過多級均化工藝，在超高溫隧道窯中經(jīng)1800℃以上高溫?zé)Y(jié)而成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明通過改變所用原料的微觀結(jié)構(gòu)、調(diào)整原料組成，提高了澆注料的抗渣水侵蝕能力，利用本發(fā)明澆注料制成的出鐵溝組織均勻、致密、耐用性好；(2)降低了噸鐵的耐火材料損耗，減少了修補的次數(shù)，節(jié)省勞動力，節(jié)約了維護(hù)成本；(3)本發(fā)明原材料來源廣泛，節(jié)約了開發(fā)成本；(4)施工和使用中不產(chǎn)生有害氣體，不污染環(huán)境。具體實施方式本發(fā)明的一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料的制備方法，包括如下步驟：Ⅰ.按上述原料和成分配料，將鎂鋁尖晶石干混輾2～3min后加入葉蠟石、鋯石快速混合2～5min，再慢速混合2～5min；Ⅱ.加入氧化鋁微粉、碳化硅、氮化硅鐵、高鋁水泥原料，慢速混20～25min；Ⅲ.加入金屬鋁粉和金屬硅粉、粘結(jié)劑，將材料溫度控制在45～60℃，混合16～20min，熱壓成型；Ⅳ.將上述配合料在埋炭N2氣氛于1200～1500℃條件下燒成澆注粗料；Ⅴ.將反應(yīng)得到的鎂鋁尖晶石澆注粗料進(jìn)行冷卻和粉粹，得到所述鎂鋁尖晶石澆注粉料。所述鎂鋁尖晶石由粒度為5～3mm、3～1mm、≤0.088mm的三種粒徑段組成，各粒徑段按照以下重量百分?jǐn)?shù)混合：5～3mm鎂鋁尖晶石45％～55％，3～1mm鎂鋁尖晶石30％～35％：≤0.088mm鎂鋁尖晶石10％～25％。經(jīng)驗證，在上述范圍內(nèi)各粒徑段鎂鋁尖晶石及制備方法制備的本發(fā)明高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料都屬于本發(fā)明最優(yōu)的方案，各粒徑段鎂鋁尖晶石的含量及澆注料的制備方法對本發(fā)明澆注料的抗渣性能、結(jié)構(gòu)致密性、強度等性能均未產(chǎn)生任何影響，故在下述實施例中僅列舉其中一種鎂鋁尖晶石配料的一種制備方法用于制備本發(fā)明的高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，而該鎂鋁尖晶石配料及澆注料的制備方法并不作為本發(fā)明實施例的進(jìn)一步限定。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實施例1一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，所述澆注料原料及其含量如下：鎂鋁尖晶石65％，葉蠟石8％，鋯石2％，氧化鋁微粉2％，硅微粉2％，碳化硅10％，氮化硅鐵5％，鈦白粉1％，高鋁水泥1％，金屬鋁粉1％，金屬硅粉2％，減水劑1％。所述鎂鋁尖晶石由粒度為5～3mm、3～1mm、≤0.088mm的三種粒徑段組成，各粒徑段按照以下重量百分?jǐn)?shù)混合：5～3mm鎂鋁尖晶石50％，3～1mm鎂鋁尖晶石30％：≤0.088mm鎂鋁尖晶石20％。所述高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料的制備方法，包括如下步驟：Ⅰ.按上述原料和成分配料，將鎂鋁尖晶石干混輾2min后加入葉蠟石、鋯石快速混合3min，再慢速混合5min；Ⅱ.加入氧化鋁微粉、碳化硅、氮化硅鐵、高鋁水泥原料，慢速混20min；Ⅲ.加入金屬鋁粉和金屬硅粉、粘結(jié)劑，將材料溫度控制在50℃，混合20min，熱壓成型；Ⅳ.將上述配合料在埋炭N2氣氛于1200～1500℃條件下燒成澆注粗料；Ⅴ.將反應(yīng)得到的鎂鋁尖晶石澆注粗料進(jìn)行冷卻和粉粹，得到所述鎂鋁尖晶石澆注粉料。實施例2一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，所述澆注料原料及其含量如下：鎂鋁尖晶石40％，葉蠟石10％，鋯石5％，氧化鋁微粉4％，硅微粉4％，碳化硅20％，氮化硅鐵6％，鈦白粉2％，高鋁水泥2％，金屬鋁粉3％，金屬硅粉3％，減水劑1％。所述高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料中的鎂鋁尖晶石及澆注料制備方法與實施例1相同。