一種鋼水冶煉設備用含碳噴補料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋼水冶煉設備用含碳噴補料及其制備方法，所述噴補料質量百分比組成為：鎂砂60～90％；鎂鈣砂0～30％；結合劑1～7％；增塑劑1～6％；碳2～13％；抗氧化劑0.5～7％。所述噴補料的制備方法包括：(1)將結合劑、增塑劑、抗氧化劑、粒度為1mm以下的鎂砂和粒度為1mm以下的鎂鈣砂在混料機中預混均勻，得預混粉；(2)將粒度為1～5mm的鎂砂和粒度為1～5mm鎂鈣砂混合2～3min，再加入碳和預混粉混合5min，經檢驗、包裝即得成品。通過所述比例的各物料協同配合及合理的制備方法，提高了噴補料的抗渣蝕性和抗熱震性。本發明制備的鋼水冶煉設備用含碳噴補料燒結時間短，粘附性及燒結性能好，具有更優的抗侵蝕性，提高使用壽命，經濟效益顯著。
【專利說明】
一種鋼水冶煉設備用含碳噴補料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于耐火材料技術領域，具體涉及一種鋼水冶煉設備用含碳噴補料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 鋼水冶煉設備如轉爐、電爐、鋼包、RH爐等使用條件越來越苛刻，表現為:冶煉溫度 高、時間長，冶煉工藝過程復雜遭受冷熱交替熱循環破壞，鋼水循環量增大對工作襯耐材造 成較大沖刷磨損，冶煉鋼種變化造成渣系改變造成對材料侵蝕。目前對襯材料進行噴補維 護是延長使用壽命、降低耐材消耗的重要措施之一。
[0003] 噴補方式主要有干法噴補、半干法噴補和濕法噴補3種，對鋼水冶煉設備噴補維 護，使用較多的還是半干法噴補。優質噴補料須滿足以下要求：
[0004] (1)通過噴補設備時材料具有均勻的流動性能；
[0005] (2)良好的粘附性、固化性和硬化性；
[0006] (3)回彈量少（回彈率低）；
[0007] (4)噴補層具有良好的物理性能(體積密度大、氣孔率較低、強度較高）；
[0008] (5)良好的燒結能力；
[0009] (6)耐火性能高；
[0010] (7)抗侵蝕性能高。
[0011] 對于鋼水冶煉設備，由于煉鋼和精煉溫度高、精煉工藝復雜、不同鋼種冶煉等因 素，造成爐襯侵蝕較快，需要頻繁對爐襯進行噴補維護。煉鋼爐襯需要具有優良的抗侵蝕 性，因此對噴補料的品質也要求較高，如高附著率、燒結性能好、高溫下強度高、耐熱沖擊、 抗渣侵蝕性強等。一般采用MgO基的噴補料，以抵抗煉鋼高溫冶煉的侵蝕和沖刷作用。MgO基 的噴補料包括鎂質噴補料、鎂鈣質噴補料、鎂鉻質噴補料等。
[0012] 公開號為US4168177的美國專利公開了一種鎂質噴補料的組成，該噴補料用于電 爐和轉爐爐襯的修補。骨料采用轉爐用后鎂磚，將用后鎂磚壓碎后作為噴補料的主原料，加 入量約90%。其它成分是硅酸鈉和鈉基膨潤土。
[0013] 公開號為CN101481257的中國專利公開了一種鋼包渣線噴補料。主要料采用鎂質 或鎂鈣質材料，采用硅酸鹽和磷酸鹽復合結合劑，加入添加劑B 2〇3。噴補一次平均可提高鋼 包渣線壽命10次以上。
[0014] 目前鋼廠所用的噴補料不含碳，使用時抗侵蝕性能差、消耗大。公開號為 CN105418085A的中國專利公開了一種鎂碳質噴補料，米用鋼包用后鎂碳磚，一方面實現了 用后耐材的循環利用，降低了噴補料的制造成本；另一方面，加入鋼包用后鎂碳磚引入了 碳，由于碳與渣的不侵潤性，阻止了渣滲透，提高了鎂質噴補料的抗渣侵蝕性。但由于不含 抗氧化劑，使用時會存在過快氧化損毀的問題。
【發明內容】
[0015] 本發明針對現有技術所存在的抗侵蝕性能差、消耗大的問題，提供一種燒結時間 短、易粘附、易燒結、抗侵蝕性能好的鋼水冶煉設備用含碳噴補料。
[0016] -種鋼水冶煉設備用含碳噴補料，質量百分比組成為： 鎂砂 60~90%; 鎂鈣砂 0~30%; 結合劑 1~7%;
