專利名稱：一種脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，具體地說是 一種用于鐵水脫硫預(yù)處理的鐵水罐罐沿工作襯整體澆注成型的耐火澆注 料，屬于不定形耐火材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著鐵水脫硫的不斷進(jìn)行，脫硫鐵水罐罐嘴、罐沿及罐內(nèi)渣線部位結(jié) 渣鐵逐漸嚴(yán)重，導(dǎo)致空罐質(zhì)量增加，重心上移，嚴(yán)重影響到煉鐵、煉鋼生 產(chǎn)組織與生產(chǎn)安全；同時，由于粘渣物冷鐵與熔渣冷凝析出物的堅硬及其 冷鐵滲透的鉚釘結(jié)合效應(yīng)，導(dǎo)致粘渣物清除十分困難。實際生產(chǎn)中， 一般 采用火焰切割的方式先將粘渣物切割成小塊，再采用吊鉤清除渣塊。這不 僅導(dǎo)致操作環(huán)境的惡化，勞動強(qiáng)度大，清渣作業(yè)時間長，同時，還引起罐 沿工作襯耐火磚的大面積剝落與松動，造成脫硫鐵水罐壽命短、周轉(zhuǎn)緊張、 耐材消耗增加。與粘渣更為嚴(yán)重的鋼包相比，脫硫鐵水罐的使用工藝條件 相對較好，使用壽命遠(yuǎn)比鋼包長，耐火材料消耗成本也小，因而，脫硫鐵 水罐用耐火材料的性能要求相對較低，針對性的研究較少，往往選擇市售 普通的耐火材料進(jìn)行砌筑。隨著我國鐵水脫硫預(yù)處理工藝的不斷推廣，從 有效降低脫硫成本的角度考慮，脫硫鐵水罐粘渣物清除造成的罐沿工作襯 破損嚴(yán)重的問題激起了有關(guān)學(xué)者的高度關(guān)注，國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)先后在罐 沿耐火材料工作襯表面進(jìn)行了防粘渣涂料或噴涂料的應(yīng)用研究，通過防粘 渣層的隔離作用，降低粘渣物與工作襯的結(jié)合強(qiáng)度，并取得了降低脫硫鐵 水罐粘結(jié)物清除難度的一定效果，但罐沿工作襯耐火磚的剝落與松動仍十 分嚴(yán)重，每次清渣處理后都需對罐沿工作襯進(jìn)行小修維護(hù)處理。由此可見， 增強(qiáng)罐沿工作襯的綜合整體性能與抗機(jī)械破損性能是降低脫硫鐵水罐罐沿 工作襯破損與小修維護(hù)的重要手段，為此，國內(nèi)先后開展了罐沿鋼纖維增 強(qiáng)澆注料的研制與應(yīng)用研究，并在實際生產(chǎn)中獲得了罐沿工作襯使用壽命 與鐵水罐大修壽命同步的優(yōu)良效果，例如文獻(xiàn)"延長脫硫罐罐沿使用壽
命的技術(shù)"，《武鋼技術(shù)》，2002， 40 (3)報道了鋼纖維增強(qiáng)高鋁質(zhì)脫硫鐵 水罐罐沿澆注料的研制與應(yīng)用效果，但澆注料的原材料均為價格較高的天 然燒成或人工合成材料，因而，澆注料價格昂貴，尤其價格昂貴的耐熱鋼 纖維，盡管添加量僅為2. 5%左右，但在澆注料的綜合成本中卻占有不可忽 視的比例，增大了脫硫鐵水罐的耐火材料消耗成本，影響了企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng) 營效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決脫硫鐵水罐罐沿工作襯的綜合整體 性能與抗機(jī)械破損性能低、澆注料價格昂貴的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種脫硫鐵 水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，它由以下重量百分比的原料組成脫硫 噴槍耐火材料工作襯再生料，55 75%;高鋁熟料，10 20%;礬土水泥，5
10%;硅微粉，3 7%;再生硅酸鋁纖維，1 3%;再生耐熱鋼纖維，2 4%;
硅酸鹽水泥，1 3%;三聚磷酸鈉，0. 1 0. 3%;木質(zhì)磺酸鈣，0. 05 0. 15%。
在上述方案中
所述的脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料由粒度分別為15 10mm、 10 5mm、 5 3mm、 3 1腿、1 0. 1和<0. lmm的六種顆粒級配構(gòu)成，重量百分 比分別為12 18%、 10 16%、 8 12%、 9 13%、 10 16%和3 5%。
