一種鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料及其制備方法，所述噴補(bǔ)料質(zhì)量百分比組成為：鎂砂60～90％；鎂鈣砂0～30％；結(jié)合劑1～7％；增塑劑1～6％；碳2～13％；抗氧化劑0.5～7％。所述噴補(bǔ)料的制備方法包括：(1)將結(jié)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(jī)中預(yù)混均勻，得預(yù)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(yù)混粉混合5min，經(jīng)檢驗(yàn)、包裝即得成品。通過所述比例的各物料協(xié)同配合及合理的制備方法，提高了噴補(bǔ)料的抗渣蝕性和抗熱震性。本發(fā)明制備的鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料燒結(jié)時(shí)間短，粘附性及燒結(jié)性能好，具有更優(yōu)的抗侵蝕性，提高使用壽命，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【專利說明】
一種鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼水冶煉設(shè)備如轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包、RH爐等使用條件越來越苛刻，表現(xiàn)為:冶煉溫度 高、時(shí)間長，冶煉工藝過程復(fù)雜遭受冷熱交替熱循環(huán)破壞，鋼水循環(huán)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(jìn)行噴補(bǔ)維 護(hù)是延長使用壽命、降低耐材消耗的重要措施之一。
[0003] 噴補(bǔ)方式主要有干法噴補(bǔ)、半干法噴補(bǔ)和濕法噴補(bǔ)3種，對鋼水冶煉設(shè)備噴補(bǔ)維 護(hù)，使用較多的還是半干法噴補(bǔ)。優(yōu)質(zhì)噴補(bǔ)料須滿足以下要求：
[0004] (1)通過噴補(bǔ)設(shè)備時(shí)材料具有均勻的流動(dòng)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(bǔ)層具有良好的物理性能(體積密度大、氣孔率較低、強(qiáng)度較高）；
[0008] (5)良好的燒結(jié)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(shè)備，由于煉鋼和精煉溫度高、精煉工藝復(fù)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(jìn)行噴補(bǔ)維護(hù)。煉鋼爐襯需要具有優(yōu)良的抗侵蝕 性，因此對噴補(bǔ)料的品質(zhì)也要求較高，如高附著率、燒結(jié)性能好、高溫下強(qiáng)度高、耐熱沖擊、 抗渣侵蝕性強(qiáng)等。一般采用MgO基的噴補(bǔ)料，以抵抗煉鋼高溫冶煉的侵蝕和沖刷作用。MgO基 的噴補(bǔ)料包括鎂質(zhì)噴補(bǔ)料、鎂鈣質(zhì)噴補(bǔ)料、鎂鉻質(zhì)噴補(bǔ)料等。
[0012] 公開號為US4168177的美國專利公開了一種鎂質(zhì)噴補(bǔ)料的組成，該噴補(bǔ)料用于電 爐和轉(zhuǎn)爐爐襯的修補(bǔ)。骨料采用轉(zhuǎn)爐用后鎂磚，將用后鎂磚壓碎后作為噴補(bǔ)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(bǔ)料。主要料采用鎂質(zhì) 或鎂鈣質(zhì)材料，采用硅酸鹽和磷酸鹽復(fù)合結(jié)合劑，加入添加劑B 2〇3。噴補(bǔ)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(bǔ)料不含碳，使用時(shí)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(zhì)噴補(bǔ)料，米用鋼包用后鎂碳磚，一方面實(shí)現(xiàn)了 用后耐材的循環(huán)利用，降低了噴補(bǔ)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(zhì)噴補(bǔ)料的抗渣侵蝕性。但由于不含 抗氧化劑，使用時(shí)會(huì)存在過快氧化損毀的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的抗侵蝕性能差、消耗大的問題，提供一種燒結(jié)時(shí)間 短、易粘附、易燒結(jié)、抗侵蝕性能好的鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料。
[0016] -種鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，質(zhì)量百分比組成為： 鎂砂 60~90%; 鎂鈣砂 0~30%; 結(jié)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(yōu)選，所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，質(zhì)量百分比組成為： 鎂砂 60~90%;
[0019] 鎂鈣砂 5~30%; 結(jié)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(bǔ)料主材料，具有可抵抗高溫冶煉侵蝕和沖刷磨 損的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)資源豐富，便于大規(guī)模應(yīng)用。在噴補(bǔ)料中加入鎂鈣砂，可提高噴補(bǔ)料的耐蝕 性能;加入碳可提高噴補(bǔ)料的抗渣蝕性，抗熱震性。
