CN107344860A - 用于铁水罐的浇注材料及浇注方法 - Google Patents

用于铁水罐的浇注材料及浇注方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于铁水罐的浇注材料，所述浇注材料按重量份计算配比如下：氧化铝：50～70份，二氧化硅：10～40份，莫来石：10～20份，耐热钢纤维：3～6份，加水量：5～7份。浇注方法包括：清洁铁水罐内部及模具，并在模具与浇注料接触面上涂润滑脂；在铁水罐内砌筑一层35mm厚度高铝砖做为永久层，安装调整内膜工；将浇注料各组分依次经干混和湿混；将湿混后的浇注料注入模具，浇注时用振动棒进行振动；浇注料成型后，自然养护24h，脱模处理；拆模后在空气中自然养护48h后进行烘烤处理。通过优化浇注料配比及浇注工艺，实现铁水罐安全性能好、导热系数低、保温效果良好，铁水罐浇注层使用寿命≥800次。

Description

用于铁水罐的浇注材料及浇注方法
技术领域
本发明涉及一种钢铁行业用铁水罐浇注材料及工艺，具体涉及用于铁水罐的浇注材料及浇注方法。
背景技术
铁水罐是敞开式盛装和运送铁水(温度在1200-1350℃)的高温容器，与铁水接触面通常采用耐火砖砌筑，当储运铁水时，其内衬要经受高温下磨损和熔渣的化学侵蚀作用(倒入铁水时铁水冲击面的破坏更甚)同时铁水罐是在盛满、倒空的交替状况下工作的，频繁的温度急剧变化易导致砖衬开裂、剥落。相对钒钛磁铁矿冶炼的高炉铁水其铁渣中钒、钛含量高，渣的粘度高，高粘度的熔渣更易粘附在工作衬上，导致铁水包的有效容积减少。铁水罐工作衬耐火材料在使用过程中往往存在以下问题：
(1)采用传统的粘土砖或高铝砖砌筑时，不耐用，包龄短，小修频繁，费时费力。
(2)砖砌工作衬，费工费时。由于存在砖缝，在清渣或外力冲击导致耐火砖松动和破裂，再次使用时铁水易渗入，易造成安全隐患和漏包事故。
(3)粘渣严重导致铁水包的有效容积减少，不能满足工艺要求。用机械的方法去除粘渣时易导致衬体(尤其是砖衬)损坏，必须下线进行更换，影响作业率和生产顺行。
发明内容
本发明针对上述问题，目的在于提供用于铁水罐的浇注材料及浇注方法，本发明用于铁水罐的浇注材料及浇注方法，通过优化浇注料配比及浇注工艺，实现铁水罐安全性能好、导热系数低、保温效果良好，铁水罐浇注层使用寿命≥800次。
本发明通过下述技术方案实现：
用于铁水罐的浇注材料，所述浇注材料按重量份计算配比如下：
氧化铝：50～70份，
二氧化硅：10～40份，
莫来石：10～20份，
耐热钢纤维：3～6份，
加水量：5～7份。
优选地，所述浇注材料还包括氧化钙，所述氧化钙加入量为≤3份。
优选地，所述浇注材料还包括高效减水剂，所述高效减水剂加入量为＜2份。所述高效减水剂可采用多聚磷酸盐、聚羧酸盐或萘磺酸盐。
优选地，所述二氧化硅采用微粉物料，所述二氧化硅微粉平均粒径为0.15μm，比表面积为15～30m2/g。
优选地，所述浇注材料由粒度分别为5～15mm、0.088～5mm、以及小于0.088mm的三种粒级颗粒组成，且对应重量百分含量依次为：30～40％、20～30％、30～40％。
一种采用上述浇注材料浇注铁水罐的方法，包括以下步骤：
步骤A，清洁铁水罐内部及模具，并在模具与浇注料接触面上涂润滑脂；
步骤B，在铁水罐内砌筑一层35mm厚度高铝砖做为永久层，待永久层砖砌筑后，安装调整内膜，进行浇注施工；
步骤C，将浇注料各组分在强制搅拌机内经1～2min干混，加入水量再经3～4min湿混制成浇注料；
步骤D，将所述湿混后的浇注料注入模具，浇注时用振动棒进行振动；浇注料成型后，自然养护24h，脱模处理；
步骤E，拆模后在空气中自然养护48h后进行烘烤处理。
优选地，所述烘烤温度为室温至1000℃，且采用分步升温进行烘烤。
