CN101811879B

CN101811879B - 用于铁水包的Al2O3-SiO2-SiC质喷射料

Info

Publication number: CN101811879B
Application number: CN200910046578A
Authority: CN
Inventors: 姚金甫; 方善华; 田守信; 汪宁; 伍春芳; 陈向东
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: CN101811879A

Abstract

本发明涉及一种Al₂O₃-SiO₂-SiC质耐火材料，尤其是用于铁水包湿式喷射施工的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料。一种用于铁水包的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，其成分按重量百分比为：烧结莫来石45～65％，SiC 5～15％，棕刚玉或特级矾土7～18％，Al₂O₃超微粉5～10％，高铝微粉4～8％，硅微粉2～5％，铝酸钙水泥1.5～3％，其余成分6％。所述Al₂O₃超微粉的粒度≤2μm；高铝微粉中Al₂O₃的纯度≥88％，并且粒度≤5μm；硅微粉中SiO₂的纯度≥92％，并且粒度≤1μm。所述其余成分占喷射料总重量百分比为：红柱石3％，蓝晶石3％。本发明喷射料具有高强度，良好的热震稳定性和耐侵蚀性，并且要保证良好的自流性和可泵送性。

Description

用于铁水包的Al2O3-SiO2-SiC质喷射料

技术领域

本发明涉及一种Al₂O₃-SiO₂-SiC质耐火材料，尤其是用于铁水包湿式喷射施工的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料。

背景技术

耐火材料的湿式喷射施工既可以用于构筑新的耐火内衬，也可用于旧衬的修补，并且湿式喷射施工具有许多优点，因此近年来该方法在钢铁工业上得到了越来越广泛的应用。

铁水包作为铁水转运的重要工具，倾倒铁水时，铁水包下部和底部内衬耐火材料会受到强烈冲刷，生产过程中，铁水包内盛装的铁水又会不断冲刷和磨损内衬。在扒渣、清渣和倾倒铁水时，铁水包包口耐火材料更是极易受到磨损。另外，铁水包频繁地装入和倒出铁水以及间歇等待，耐火材料会受到急冷急热的热应力作用，含碳内衬还会被氧化。在铁水预处理过程中，CaO、CaC₂、颗粒镁等脱硫剂会形成碱性渣，对铁水包具有很强的侵蚀作用。在一系列机械磨损和化学侵蚀作用下，铁水包内衬损坏，铁水包本身产生熔损、开裂、剥落而损毁。

目前，铁水包包口一般采用Al₂O₃-SiC-C浇注料，包口两侧采用可塑料施工。由于包口为壶嘴形，形状十分特殊性，浇注料振动成型时泥料会发生流淌，浇注料的施工质量难以得到保证。铁水包使用过程中，包口会粘接一些渣和脱硫剂，必须停下来进行清渣。由于包口浇注料和可塑料的致密度和强度较差，清渣时会受到严重损伤。这样，必须对包口进行修补。由于包口的寿命不能与包壁同步，不仅增加了材料消费，而且降低了铁水包的作业率，同时也增加了工人的劳动强度。

现有的与铁水包湿式喷射施工相关的耐火材料专利如下：

日本专利特开平10-95678，公开了一种Al₂O₃-SiC-C质喷射料的成分，认为可以得到高密度、高强度、高耐侵蚀性和低水分施工的喷射料。主原料采用电熔刚玉，含有19％的氧化铝超微粉(≤10μm)，1.0％硅微粉(≤1μm)，需水量6.0％，无水泥结合，1000℃烧后抗折强度6.1MPa，1450℃烧后抗折强度15.3MPa。该专利采用了大量Al₂O₃超微粉，会显著提高喷射料的成本，对于无水泥的浇注料，虽然加入了总量达20％的超微粉，但由于超微粉的组合不合理，使得中高温下对材料的促进烧结不够，强度不高。

中国专利CN1715245A，公开了一种高铝质喷射料成分，为钢包永久衬喷射料。主原料采用高铝矾土，采用10～18％的高铝微粉和1～4％的硅微粉，低水泥结合，铝酸钙水泥5％。110℃干后抗折强度8.5～12.1MPa，1500℃烧后抗折强度12.0～14.2MPa。该专利的目标是用于永久衬，尽管喷射料达到了较高的强度，但如果用于工作衬，则微粉配合不合理，大量高铝微粉的加入会降低材料的耐侵蚀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铁水包的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，该喷射料具有高强度，良好的热震稳定性和耐侵蚀性，并且有良好的自流性和可泵送性。