[0017] 增塑劑 1~6%; 碳 2~13%; 抗氧化劑 0.5-7% 〇
[0018] 作為優選，所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，質量百分比組成為： 鎂砂 60~90%;
[0019] 鎂鈣砂 5~30%; 結合劑 1~6%; 增塑劑 2~6%;
[0020] 碳 2~13%; 抗氧化劑 0.5-7%。
[0021] 本方案選用鎂砂和鎂鈣砂作為噴補料主材料，具有可抵抗高溫冶煉侵蝕和沖刷磨 損的優點，同時資源豐富，便于大規模應用。在噴補料中加入鎂鈣砂，可提高噴補料的耐蝕 性能;加入碳可提高噴補料的抗渣蝕性，抗熱震性。
[0022] 進一步優選，所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，質量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結合劑 1~5%;
[0023] 增塑劑 2~5%:; 碳 2~13%; 抗氧化劑 0.5~7%。
[0024] 在MgO-CaO二元相圖中，MgO-CaO體系的熔點高，對于鋼水冶煉操作而言，高MgO/ CaO比值的材料能夠降低熔渣的熔損速度，提高耐蝕性能。溫度越高，提高MgO/CaO比值對于 提尚材料使用性能越有利。
[0025]進一步優選，所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，質量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結合劑 1~4%;
[0026] 増塑劑 2~3.5%; 碳 6~13%; 抗氧化剤 ：1~7%。
[0027] 噴補料中，碳含量過低，改善抗渣蝕性和抗熱震性的能力不足;碳含量過高，會使 得噴補料的加水量較大，強度降低。
[0028] 所述鎂砂為燒結鎂砂和電熔鎂砂中的至少一種，且所述鎂砂的MgO含量不低于 90% 〇
[0029] 所述鎂砂的粒度分為四種，且四種粒度的重量百分比組成為：5~3mm的為15~ 30% ;3~Imm的為35~50% ;1 ~0.088mm的為 15~35% ;0.088mm以下的為 15~30%。
[0030]所述鎂鈣砂經回轉窯或豎窯高溫燒制，且MgO和CaO的總含量不低于90%;其含量 百分比，Mg0:Ca0 = l~8。
[0031] 所述鎂鈣砂的粒度分為四種，且四種粒度的重量百分比組成為：5~3mm的為0~ 20% ;3~Imm的為30~50% ;1~0.088mm的為0~20% ;0.088mm以下的為0~30%。
[0032]所述結合劑為水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、糊精和鋁酸鹽水泥中的至少一 種。
[0033]所述增塑劑為粘土、消石灰、活性氧化鋁微粉、輕燒氧化鎂、羧甲基纖維素和氧化 硅微粉中的至少一種。加入增塑劑可改善噴補料的粘性和塑性。
[0034]在噴補料中加入碳，是因為碳與渣不侵潤，可提高噴補料的抗渣侵蝕性，同時碳存 在可改善噴補料抗熱震性，有利于材料使用性能提高。在高溫環境下噴補時，表面一薄層的 碳會因與空氣中氧氣接觸產生火苗燃燒，伴隨放熱，此熱量有利于噴補料與基體襯材料的 燒結結合，縮短燒結時間。
[0035] 所述碳為電極石墨、土狀石墨、鱗片石墨、中溫瀝青和高溫瀝青中的至少一種。其 中，電極石墨、土狀石墨和鱗片石墨的固定碳含量不低于70%，中溫瀝青和高溫瀝青的殘碳 量不低于50%。
[0036] 所述碳的粒度為< 1mm。
[0037] 噴補料中加入碳后，若沒有抗氧化劑，因噴補料施工時加水量大(一般>12%)，高 溫下水分及部分揮發性成份的排出會導致出現很多開口氣孔，空氣中的氧氣會沿著開口氣 孔流入噴補料中將碳氧化，造成噴補料氧化層疏松、強度低，設備使用過程中氧化疏松層會 剝落。加入抗氧化劑，抗氧化劑會在噴補料表面形成保護層，阻止了氧氣與內部碳的反應， 從而有利于碳作用發揮。