优选地，所述分步升温烘烤步骤为：
由室温经10℃/h升温至150℃，在150℃温度下烘烤24h；然后由150℃经10℃/h升温至350℃，在350℃温度下烘烤24h；再由350℃经10℃/h升温至600℃，在600℃温度下烘烤12h；最后由600℃经10℃/h升温至1000℃，在1000℃温度条件下烘烤6h。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明用于铁水罐的浇注材料及浇注方法，实现铁水罐安全性能好、导热系数低、保温效果良好；铁水罐浇注层使用寿命≥800次。
通过严格控制浇注料中氧化钙的含量，使浇注料出现液相的温度提高，从而使熔渣跟浇注料界面的反应在使用温度下难以发生；适当降低浇注料中氧化铝的含量，可降低浇注料的导热率，减少熔渣与料接触后降温，防止粘度增大而易于粘渣；另一方面，控制氧化铝的含量，还有利于提高浇注料的抗热冲击性，减少热剥落；引入熔渣难以湿润的组分，调整浇注料所用的原料组合，引入熔渣难以湿润的组分和熔渣难以渗透的物料莫来石从而减少粘渣；在浇注料中引入二氧化硅超细粉以提高填充性和烧结性，浇注料骨料部分用料采用有具有穿插交错显微结构特点的合成烧结莫来石；浇注料中还可加入耐热钢纤维以提高其抗剥落性和浇注料的强度；通过控制浇注料施工时的加水量，优化浇注料的粒度分布，采用多级配料，采用高效减水剂等措施，使施工加水量大为减少，从而提高致密度，减少气孔率，提高强度。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明提供的一种用于铁水罐的浇注材料，按重量份计算配比为：
氧化铝：50份，
二氧化硅：10份，
莫来石：10份，
耐热钢纤维：3份，
加水量：5份。
所述二氧化硅微粉平均粒径为0.15μm，比表面积为15m2/g。
所述浇注材料由粒度分别为5～15mm、0.088～5mm、0.02～0.088mm的三种粒级颗粒组成，且对应重量百分含量依次为：30～40％、20～30％、30～40％。
采用上述浇注材料浇注铁水罐的方法，具体步骤为：
步骤A，清洁铁水罐内部及模具，并在模具与浇注料接触面上涂润滑脂；
步骤B，在铁水罐内砌筑一层35mm厚度高铝砖做为永久层，待永久层砖砌筑后，安装调整内膜，进行浇注施工；
步骤C，将浇注料各组分在强制搅拌机内经1～2min干混，加入水量再经3～4min湿混制成浇注料；
步骤D，将所述湿混后的浇注料注入模具，浇注时用振动棒进行振动；浇注料成型后，，自然养护24h，脱模处理；
步骤E，拆模后在空气中自然养护48h后进行烘烤处理。
步骤F，烘烤步骤为：由室温经10℃/h升温至150℃，在150℃温度下烘烤24h；然后由150℃经10℃/h升温至350℃，在350℃温度下烘烤24h；再由350℃经10℃/h升温至600℃，在600℃温度下烘烤12h；最后由600℃经10℃/h升温至1000℃，在1000℃温度条件下烘烤6h。烘烤升温控制指标如表1所示：
表1烘烤步骤升温控制参数
实施例2
本发明提供的一种用于铁水罐的浇注材料，按重量份计算配比为：
氧化铝：70份，
二氧化硅：40份，
莫来石：20份，
耐热钢纤维：6份，
氧化钙：3份，
高效减水剂：2份，
加水量：7份。
所述二氧化硅微粉平均粒径为0.15μm，比表面积为20m2/g。
所述浇注材料由粒度分别为5～15mm、0.088～5mm、0.02～0.088mm的三种粒级颗粒组成，且对应重量百分含量依次为：30～40％、20～30％、30～40％。
采用上述浇注材料浇注铁水罐的方法，具体步骤为：
步骤A，清洁铁水罐内部及模具，并在模具与浇注料接触面上涂润滑脂；
步骤B，在铁水罐内砌筑一层35mm厚度高铝砖做为永久层，待永久层砖砌筑后，安装调整内膜，进行浇注施工；