本发明是这样实现的：一种用于铁水包的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，其成分按重量百分比为：烧结莫来石45～65％，SiC 5～15％，棕刚玉或特级矾土7～18％，Al₂O₃超微粉5～10％，高铝微粉4～8％，硅微粉2～5％，铝酸钙水泥1.5～3％，其余成分6％。

所述Al₂O₃超微粉的粒度≤2μm；高铝微粉中Al₂O₃的纯度≥88％，并且粒度≤5μm；硅微粉中SiO₂的纯度≥92％，并且粒度≤1μm。

所述其余成分占喷射料总重量百分比为：红柱石3％，蓝晶石3％。

所述烧结莫来石中Al₂O₃的纯度≥70％，并且粒度小于0.088mm的烧结莫来石占烧结莫来石总重量的14～20％，其余的粒度范围为5～0.088mm。

所述棕刚玉中Al₂O₃的纯度≥95％，并且棕刚玉的粒度范围为1～0.088mm；特级矾土中Al₂O₃的纯度≥86％以上，并且特级矾土的粒度范围为5～0.088mm。

所述SiC的纯度≥95％，并且SiC的粒度小于0.088mm。

所述喷射料需要加入以下外加剂，按每千克喷射料加入量为：

聚羧酸醚0.8～1克或六偏磷酸钠0.5～0.8克+萘磺酸盐甲醛缩合物0.5～0.8克，防爆纤维0.4克，铝酸钠溶液0～1.6ml。

本发明采用Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，主原料采用烧结莫来石、棕刚玉(或特级矾土)和SiC。按照上述含量和纯度，最终得到的喷射料中的Al₂O₃为60～68％，SiO₂为13～24％，SiC为6～15％。这样的成分可确保材料具有足够的抗侵蚀性，同时，主原料为烧结莫来石和SiC，可足以确保材料具有良好的热震稳定性。

为了使材料具有良好的自流性以满足泵送的要求，又能在中高温下有效地促进材料的烧结，以获得较高的强度，本发明加入三种微粉并控制含量和粒度。Al₂O₃超微粉5～10％，如果不到5％，则材料的自流性不太好(参见表3)；如果超过10％，则显著提高材料的成本。高铝微粉4～8％，如果不到4％，则促进烧结增强的作用不明显；如果超过8％，则对材料的抗侵蚀性不利。硅微粉2～5％。如果不到2％，一方面，硅微粉改善材料自流性的作用不明显(参见表2)；另一方面，材料的常温强度偏低，并且中高温下促进材料烧结的作用不明显；如果超过5％，则材料的烧结收缩偏大，并且对抗侵蚀性不利。

为了使材料具有良好的自流性和耐侵蚀性，本发明采用超低水泥结合技术，铝酸钙水泥含量为1.5～3％，如果水泥不足1.5％，则材料的常温强度偏低，喷射料烘烤时可能会因强度不够而剥落；如果超过3％，则会增加材料的需水量，并对抗侵蚀性不利。为了防止材料在中高温下产生收缩，加入红柱石和蓝晶石，红柱石主要防止中温收缩，蓝晶石主要防止高温收缩。

外加的分散剂采用具有高效减水作用的聚羧酸醚，或磷酸盐+萘磺酸盐甲醛缩合物。促凝剂采用NaAlO₂(铝酸钠)的水溶液，CaCl₂或AlCl₃也可以达到同样效果。为了防止烘烤时开裂，加入防爆纤维。在气温较高时为了防止喷射料过早凝结失去自流性而无法泵送，还可以加入硼酸或柠檬酸作为缓凝剂。

喷射料在喷射前是一种具有良好自流性的浇注料，因此对喷射料自流性的把握以使材料具有良好的可泵送性是十分必要的。表1、表2分别列出了水泥和硅微粉含量对基质自流动度的影响。基质自流值的测定方法：根据配方称取152g基质(0.088mm以下的细粉)，在烧杯中搅拌均匀，在加水量和搅拌时间一定的情况下，将泥浆倒在有机玻璃板上，测定泥浆摊开的直径即自流值。

表1、表2列出的试验，其它成分比例都不变。可以看出，随着水泥含量的增加，自流值明显下降。考虑到水泥对常温强度的贡献，确定水泥含量为1.5～3％。随着硅微粉含量的增加，虽然自流值逐步下降，但影响幅度不大。因此，确定本发明的硅微粉含量为2～5％。