[0022] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，質(zhì)量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結(jié)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(diǎn)高，對于鋼水冶煉操作而言，高M(jìn)gO/ 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M(jìn)gO/CaO比值對于 提尚材料使用性能越有利。
[0025]進(jìn)一步優(yōu)選，所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，質(zhì)量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結(jié)合劑 1~4%;
[0026] 増塑劑 2~3.5%; 碳 6~13%; 抗氧化剤 ：1~7%。
[0027] 噴補(bǔ)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(huì)使 得噴補(bǔ)料的加水量較大，強(qiáng)度降低。
[0028] 所述鎂砂為燒結(jié)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(jīng)回轉(zhuǎn)窯或豎窯高溫?zé)?，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(jié)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(bǔ)料的粘性和塑性。
[0034]在噴補(bǔ)料中加入碳，是因?yàn)樘寂c渣不侵潤，可提高噴補(bǔ)料的抗渣侵蝕性，同時(shí)碳存 在可改善噴補(bǔ)料抗熱震性，有利于材料使用性能提高。在高溫環(huán)境下噴補(bǔ)時(shí)，表面一薄層的 碳會(huì)因與空氣中氧氣接觸產(chǎn)生火苗燃燒，伴隨放熱，此熱量有利于噴補(bǔ)料與基體襯材料的 燒結(jié)結(jié)合，縮短燒結(jié)時(shí)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?zhí)?量不低于50%。
[0036] 所述碳的粒度為< 1mm。
[0037] 噴補(bǔ)料中加入碳后，若沒有抗氧化劑，因噴補(bǔ)料施工時(shí)加水量大(一般>12%)，高 溫下水分及部分揮發(fā)性成份的排出會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)很多開口氣孔，空氣中的氧氣會(huì)沿著開口氣 孔流入噴補(bǔ)料中將碳氧化，造成噴補(bǔ)料氧化層疏松、強(qiáng)度低，設(shè)備使用過程中氧化疏松層會(huì) 剝落。加入抗氧化劑，抗氧化劑會(huì)在噴補(bǔ)料表面形成保護(hù)層，阻止了氧氣與內(nèi)部碳的反應(yīng)， 從而有利于碳作用發(fā)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(bǔ)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(yōu)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(jìn)一步優(yōu)選，所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，質(zhì)量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結(jié)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(shí)間短，當(dāng)碳化硅與所述碳組合使用時(shí)，由于二 者的協(xié)同作用，所述噴補(bǔ)料的抗渣侵蝕性能提高，且有效避免噴補(bǔ)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(jié)約能源，減少環(huán)境污染。。
[0043] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，質(zhì)量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結(jié)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(wěn)定性和耐久性較差，當(dāng)其與電極石 墨混合使用時(shí)，由于協(xié)同作用，所制得的噴補(bǔ)料的效果要優(yōu)于單獨(dú)使用電極石墨或中溫瀝 青的效果。
[0046] 噴補(bǔ)料組成物質(zhì)的粒度組成對附著性和耐用性都有很大影響。細(xì)粒度能改善粘附 性能、可塑性好、噴補(bǔ)料附著率高，但噴補(bǔ)時(shí)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?？墒箛娧a(bǔ)層穩(wěn)定、提高致密度、改進(jìn)抗蝕性，但粗顆粒過 多時(shí)噴槍容易堵、回彈率高、損耗大，嚴(yán)重時(shí)影響噴補(bǔ)效率，使用效果也不理想。本發(fā)明中， 選用不同的顆粒進(jìn)行搭配，目的是保證噴補(bǔ)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(shè)備用含碳噴補(bǔ)料的制備方法，包括：
[0048] (1)將結(jié)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(jī)中預(yù)混均勻，得預(yù)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(yù)混 粉混合5min，經(jīng)檢驗(yàn)、包裝即得成品。