所述的脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料為廢棄的脫硫噴槍工作襯耐火 材料經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選而得。
所述的高鋁熟料為八1203重量百分比含量》60%。由1 0. lmm和〈 0. 088mm兩個級配構(gòu)成，重量百分比分別為2 9%和8 13%。
所述的再生硅酸鋁纖維為廢棄的硅酸鋁纖維經(jīng)人工挑揀、粉碎而成的 長度為3 10mm的短纖維。
所述再生耐熱鋼纖維為廢棄脫硫噴槍工作襯耐火材料經(jīng)破碎、篩分后 的磁選殘留物再篩分、人工挑揀、磁選而得。
本發(fā)明根據(jù)脫硫鐵水罐間歇式工作方式罐沿澆注料熱震穩(wěn)定性的要 求，選擇同樣為間歇式工作的脫硫噴槍廢棄解體的工作襯耐火材料為澆注 料主要原材料的資源，選擇工業(yè)爐廢棄的硅酸鋁纖維為硅酸鋁纖維再生資
源。對于廢棄脫硫噴槍解體的工作襯耐火材料，采取人工挑揀、破碎、篩 分、磁選的手段，獲得不同粒度的耐火再生骨料；通過對篩下物的細(xì)磨、 磁選，獲得要求細(xì)度的耐火再生粉料；通過對骨料與粉料再生過程中磁選 殘留物的篩分、磁選與人工挑揀，獲得再生耐熱鋼纖維。對于工業(yè)爐廢棄 的硅酸鋁纖維，采取人工挑揀、粉碎的手段，制成長度為3 10mm的再生 硅酸鋁短纖維。通過上述廢棄耐火材料的再生處理方式，降低再生料的雜 質(zhì)含量，提高再生料使用比例，降低澆注料成本與使用后耐火材料的廢棄。 此外，采用礬土水泥、硅微粉、a-八1203為復(fù)合結(jié)合劑，以提高澆注料的 強(qiáng)度；選擇三聚磷酸鈉、木質(zhì)磺酸鈣為減水劑、分散劑，改善澆注料的施 工性能；從縮短澆注料的凝固時間與施工周期方面考慮，選擇硅酸鹽水泥 為促凝劑；根據(jù)罐沿澆注料使用工藝條件以及工作襯澆注厚度，進(jìn)行了澆 注料骨料臨界尺寸、骨料級配以及澆注料原材料配比與制備工藝的優(yōu)化研 究；最終獲得一種以廢棄耐火材料再生料為主要原材料、價格低廉、制備 方便、使用簡單的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作出詳細(xì)的說明。
實施例1:
制備2056公斤脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料其原料組成及 重量百分比為再生處理的廢棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料55%，高鋁
熟料18%，礬土水泥10%，硅微粉6. 55%，再生硅酸鋁纖維3%，再生耐熱鋼 纖維4%，硅酸鹽水泥3%，三聚磷酸鈉0.3%，木質(zhì)磺酸鈣O. 15%。其中，廢 棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料由粒度分別為15 10mm、 10 5mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0. 1和<0. lmm的六種顆粒級配組成，重量百分比分別為 16%、 14%、 11%、 11%、 14%、 4%,上述廢棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料 為廢棄脫硫噴槍工作襯經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選獲得；高鋁熟料中 八1203重量百分比含量》60%，由粒度分別為1 0. lmm和<0. 088mm兩種顆 粒級配構(gòu)成，重量百分比分別為2%和10%;其中再生耐熱鋼纖維為廢棄的 脫硫噴槍工作襯經(jīng)破碎、篩分后的磁選殘留物再篩分、人工挑揀、磁選獲 得。將上述原料按上述重量百分比稱量，加入攪拌器內(nèi)攪拌均勻，得到所
需的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，并裝袋包裝。在100噸噴吹
脫硫用脫硫鐵水罐的罐嘴、罐沿部位，采用本發(fā)明澆注料和市售澆注料進(jìn) 行了工業(yè)性對比試驗，試驗結(jié)果表明，在不進(jìn)行罐沿修補(bǔ)的前提下，采用 本發(fā)明澆注料澆注罐沿的脫硫鐵水罐比市售噴澆注澆注罐沿的脫硫鐵水罐
的使用壽命提高30爐。 實施例2:
制備2056公斤脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料:其原料組成及