表1水泥含量对基质自流动度的影响

水泥含量(％)	1.5	2.0	2.5
				自流值(mm)	136	134	130

表2硅微粉含量对基质自流动度的影响

硅微粉(％)	2.5	3.0	3.5	4.0	4.5
						自流值(mm)	135.5	135	135	134.5	134

表3列出了微粉组合对喷射料自流值的影响，也即其它条件相同，只改变微粉组合。喷射料自流值的测定方法：各种原料按配比称量后放入混砂机，干混1分钟后，加水，混合4分钟后，把泥料倒入圆锥体Φ100/Φ70×60内，表面用刮刀抹平。然后，向上拿掉锥体，使浇注料自流直至不流动，测量泥料铺展后的直径即自流值。表3的试验，其它条件相同。试验结果表明，L1是二种微粉组合，虽然泥料自流值很大，但颗粒和基质之间的结合性差，在管道内泵送时的阻力会比较大，甚至造成管道堵塞。L2、L3和L4的自流值虽然不是很大，但颗粒和基质之间的结合性较好，泥料的可泵送性较好。

表3微粉组合对喷射料自流值和结合情况的影响

本发明具有以下有益效果：本发明采用Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，通过适当配比可确保材料具有足够的抗侵蚀性，同时，主原料烧结莫来石和SiC，可足以确保材料具有良好的热震稳定性。本发明三种微粉组合使材料具有良好的自流性以满足泵送的要求，又能在中高温下有效地促进材料的烧结，获得较高的强度。另外，本发明采用超低水泥结合技术使材料具有良好的自流性和耐侵蚀性。

具体实施方式

表4和表5列出了各发明例和比较例的成分配比，由于喷射料含有水泥，会引入CaO，以及Fe₂O₃等杂质的存在，因此，Al₂O₃、SiO₂和SiC三者之和小于100％。

表6、表7为各发明例和比较例的性能。

表4发明例的配比1(wt％)

表5发明例的配比2(wt％)

表6发明例的性能1

表7发明例的性能2

从上述性能可以看出，尽管本发明采用超低水泥结合，但三种微粉的组合适当，使得喷射料在具有良好可泵送性的同时，具有很高的中温和高温强度。A2、A3、A6、A7和A8的中温烧后抗折强度在20MPa左右，耐压强度达到了130MPa以上，高温烧后强度更高，耐压强度甚至接近200MPa。A9由于加入促凝剂后泥料失去了流动性，尽管制样时振动浇注，也无法得到非常致密的浇注料，造成试样的气孔率增加，强度降低，尽管这样，强度的绝对值还是很高。比较例A1由于采用棕刚玉微粉，在高温下烧结增强的作用较差，使得强度相对较低，A2采用刚玉微粉，虽然性能不错，但成本较高。本发明喷射料优越的强度性能，适于使用在铁水包包口，不仅可以抵抗铁水的强烈冲刷，而且可以防止扒渣和清渣对包口耐火材料的损坏。本发明也可用于铁水包包衬、混铁车和出铁沟的湿式喷射筑衬和修补。

Claims

1.一种用于铁水包的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，其特征在于，其成分按重量百分比为：

烧结莫来石 45～65％，

SiC 5～15％，

棕刚玉或特级矾土 7～18％，

Al₂O₃超微粉 5～10％，

高铝微粉 4～8％，

硅微粉 2～5％，

铝酸钙水泥 1.5～3％，

红柱石 3％，

蓝晶石 3％；

聚羧酸醚0.8～1克，或六偏磷酸钠0.5～0.8克+萘磺酸盐甲醛缩合物0.5～0.8克；防爆纤维0.4克；铝酸钠溶液0～1.6mL。

2.如权利要求1所述的用于铁水包的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，其特征在于，所述Al₂O₃超微粉的粒度≤2μm；高铝微粉中Al₂O₃的纯度≥88％，并且粒度≤5μm；硅微粉中SiO₂的纯度≥92％，并且粒度≤1μm。

3.如权利要求1或2所述的用于铁水包的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，其特征在于，所述烧结莫来石中Al₂O₃的纯度≥70％，并且粒度小于0.088mm的烧结莫来石占烧结莫来石总重量的14～20％，其余的粒度范围为5～0.088mm。

4.如权利要求1或2所述的用于铁水包的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，其特征在于，所述棕刚玉中Al₂O₃的纯度≥95％，并且棕刚玉的粒度范围为1～0.088mm；特级矾土中Al₂O₃的纯度≥86％以上，并且特级矾土的粒度范围为5～0.088mm。

5.如权利要求1或2所述的用于铁水包的Al₂O₃-SiO₂-SiC质喷射料，其特征在于，所述SiC的纯度≥95％，并且SiC的粒度小于0.088mm。