步骤C，将浇注料各组分在强制搅拌机内经1～2min干混，加入水量再经3～4min湿混制成浇注料；
步骤D，将所述湿混后的浇注料注入模具，浇注时用振动棒进行振动；浇注料成型后，，自然养护24h，脱模处理；
步骤E，拆模后在空气中自然养护48h后进行烘烤处理。
步骤F，烘烤步骤为：由室温经10℃/h升温至150℃，在150℃温度下烘烤24h；然后由150℃经10℃/h升温至350℃，在350℃温度下烘烤24h；再由350℃经10℃/h升温至600℃，在600℃温度下烘烤12h；最后由600℃经10℃/h升温至1000℃，在1000℃温度条件下烘烤6h。
实施例3
本发明提供的一种用于铁水罐的浇注材料，按重量份计算配比为：
氧化铝：60份，
二氧化硅：25份，
莫来石：15份，
耐热钢纤维：5份，
氧化钙：1份，
高效减水剂：1.5份，
加水量：6份。
所述二氧化硅微粉平均粒径为0.15μm，比表面积为30m2/g。
所述浇注材料由粒度分别为5～15mm、0.088～5mm、0.02～0.088mm的三种粒级颗粒组成，且对应重量百分含量依次为：30～40％、20～30％、30～40％。
采用上述浇注材料浇注铁水罐的方法，具体步骤为：
步骤A，清洁铁水罐内部及模具，并在模具与浇注料接触面上涂润滑脂；
步骤B，在铁水罐内砌筑一层35mm厚度高铝砖做为永久层，待永久层砖砌筑后，安装调整内膜，进行浇注施工；
步骤C，将浇注料各组分在强制搅拌机内经1～2min干混，加入水量再经3～4min湿混制成浇注料；
步骤D，将所述湿混后的浇注料注入模具，浇注时用振动棒进行振动；浇注料成型后，，自然养护24h，脱模处理；
步骤E，拆模后在空气中自然养护48h后进行烘烤处理。
步骤F，烘烤步骤为：由室温经10℃/h升温至150℃，在150℃温度下烘烤24h；然后由150℃经10℃/h升温至350℃，在350℃温度下烘烤24h；再由350℃经10℃/h升温至600℃，在600℃温度下烘烤12h；最后由600℃经10℃/h升温至1000℃，在1000℃温度条件下烘烤6h。
对比例1
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：60份，
二氧化硅：25份，
加水量：6份。
对比例2
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：60份，
二氧化硅：25份，
莫来石：15份，
加水量：6份。
对比例3
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：60份，
二氧化硅：25份，
耐热钢纤维：5份，
加水量：6份。
对比例4
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：60份，
二氧化硅：25份，
氧化钙：1份，
加水量：6份。
对比例5
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：60份，
二氧化硅：25份，
高效减水剂：1.5份，
加水量：6份。
对比例6
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：85份，
二氧化硅：8份，
莫来石：15份，
耐热钢纤维：5份，
氧化钙：1份，
高效减水剂：1.5份，
加水量：6份。
对比例7
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：35份，
二氧化硅：55份，
莫来石：15份，
耐热钢纤维：5份，
氧化钙：1份，
高效减水剂：1.5份，
加水量：6份。
对比例8