[0038] 所述抗氧化劑為金屬娃、氮化娃、碳化娃和碳化硼中的至少一種。所述抗氧化劑作 為噴補料的一部分，同樣需要耐火性能高、抗侵蝕性能高和耐磨性好，作為優選，所述抗氧 化為碳化娃。
[0039] 所述抗氧化劑的粒度< 0.088mm，純度2 90%。
[0040] 進一步優選，所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，質量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結合劑 1-4%；
[0041] 增塑劑 2-3%； 碳 13%; 碳化桂 7_%。
[0042] 碳化硅有很好的脫氧效果，且脫氧時間短，當碳化硅與所述碳組合使用時，由于二 者的協同作用，所述噴補料的抗渣侵蝕性能提高，且有效避免噴補料過快氧化損毀的問題， 減少所述碳和抗氧化劑的使用量，節約能源，減少環境污染。。
[0043] 進一步優選，所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，質量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結合劑 .1~4%;
[0044] 增塑劑 2~3%; 電極石墨 6%.; 中溫沏青 7%; 碳化石圭 7% 〇
[0045] 雖然中溫瀝青具有良好的粘附性，但其溫度穩定性和耐久性較差，當其與電極石 墨混合使用時，由于協同作用，所制得的噴補料的效果要優于單獨使用電極石墨或中溫瀝 青的效果。
[0046] 噴補料組成物質的粒度組成對附著性和耐用性都有很大影響。細粒度能改善粘附 性能、可塑性好、噴補料附著率高，但噴補時用水量較大，使材料體積密度低、氣孔率高、抗 剝落性差且耐侵蝕性不好;粗顆粒可使噴補層穩定、提高致密度、改進抗蝕性，但粗顆粒過 多時噴槍容易堵、回彈率高、損耗大，嚴重時影響噴補效率，使用效果也不理想。本發明中， 選用不同的顆粒進行搭配，目的是保證噴補料施工性能前提下，盡量滿足材料致密性，提高 材料使用性能。
[0047] 所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料的制備方法，包括：
[0048] (1)將結合劑、增塑劑、抗氧化劑、粒度為1mm以下的鎂砂和粒度為1mm以下的鎂鈣 砂在混料機中預混均勻，得預混粉；
[0049] (2)將粒度為1~5mm的鎂砂和粒度為1~5mm鎂|丐砂混合2~3min，再加入碳和預混 粉混合5min，經檢驗、包裝即得成品。
[0050] 通過所述比例的各物料協同配合及合理的制備方法，本發明選用鎂砂作為噴補料 主材料，提高噴補料對高溫冶煉侵蝕和沖刷磨損的抵抗性;在噴補料中加入碳，提高噴補料 的抗渣蝕性和抗熱震性。本發明制備的鋼水冶煉設備用含碳噴補料燒結時間短，粘附性及 燒結性能好，具有更優的抗侵蝕性，提高使用壽命，經濟效益顯著。
【具體實施方式】：
[0051 ]下面結合實施例對本發明做進一步說明。
[0052]表1列出了本發明實施例和對比例的原料配比組成。 [0053]表2列出本發明實施例和對比例制得的噴補料的性能。
[0054]表1本發明實施例和比較例的原料配比組成
[0057] 對于上表1中對應各實施例和對比例中的原料，本發明實施例和對比例中噴補料 的制備方法，包括：
[0058] (1)將結合劑、增塑劑、抗氧化劑、粒度為1mm以下的鎂砂和粒度為1mm以下的鎂鈣 砂在混料機中預混均勻，得預混粉；
[0059] (2)將粒度為1~5_的鎂砂和粒度為1~5mm鎂鈣砂混合2~3min，再加入碳和預混 粉混合5min，經檢驗、包裝即得成品。
[0060] 表2本發明實施例和比較例制得的噴補料的性能