重量百分比為再生處理的廢棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料75%，高鋁
熟料10%，礬土水泥5%，硅微粉3.85%，再生硅酸鋁纖維3%，再生耐熱鋼 纖維2%，硅酸鹽水泥1%，三聚磷酸鈉O. 1%，木質(zhì)磺酸轉(zhuǎn)O. 3%。其中，廢 棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料由粒度分別為15 10mm、 10 5mm、 5 3mm、 3 lmm、 1 0. 1和<0. lmm的六種顆粒級配組成，重量百分比分別為 16%、 14%、 11%、 11%、 14%、 4%，上述廢棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料 為廢棄的脫硫噴槍工作襯經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選獲得；高鋁熟料 中八1203重量百分比含量》60%，由粒度分別為1 0. lmm和<0. 088mm兩種 顆粒級配構(gòu)成，重量百分比分別為5%和13%;其中再生耐熱鋼纖維為廢棄 的脫硫噴槍工作襯經(jīng)破碎、篩分后的磁選殘留物再篩分、人工挑揀、磁選 獲得。將上述原料按上述重量百分比稱量，加入攪拌器內(nèi)攪拌均勻，得到 所需的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，并裝袋包裝。在100噸噴 吹脫硫用脫硫鐵水罐的罐嘴、罐沿部位，采用本發(fā)明澆注料和市售澆注料 進(jìn)行了工業(yè)性對比試驗，試驗結(jié)果表明，在不進(jìn)行罐沿修補(bǔ)的前提下，采 用本發(fā)明澆注料澆注罐沿的脫硫鐵水罐比市售噴澆注澆注罐沿的脫硫鐵水 罐的使用壽命提高30爐。 實施例3:
制備2056公斤脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料其原料組成及 重量百分比為再生處理的廢棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料70%，高鋁 熟料14%，礬土水泥6%，硅微粉3%，再生硅酸鋁纖維2%，再生耐熱鋼纖維 2.2%,硅酸鹽水泥2.5%，三聚磷酸鈉0.2%，木質(zhì)磺酸鈣O. 1%。其中，廢棄
脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料由粒度分別為15 10mm、10 5mm、5 3mm、 3 lmm、 1 0. 1和<0. lmm的六種顆粒級配組成，重量百分比分別為16%、 14%、 11%、 11%、 14%、 4%，上述廢棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料為廢 棄的脫硫噴槍工作襯經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選獲得；高鋁熟料中A1203 重量百分比含量>60%，由粒度分別為1 0. lmm和〈0. 088mm兩種顆粒級配 構(gòu)成，重量百分比分別為7%和8%;其中再生耐熱鋼纖維為廢棄脫硫噴槍工 作襯經(jīng)破碎、篩分后的磁選殘留物再篩分、人工挑揀、磁選獲得。將上述 原料按上述重量百分比稱量，加入攪拌器內(nèi)攪拌均勻，得到所需的脫硫鐵 水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，并裝袋包裝。在100噸噴吹脫硫用脫硫 鐵水罐的罐嘴、罐沿部位，采用本發(fā)明澆注料和市售澆注料進(jìn)行了工業(yè)性 對比試驗，試驗結(jié)果表明，在不進(jìn)行罐沿修補(bǔ)的前提下，采用本發(fā)明澆注 料澆注罐沿的脫硫鐵水罐比市售噴澆注澆注罐沿的脫硫鐵水罐的使用壽命 提高30爐。 實施例4:
制備2047公斤脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料其原料組成及 重量百分比為再生處理的廢棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料60%，高鋁 熟料20%，礬土水泥7%，硅微粉7%，再生硅酸鋁纖維1%，再生耐熱鋼纖維 3%，硅酸鹽水泥1.65%，三聚磷酸鈉0.25%，木質(zhì)磺酸鈣O. 1%;其中，廢棄 脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料由粒度為15 10mm、 10 5腿、5 3腿、3 lmm、 1 0. 1、 <0. lmm的六種顆粒級配組成，重量百分比分別為分別為14%、 12%、 9%、 10%、 11%和4%，上述廢棄脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料為廢棄 脫硫噴槍工作襯經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選獲得；其中，高鋁熟料中 八1203重量百分比含量》60%，由粒度分別為1 0. 1瞧和<0. 088mm兩種顆 粒級配構(gòu)成，重量百分比分別為8%和12%;其中再生耐熱鋼纖維為廢棄的 脫硫噴槍工作襯經(jīng)破碎、篩分后的磁選殘留物再篩分、人工挑揀、磁選獲 得。將上述原料按上述重量百分比稱量，加入攪拌器內(nèi)攪拌均勻，得到所 需的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，并裝袋包裝。在100噸噴吹 脫硫用脫硫鐵水罐的罐嘴、罐沿部位，采用本發(fā)明澆注料和市售澆注料進(jìn) 行了工業(yè)性對比試驗，試驗結(jié)果表明，在不進(jìn)行罐沿修補(bǔ)的前提下，采用
本發(fā)明澆注料澆注罐沿的脫硫鐵水罐比市售噴澆注澆注罐沿的脫硫鐵水罐
的使用壽命提高100爐。
本發(fā)明分析了目前國內(nèi)實際生產(chǎn)應(yīng)用的脫硫鐵水罐罐沿澆注料的材料 構(gòu)成、理化指標(biāo)與使用性能要求，其中，國內(nèi)罐沿澆注料的構(gòu)成是以高鋁
熟料為主要原材料，高鋁水泥、硅微粉、a-Al203為復(fù)合結(jié)合劑，耐熱鋼纖 維為增強(qiáng)材料，減水劑、分散劑、燒結(jié)礦化劑為主要添加劑，有機(jī)或無機(jī) 纖維為防崩裂外加劑。通過在脫硫鐵水罐罐嘴、罐口的整體澆注，形成整 體性能優(yōu)良的罐沿工作襯，通過工作襯中高鋁熟料的抗侵蝕性能與高溫性 能，提高工作襯的抗侵蝕、抗剝落能力，滿足澆注料的高溫性能；通過復(fù) 合結(jié)合劑與添加劑的應(yīng)用，提高澆注工作襯的不同溫度條件下結(jié)合強(qiáng)度與 施工性能，通過防崩裂外加劑的應(yīng)用，滿足澆注工作襯的快速烘烤和間歇 式工作的熱震穩(wěn)定性要求，通過耐熱鋼纖維的應(yīng)用，改善澆注工作襯的整 體性，提高澆注料的抗斷裂、抗機(jī)械破損能力。通過澆注料中不同原材料 的性能發(fā)揮，有效避免了磚砌罐沿工作襯磚縫結(jié)合強(qiáng)度低、工作襯整體性 差、抗機(jī)械破損能力弱的問題，遏止了罐沿粘渣物清除引起的磚襯嚴(yán)重脫 落現(xiàn)象，達(dá)到了延長罐沿工作襯使用壽命、降低維護(hù)成本、提高脫硫鐵水 罐周轉(zhuǎn)率的目的。但由脫硫鐵水罐的實際使用工藝條件，脫硫鐵水罐罐沿 耐火材料工作襯使用溫度較低、熔渣侵蝕較輕，因而，對于耐火材料的理 化性能要求不高，然而，目前國內(nèi)使用的罐沿澆注料的主要原材料均是理 化性能優(yōu)良的市售天然燒成料或人工合成材料，隨著能源價格的上漲，導(dǎo) 致澆注料原材料成本不斷攀升，同時，采取了促進(jìn)低溫?zé)Y(jié)的添加劑，雖 然達(dá)到了提高澆注料使用溫度條件下結(jié)合強(qiáng)度的預(yù)期效果，但劣化了澆注 料基質(zhì)的高溫性能，從而限制了澆注料原材料的選擇品質(zhì)，進(jìn)一步提高了 澆注料的原材料成本。此外，鋼鐵企業(yè)作為耐火材料的消耗大戶，每年有 大量的品種不同的使用后的耐火材料廢棄，盡管廢棄耐火材料存在由于粘 渣、侵蝕與滲透引起的性能劣化的問題，但通過合適的再生手段與合理的 廢棄耐火材料品種的選擇，能夠大幅度降低再生料的性能劣化程度，因此， 在不采用燒結(jié)促進(jìn)添加劑的條件下，采用對合適的廢棄耐火材料再生處理
制得的再生料替代脫硫鐵水罐罐沿澆注料的主要或部分原材料，能夠滿足 脫硫鐵水罐罐沿澆注料綜合使用性能的要求，達(dá)到廢棄耐火材料的再生利 用、降低澆注料成本和延長使用壽命的優(yōu)良效果。
本發(fā)明脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料具有如下優(yōu)點
1. 本發(fā)明脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料制備簡單，原材料來 源廣，成本低。