[0050] 通過所述比例的各物料協(xié)同配合及合理的制備方法，本發(fā)明選用鎂砂作為噴補(bǔ)料 主材料，提高噴補(bǔ)料對高溫冶煉侵蝕和沖刷磨損的抵抗性;在噴補(bǔ)料中加入碳，提高噴補(bǔ)料 的抗渣蝕性和抗熱震性。本發(fā)明制備的鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料燒結(jié)時(shí)間短，粘附性及 燒結(jié)性能好，具有更優(yōu)的抗侵蝕性，提高使用壽命，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【具體實(shí)施方式】：
[0051 ]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0052]表1列出了本發(fā)明實(shí)施例和對比例的原料配比組成。 [0053]表2列出本發(fā)明實(shí)施例和對比例制得的噴補(bǔ)料的性能。
[0054]表1本發(fā)明實(shí)施例和比較例的原料配比組成

[0057] 對于上表1中對應(yīng)各實(shí)施例和對比例中的原料，本發(fā)明實(shí)施例和對比例中噴補(bǔ)料 的制備方法，包括：
[0058] (1)將結(jié)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(jī)中預(yù)混均勻，得預(yù)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(yù)混 粉混合5min，經(jīng)檢驗(yàn)、包裝即得成品。
[0060] 表2本發(fā)明實(shí)施例和比較例制得的噴補(bǔ)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(bǔ)料由于添加了碳，噴補(bǔ)料的 抗渣侵蝕性明星提高，但由于不含抗氧化劑，使用時(shí)噴補(bǔ)料過快氧化損毀，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐中使用 爐數(shù)較少。與對比例1~2相比，實(shí)施例1~6制得的噴補(bǔ)料加入碳和抗氧化劑，由于碳與渣不 侵潤，提高了噴補(bǔ)料的抗渣侵蝕性和轉(zhuǎn)爐中使用爐數(shù)。與實(shí)施例4~5相比，實(shí)施例6制得的 噴補(bǔ)料中同時(shí)加入電極石墨和中溫瀝青，由于二者的協(xié)同作用，所制得的噴補(bǔ)料的效果要 優(yōu)于單獨(dú)使用電極石墨或中溫瀝青的效果。本發(fā)明通過所述比例的各物料協(xié)同配合，所制 噴補(bǔ)料燒結(jié)時(shí)間縮短，使用爐數(shù)明顯提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，其特征在于，質(zhì)量百分比組成為： 錢砂 60~9 0 %; 鎂鈣砂 0~30%; 結(jié)合劑 1-7%； 增塑劑 1~6%; 碳 2~13%; 抗氧化劑 0.5~7%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，其特征在于，所述鎂砂為燒結(jié)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(jù)權(quán)利要求1所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)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(jǐn)?shù)臑?5~30% ;3~1謹(jǐn)?shù)臑?5~50%; 1~ 0.088mm的為 15~35% ;0.088mm以下的為 15~30%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，其特征在于，所述鎂鈣砂經(jīng)回轉(zhuǎn)窯 或豎窯高溫?zé)疲襇gO和CaO的總含量不低于90 %。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)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(jù)權(quán)利要求1所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)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(jù)權(quán)利要求1所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，其特征在于，所述抗氧化劑的粒度 < 0.088mm，純度 2 90%。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，其特征在于，質(zhì)量百分比組成為： 鎂砂 63~70%：； 鎂鈣砂 10~30%; 結(jié)合劑 1~4%; 增塑劑 2~3.5%; 碳 6~13%; 抗氧化劑 1~7%。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料，其特征在于，質(zhì)量百分比組成為： 鎂砂 63~70%; 鎂鈣砂 10~30%; 結(jié)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(jù)權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述鋼水冶煉設(shè)備用含碳噴補(bǔ)料的制備方法，其特征在 于，包括： (1) 將結(jié)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(jī)中預(yù)混均勻，得預(yù)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(yù)混粉混 合5min，經(jīng)檢驗(yàn)、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(fā)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