專利名稱：一種加熱爐修補(bǔ)料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，尤其是一種加熱爐修補(bǔ)料及其制備方法。
背景技術(shù)：
加熱爐是鋼坯熱軋前的關(guān)鍵設(shè)備。加熱爐在運(yùn)行中，爐襯材料如爐底耐火材料 受到熔渣侵蝕、鋼坯磨損、熱震破壞作用而不斷熔損、剝落，導(dǎo)致?tīng)t底出現(xiàn)凹坑或不斷 減薄。凹坑嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼坯在加熱過(guò)程中變形，影響熱軋或鋼管穿管的質(zhì)量；爐底減 薄會(huì)影響加熱爐的使用壽命。另外加熱爐在運(yùn)行中，還會(huì)遇到鋼坯粘出爐底耐火材料， 使材料局部缺損的現(xiàn)象。出現(xiàn)以上情況，加熱爐往往必須停爐數(shù)天進(jìn)行搶修，對(duì)耐火材 料更換或修補(bǔ)。一旦停爐就將影響正常生產(chǎn)。目前，對(duì)耐火材料修補(bǔ)的方式通常有1)澆注方式此種方法對(duì)施工工藝要求 高，其中對(duì)加水量、養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間、烘烤制度有嚴(yán)格的規(guī)定，這種修補(bǔ)方式需要 停爐操作，一般適合于窯爐大修；2)搗打修補(bǔ)這種修補(bǔ)方式同樣需要停爐操作，同時(shí) 控制加水量、對(duì)烘烤制度有嚴(yán)格的規(guī)定，一般適合于窯爐中修；3)半干法噴補(bǔ)此種方 法通常也要求對(duì)加水量控制，對(duì)噴補(bǔ)設(shè)備的水壓、氣壓有嚴(yán)格的要求，噴補(bǔ)是在熱態(tài)下 進(jìn)行的，對(duì)爐襯工作面的殘余溫度也有較高要求，由于殘余熱量的作用，會(huì)產(chǎn)生大量蒸 汽.產(chǎn)生一定的蒸汽壓，影響噴補(bǔ)料和工作面的結(jié)合。這種修補(bǔ)方式常見(jiàn)于高爐、轉(zhuǎn)爐、 鋼包的維護(hù)；4)火焰噴補(bǔ)最先應(yīng)用于焦?fàn)t的修補(bǔ)，后來(lái)擴(kuò)展到轉(zhuǎn)爐爐襯上。噴補(bǔ)時(shí)配 入可燃性物料，可燃性氣體和氧氣，噴補(bǔ)料在噴射過(guò)程中燃燒發(fā)熱，火焰噴補(bǔ)是一項(xiàng)技 術(shù)難度較大的新技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)外采用的較少；5)投補(bǔ)在轉(zhuǎn)爐爐襯修補(bǔ)中，投補(bǔ)料 以鎂砂、鎂白云石為原料，以浙青、樹(shù)脂為結(jié)合劑。將投補(bǔ)料從爐口投入爐內(nèi)，搖動(dòng)爐 體。投補(bǔ)料在爐內(nèi)余熱(800 1250°C )的作用下，出現(xiàn)流動(dòng)性并鋪展在爐襯的蝕損部 位。修補(bǔ)時(shí)浙青、樹(shù)脂產(chǎn)生有害氣體，氣體對(duì)人體有害并污染環(huán)境；而且修補(bǔ)料為碳結(jié) 合，氧化氣氛中碳氧化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，材料強(qiáng)度降低，轉(zhuǎn)爐投補(bǔ)料使用壽命僅1 2天。目前，在對(duì)加熱爐修補(bǔ)料的研究中，國(guó)內(nèi)鮮見(jiàn)有關(guān)于加熱爐投補(bǔ)料研制報(bào)告或 專利。為此我們經(jīng)過(guò)研究認(rèn)為，以投補(bǔ)方式進(jìn)行修補(bǔ)的加熱爐修補(bǔ)料應(yīng)具備以下工藝 性能1、修補(bǔ)料可干式修補(bǔ)，不需加水這樣避免了養(yǎng)護(hù)、烘烤等因素對(duì)投補(bǔ)料結(jié)合 性的影響；2、施工工藝簡(jiǎn)便，施工溫度適應(yīng)范圍寬在常溫下可攤補(bǔ)、在高溫下可投 補(bǔ)，在較寬的溫度范圍可快速固化燒結(jié)；3、修補(bǔ)料與原爐襯材料有較好的粘結(jié)性；4、 修補(bǔ)時(shí)環(huán)境友好，不產(chǎn)生對(duì)人、對(duì)環(huán)境有害氣體；5、修補(bǔ)料具有抗熔渣侵蝕、耐鋼坯磨 損、良好的熱震破壞性。