實施例3一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，所述澆注料原料及其含量如下：鎂鋁尖晶石70％，葉蠟石5％，鋯石1％，氧化鋁微粉1％，硅微粉1％，碳化硅5％，氮化硅鐵10％，鈦白粉1％，高鋁水泥3％，金屬鋁粉1％，金屬硅粉1％，減水劑1％。所述高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料中的鎂鋁尖晶石及澆注料制備方法與實施例1相同。實施例4一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，所述澆注料原料及其含量如下：鎂鋁尖晶石75％，葉蠟石5％，鋯石1％，氧化鋁微粉1％，硅微粉1％，碳化硅5％，氮化硅鐵5％，鈦白粉1％，高鋁水泥1％，金屬鋁粉1％，金屬硅粉1％，減水劑3％。所述高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料中的鎂鋁尖晶石及澆注料制備方法與實施例1相同。實施例5一種高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料，所述澆注料原料及其含量如下：鎂鋁尖晶石10％，葉蠟石15％，鋯石1％，氧化鋁微粉10％，硅微粉5％，碳化硅25％，氮化硅鐵25％，鈦白粉1％，高鋁水泥1％，金屬鋁粉5％，金屬硅粉1％，減水劑1％。所述高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的鎂鋁尖晶石澆注料中的鎂鋁尖晶石及澆注料制備方法與實施例1相同。對比例1本高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的澆注料與實施例1的區(qū)別僅在于：將鎂鋁尖晶石用棕剛玉替換，也即本澆注料原料及其含量如下：棕剛玉65％，葉蠟石8％，鋯石2％，氧化鋁微粉2％，硅微粉2％，碳化硅10％，氮化硅鐵5％，鈦白粉1％，高鋁水泥1％，金屬鋁粉1％，金屬硅粉2％，減水劑1％。對比例2本高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的澆注料與實施例1的區(qū)別僅在于：不含葉蠟石，也即本澆注料原料及其含量如下：鎂鋁尖晶石73％，鋯石2％，氧化鋁微粉2％，硅微粉2％，碳化硅10％，氮化硅鐵5％，鈦白粉1％，高鋁水泥1％，金屬鋁粉1％，金屬硅粉2％，減水劑1％。對比例3本高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的澆注料與實施例1的區(qū)別僅在于：不含氮化硅鐵，也即本澆注料原料及其含量如下：鎂鋁尖晶石70％，葉蠟石8％，鋯石2％，氧化鋁微粉2％，硅微粉2％，碳化硅10％，鈦白粉1％，高鋁水泥1％，金屬鋁粉1％，金屬硅粉2％，減水劑1％。對比例4本高爐出鐵溝用抗渣侵蝕的澆注料與實施例1的區(qū)別僅在于：所述鎂鋁尖晶石僅由粒度為5～3mm一種粒徑段組成。實驗驗證：在實驗室中用坩堝法將實施例及對比例制成的澆注料進(jìn)行抗渣侵蝕檢測試驗，將實施例1～5和對比例1～4的澆注料制成質(zhì)量及結(jié)構(gòu)相同的坩堝，放入相同量的渣，在實驗溫度1450℃的條件下保溫48小時，待坩堝冷卻后取出，沿中線切開，測量并對比渣侵蝕的深度。具體實驗數(shù)據(jù)見下表：澆注料渣線侵蝕深度(mm)實施例11.10實施例21.20實施例31.15實施例41.72實施例51.95對比例12.50對比例21.99對比例32.02對比例42.10以上數(shù)據(jù)表明：采用本發(fā)明實施例澆注料制備的坩堝，渣線侵蝕深度明顯低于對比例中各澆注料，采用本發(fā)明給出的各組分及其比例配制的澆注料的性能均優(yōu)于棕剛玉澆注料。另外對本發(fā)明實施例1澆注料制備的坩堝的其他性能進(jìn)行了測試，實驗數(shù)據(jù)：實施例1澆注料的流動性大于130mm，硬化時間3小時，110℃烘干抗折強度30兆帕，耐壓強度90兆帕，氣孔率13％，體密2.9g/cm3；1450℃后的抗折強度16兆帕，耐壓強度59兆帕，線變化率為+0.1％，氣孔率7％，體密2.9g/cm3。實驗數(shù)據(jù)表明：本發(fā)明澆注料抗渣水侵蝕能力強，利用本發(fā)明澆注料制成的出鐵溝組織均勻、致密、耐用性好。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。當(dāng)前第1頁1 2 3