2. 本發(fā)明性能優(yōu)良，可滿足不同使用溫度條件下脫硫鐵水罐罐沿澆注 成型與使用性能要求。
3. 本發(fā)明脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料以廢棄耐火材料再 生料為主要原材料，實現(xiàn)了廢棄耐火材料的綜合利用目的。
本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示 下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，由以下重量百分比的原料組成脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料，55～75％；高鋁熟料，10～20％；礬土水泥，5～10％；硅微粉，3～7％；再生硅酸鋁纖維，1～3％；再生耐熱鋼纖維，2～4％；硅酸鹽水泥，1～3％；三聚磷酸鈉，0.1～0.3％；木質(zhì)磺酸鈣，0.05～0.15％。
2、 如權(quán)利要求1所述的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，其 特征在于所述的脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料由粒度分別為15 10mm、 10 5mm、 5 3mm、 3 lmrn、 1 0. 1和<0. lmm的六種顆粒級配構(gòu)成，重量 百分比分別為12 18%、 10 16%、 8 12%、 9 13%、 10 16%和3 5%。
3、 如權(quán)利要求2所述的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，其 特征在于所述的脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料為廢棄脫硫噴槍工作襯耐 火材料經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選而得。
4、 如權(quán)利要求1所述的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，其 特征在于所述的高鋁熟料為A1A重量百分比含量》6(F。，由粒度分別為l 0. lmm和〈0. 088面兩種顆粒級配構(gòu)成，重量百分比分別為2 9%和8 13%。
5、 如權(quán)利要求1所述的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，其 特征在于所述的再生硅酸鋁纖維為廢棄硅酸鋁纖維經(jīng)人工挑揀、粉碎而成 的長度為3 10mm的短纖維。
6、 如權(quán)利要求1所述的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，其 特征在于所述再生耐熱鋼纖維為廢棄脫硫噴槍工作襯耐火材料經(jīng)破碎、篩 分后的磁選殘留物再篩分、人工挑揀、磁選而得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，它由以下重量百分比的原料組成脫硫噴槍耐火材料工作襯再生料55～75％；高鋁熟料10～20％；礬土水泥5～10％；硅微粉3～7％；再生硅酸鋁纖維1～3％；再生耐熱鋼纖維2～4％；硅酸鹽水泥1～3％；三聚磷酸鈉0.1～0.3％；木質(zhì)磺酸鈣0.05～0.15％。本發(fā)明選擇廢棄脫硫噴槍解體的工作襯耐火材料為澆注料主要原材料的資源，最終獲得一種以廢棄耐火材料再生料為主要原材料、價格低廉、制備方便、使用簡單的脫硫鐵水罐罐沿鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料，大大提高了罐沿工作襯的綜合整體性能與抗機(jī)械破損性能。
文檔編號C04B35/66GK101353260SQ20081004897
公開日2009年1月28日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者劉守堂, 張愛平, 李具中, 李明暉, 歐陽德剛, 王清方, 羅安智, 胡清明, 蔣揚(yáng)虎, 陶曉林 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司;武漢紅地節(jié)能材料有限公司