因此，加熱爐爐底修補(bǔ)料結(jié)合劑的選擇以及主體材料的選擇尤為重要。本發(fā)明 的特點(diǎn)在于1、修補(bǔ)料可干式修補(bǔ)，不需加水避免了養(yǎng)護(hù)、烘烤等因素對(duì)修補(bǔ)料性 能的影響；2、加熱爐不需停爐、施工簡(jiǎn)便在常溫下可攤補(bǔ)、在高溫下可投補(bǔ)；3、施 工溫度適應(yīng)范圍寬修補(bǔ)料從150 1250°C均可快速固化燒結(jié)，非常適于日常對(duì)加熱爐 爐底的維護(hù)；4、修補(bǔ)料修補(bǔ)時(shí)，不產(chǎn)生對(duì)人或環(huán)境有害氣體；5、修補(bǔ)料與原爐襯材料有較好的粘結(jié)性；6、修補(bǔ)料具有抗熔渣侵蝕、耐鋼坯磨損、良好的熱震破壞性，修補(bǔ)后 使用壽命較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種可干式施工，不需加水?dāng)嚢?、無(wú)需停爐、施工簡(jiǎn)便、 安全環(huán)保、可快速熱態(tài)修補(bǔ)的加熱爐修補(bǔ)料及其制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該加熱爐修補(bǔ)料以礬土、莫來(lái)石或剛玉為主要成 分，硅酸鈉或偏硅酸鈉為結(jié)合劑，二氧化硅微粉、氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉為 助燒結(jié)劑。該加熱爐修補(bǔ)料原料組分重量百分比為礬土、莫來(lái)石或剛玉97 80%，硅 酸鈉或偏硅酸鈉2 20%，二氧化硅微粉0.5 8%，氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉 0.5 8%。該加熱爐修補(bǔ)料原料粒度組成為礬土或剛玉8 0.044mm，硅酸鈉或偏硅酸 鈉2 0.044mm，二氧化硅微粉為3 0.1 y m，氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉8 0.3 u m。修補(bǔ)料顆粒級(jí)配的重量百分比含量為修補(bǔ)料總粒度組成為8 0.044mm為 60 80%，小于0.088mm為40 20%，其中微粉8 0.1 ii m為1 15%。剛玉、莫 來(lái)石或礬土粒度為8 0.044mm，硅酸鈉或偏硅酸鈉粒度為2 0.044mm，二氧化硅微粉 為3 O.liim，氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉8 0.3 y m。該修補(bǔ)料主要成分為礬土、莫來(lái)石或剛玉中的一種或幾種組合。助燒結(jié)劑為二 氧化硅微粉、氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉中的一種或幾種組合。結(jié)合劑為硅酸鈉 或偏硅酸鈉中的一種或幾種組合。該加熱爐修補(bǔ)料的制備方法先按重量百分比含量將97 80%的剛玉、礬土 或莫來(lái)石，2 20%的硅酸鈉或偏硅酸鈉、0.5 8%二氧化硅微粉、0.5 8%氧化鋁微 粉、剛玉微粉或礬土微粉配齊原料，然后將以上原料攪拌混合均勻，最后進(jìn)行包裝，制 備成所述加熱爐修補(bǔ)料，運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后以熱投補(bǔ)或冷堆補(bǔ)方式施工。