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：60份，
二氧化硅：25份，
莫来石：5份，
耐热钢纤维：1份，
氧化钙：1份，
高效减水剂：1.5份，
加水量：6份。
对比例9
与实施例3的区别在于，浇注材料按重量份计算配比为：
氧化铝：60份，
二氧化硅：25份，
莫来石：30份，
耐热钢纤维：10份，
氧化钙：5份，
高效减水剂：5份，
加水量：6份。
对比例10
与实施例3的区别在于，所述浇注材料颗粒粒度为0.088～5mm。
对比例11
与实施例3的区别在于，所述烘烤步骤为：由室温经10℃/h升温至1000℃，在1000℃温度条件下烘烤66h。
性能测试：
(1)对实施例1～3制备的铁水罐工作衬用浇注料性能测试如表1所示，本发明提供的浇注材料及方法生产的铁水罐工作衬具有如下优点：无砖缝整体性好、检查及修补操作方便、机械化施工省时省力工效高、运行成本相对较低、正常使用中不易产生粘结，有效解决铁水罐使用过程中特别是后期的粘结现象，确保铁水罐使用过程安全运行、装入量稳定受控。
表1实施例1～3制备的铁水罐工作衬用浇注料性能测试
(2)对对比例6～11制备的铁水罐工作衬用浇注料性能测试如表2和表3所示，测试结果为：
表2对比例1～5制备的铁水罐工作衬用浇注料性能测试
表3对比例6～11制备的铁水罐工作衬用浇注料性能测试
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于铁水罐的浇注材料，其特征在于，所述浇注材料按重量份计算配比如下：
氧化铝：50～70份，
二氧化硅：10～40份，
莫来石：10～20份，
耐热钢纤维：3～6份，
加水量：5～7份。
2.根据权利要求1所述的用于铁水罐的浇注材料，其特征在于，所述浇注材料还包括氧化钙，所述氧化钙加入量为≤3份。
3.根据权利要求1所述的用于铁水罐的浇注材料，其特征在于，所述浇注材料还包括高效减水剂，所述高效减水剂加入量为＜2份。
4.根据权利要求1所述的用于铁水罐的浇注材料，其特征在于，所述二氧化硅采用微粉物料，所述二氧化硅微粉平均粒径为0.15μm，比表面积为15～30m2/g。
5.根据权利要求1所述的用于铁水罐的浇注材料，其特征在于，所述浇注材料由粒度分别为5～15mm、0.088～5mm、以及小于0.088mm的三种粒级颗粒组成，且对应重量百分含量依次为：30～40％、20～30％、30～40％。
6.一种采用权利要求1所述浇注材料浇注铁水罐的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，清洁铁水罐内部及模具，并在模具与浇注料接触面上涂润滑脂；
步骤B，在铁水罐内砌筑一层35mm厚度高铝砖做为永久层，待永久层砖砌筑后，安装调整内膜，进行浇注施工；
步骤C，将浇注料各组分在强制搅拌机内经1～2min干混，加入水量再经3～4min湿混制成浇注料；
步骤D，将所述湿混后的浇注料注入模具，浇注时用振动棒进行振动；浇注料成型后，自然养护24h，脱模处理；
步骤E，拆模后在空气中自然养护48h后进行烘烤处理。
7.根据权利要求6所述的铁水罐浇注方法，其特征在于，所述烘烤温度为室温至1000℃，且采用分步升温进行烘烤。
8.根据权利要求7所述的铁水罐浇注方法，其特征在于，所述分步升温烘烤步骤为：
由室温经10℃/h升温至150℃，在150℃温度下烘烤24h；然后由150℃经10℃/h升温至350℃，在350℃温度下烘烤24h；再由350℃经10℃/h升温至600℃，在600℃温度下烘烤12h；最后由600℃经10℃/h升温至1000℃，在1000℃温度条件下烘烤6h。
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