[0062]由表2可以看出，與對比例1相比，對比例2制得的噴補料由于添加了碳，噴補料的 抗渣侵蝕性明星提高，但由于不含抗氧化劑，使用時噴補料過快氧化損毀，導致轉爐中使用 爐數較少。與對比例1~2相比，實施例1~6制得的噴補料加入碳和抗氧化劑，由于碳與渣不 侵潤，提高了噴補料的抗渣侵蝕性和轉爐中使用爐數。與實施例4~5相比，實施例6制得的 噴補料中同時加入電極石墨和中溫瀝青，由于二者的協同作用，所制得的噴補料的效果要 優于單獨使用電極石墨或中溫瀝青的效果。本發明通過所述比例的各物料協同配合，所制 噴補料燒結時間縮短，使用爐數明顯提高。
【主權項】
1. 一種鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，質量百分比組成為： 錢砂 60~9 0 %; 鎂鈣砂 0~30%; 結合劑 1-7%； 增塑劑 1~6%; 碳 2~13%; 抗氧化劑 0.5~7%。2. 根據權利要求1所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，所述鎂砂為燒結鎂砂 和電熔鎂砂中的至少一種，且所述鎂砂的MgO含量不低于90%。3. 根據權利要求1所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，所述鎂砂的粒度分為 四種，且四種粒度的重量百分比組成為：5~3謹的為15~30% ;3~1謹的為35~50%; 1~ 0.088mm的為 15~35% ;0.088mm以下的為 15~30%。4. 根據權利要求1所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，所述鎂鈣砂經回轉窯 或豎窯高溫燒制，且MgO和CaO的總含量不低于90 %。5. 根據權利要求1所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，所述碳為電極石墨、 土狀石墨、鱗片石墨、中溫瀝青和高溫瀝青中的至少一種。6. 根據權利要求1所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，所述抗氧化劑為金屬 娃、氮化娃、碳化娃和碳化硼中的至少一種。7. 根據權利要求1所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，所述抗氧化劑的粒度 < 0.088mm，純度 2 90%。8. 根據權利要求1所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，質量百分比組成為： 鎂砂 63~70%：； 鎂鈣砂 10~30%; 結合劑 1~4%; 增塑劑 2~3.5%; 碳 6~13%; 抗氧化劑 1~7%。9. 根據權利要求1所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料，其特征在于，質量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結合劑 1~4%; 增塑劑 2~3%; 屯極樸取 6%; 中溫瀝青 7%; 碳化鞋 7%〇10.根據權利要求1~9任一項所述鋼水冶煉設備用含碳噴補料的制備方法，其特征在 于，包括： (1) 將結合劑、增塑劑、抗氧化劑、粒度為1mm以下的鎂砂和粒度為1mm以下的鎂鈣砂在 混料機中預混均勻，得預混粉； (2) 將粒度為1~5mm的鎂砂和粒度為1~5mm鎂|丐砂混合2~3min，再加入碳和預混粉混 合5min，經檢驗、包裝即得成品。
【文檔編號】C04B35/66GK105859314SQ201610392640
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】陳希來, 徐勇, 方斌祥, 羅明, 魏國平, 喻燕, 張炳
【申請人】浙江自立高溫科技有限公司