本發(fā)明采用硅酸鈉和/或偏硅酸鈉為結(jié)合劑，補(bǔ)爐料可干式修補(bǔ)，不需加水， 通過(guò)加熱過(guò)程或爐襯余熱，修補(bǔ)料中結(jié)合劑在低溫(約150°C以上)開(kāi)始產(chǎn)生結(jié)合作用， 隨溫度升高結(jié)合劑不斷自聚合或與二氧化硅微粉聚合，修補(bǔ)料產(chǎn)生強(qiáng)度。在中低溫( 600°C )時(shí)，二氧化硅與氧化鋁開(kāi)始反應(yīng)形成莫來(lái)石相，使修補(bǔ)料迅速產(chǎn)生燒結(jié)強(qiáng)度，并 與原爐襯耐火材料產(chǎn)生陶瓷結(jié)合。隨著溫度進(jìn)一步升高，基質(zhì)中生成莫來(lái)石相增加，修 補(bǔ)料的高溫性能提高。這種修補(bǔ)料施工時(shí)不需停爐降溫，不需加水可干式修補(bǔ)，修補(bǔ)后無(wú)需養(yǎng)護(hù)、可 直接投入待修補(bǔ)爐襯處，具有迅速燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楦邷責(zé)Y(jié)后的修補(bǔ)料主要晶相為剛 玉-莫來(lái)石相，因此修補(bǔ)料具有抗渣侵蝕性和抗熱震性能良好的優(yōu)點(diǎn)，修補(bǔ)料的使用壽 命較高。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)非限制性實(shí)施例，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的本質(zhì)特點(diǎn)及施工。
[實(shí)例1]一種在48米環(huán)形加熱爐爐底修補(bǔ)料的制備方法。以重量百分含量計(jì)含A1203為88%的礬土為85.5%，偏硅酸鈉含量為8%， 2.5%二氧化硅微粉、4%氧化鋁微粉，其中顆粒級(jí)配的重量百分含量是8 0.088mm為 60 80%，小于0.088mm的細(xì)粉為40 20%，將上述原料混合，經(jīng)攪拌均勻后，制備得 到加熱爐爐底修補(bǔ)料。在現(xiàn)場(chǎng)用料斗或鐵鍬將上述修補(bǔ)料投入正常運(yùn)行的加熱爐爐底待 修補(bǔ)凹坑處，經(jīng)3-4小時(shí)的燒結(jié)，補(bǔ)爐料與爐底耐火材料燒結(jié)成整體，即可正常使用。 該種修補(bǔ)料在48米環(huán)形加熱爐爐底修補(bǔ)使用，壽命可達(dá)4個(gè)月以上。加熱爐修補(bǔ)料實(shí)測(cè)指標(biāo)A1203為79.4% (重量比)，(重量比)， 體積密度為2.3g/cm3，，1250°C X3h燒后耐壓強(qiáng)度為30.2MPa。本實(shí)例具有的特點(diǎn)是1、爐襯修補(bǔ)時(shí)可干式施工，不需加水避免了養(yǎng)護(hù)、烘烤等因素對(duì)修補(bǔ)性能的 影響；2、施工簡(jiǎn)便、不需降溫停爐在常溫下可攤補(bǔ)、在高溫下可投補(bǔ)，3、施工溫度 適應(yīng)范圍寬修補(bǔ)料從150 1250°C可快速固化燒結(jié)，非常適于日常對(duì)爐底的維護(hù)；4、 修補(bǔ)料與原爐襯材料有較好的粘結(jié)性；5、修補(bǔ)料具有抗熔渣侵蝕、耐鋼坯磨損、良好的 熱震破壞性，修補(bǔ)后使用壽命較高。需要注意的是，盡管本發(fā)明已參照具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述和舉例說(shuō)明，但是并 不意味著本發(fā)明限于這些描述的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從中衍生出許多不同的 變體，它們都將覆蓋于本發(fā)明權(quán)利要求的真實(shí)精神和范圍中。
權(quán)利要求
1.一種加熱爐修補(bǔ)料，其特征在于該加熱爐修補(bǔ)料以礬土、莫來(lái)石或剛玉為主要 成分，硅酸鈉或偏硅酸鈉為結(jié)合劑，二氧化硅微粉、氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉 為助燒結(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐修補(bǔ)料，其特征在于所述的加熱爐修補(bǔ)料原料組 分重量百分比為礬土、莫來(lái)石或剛玉97 80%，硅酸鈉或偏硅酸鈉2 20%，二氧化 硅微粉0.5 8 %，氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉0.5 8 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加熱爐修補(bǔ)料，其特征在于所述的加熱爐修補(bǔ)料原料 粒度組成為礬土或剛玉8 0.044mm，硅酸鈉或偏硅酸鈉2 0.044mm，二氧化硅微粉 為3 0.1 μ m，氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉8 0.3 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐修補(bǔ)料，其特征在于所述的修補(bǔ)料主要成分為礬 土、莫來(lái)石或剛玉中的一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐修補(bǔ)料，其特征在于所述的助燒結(jié)劑為二氧化硅 微粉、氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉中的一種或幾種組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐修補(bǔ)料，其特征在于所述的結(jié)合劑為硅酸鈉或偏 硅酸鈉中的一種或幾種組合。
7.—種如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述加熱爐修補(bǔ)料的制備方法，其特征在于先按 重量百分比含量將97 80%的剛玉、礬土或莫來(lái)石，2 20%的硅酸鈉或偏硅酸鈉、 0.5 8%二氧化硅微粉、0.5 8%氧化鋁微粉、剛玉微粉或礬土微粉配齊原料，然后將 以上原料攪拌混合均勻，最后進(jìn)行包裝，制備成所述加熱爐修補(bǔ)料，運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后以 熱投補(bǔ)或冷堆補(bǔ)方式施工。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域的一種加熱爐修補(bǔ)料及其制備方法。以(重量百分比)2～20％的硅酸鈉和/或偏硅酸鈉為結(jié)合劑、以97～80％的剛玉、礬土或莫來(lái)石為主要原料，以0.5～8％二氧化硅微粉、0.5～8％氧化鋁微粉或0.5～8％礬土微粉為助燒結(jié)劑，將以上原料混合均勻，制備出一種加熱爐修補(bǔ)料。這種修補(bǔ)料如下優(yōu)點(diǎn)1、不需加水可干式修補(bǔ)，避免了養(yǎng)護(hù)、烘烤等因素對(duì)修補(bǔ)料性能的影響；2、不需停爐、施工簡(jiǎn)便在常溫下可攤補(bǔ)、也在高溫下可投補(bǔ)；3、修補(bǔ)時(shí)不產(chǎn)生有害氣體，符合環(huán)保要求；4、固化燒結(jié)溫度范圍寬修補(bǔ)料從150～1200℃均可快速固化燒結(jié)；5、粘結(jié)性好修補(bǔ)料與原爐襯材料有較好的粘結(jié)性，修補(bǔ)后沒(méi)有分層現(xiàn)象；6、修補(bǔ)料抗渣耐磨、抗熱震性好，修補(bǔ)后使用壽命高。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102010212SQ201010522998
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者張建超, 徐延慶, 曹仁鋒, 毛曉剛, 譚興無(wú), 趙繼增, 郝不景, 郭飛 申請(qǐng)人:上海利爾耐火材料有限公司, 北京利爾高溫材料股份有限公司, 洛陽(yáng)利爾耐火材料有限公司