CN110256056B - 用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料及使用方法，本捣打料包括以下质量百分含量组分，棕刚玉65～80%，碳化硅10～20%，α‑Al2O3微粉2～6%，高温沥青粉1～5%，二氧化硅微粉1～5%，金属钛粉2～10%，红柱石粉1～5%，树脂3～8%。本方法将上述物料与树脂混合均匀构成捣打料，将捣打料通过模具捣打至高炉炉缸的炭砖层表面，从而形成完整的高炉炉缸陶瓷杯。本捣打料及使用方法提高材料的捣打成型性能、使用强度、耐高温及抗侵蚀性能，且具有良好的自愈合性能，有效保护炉缸碳砖，实现炉缸安全长寿的同时，减少含钛护炉料用量，降低护炉成本。

Description

用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料及使用方法
技术领域
本发明涉及高炉长寿用耐火材料技术领域，尤其涉及一种用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料及使用方法。
背景技术
随着炼铁技术的发展，高炉的利用系数不断提高，对高炉的耐火材料和冷却***提出了更高的要求，其中铜冷却壁的应用保证了炉腹以上部位的安全性，使得限制高炉使用寿命的关键环节转移至高炉炉缸。
高炉炉缸长期受到渣铁等的严重侵蚀，用含钛物料进行护炉操作已是高炉中常用的护炉方法，但含钛物料在护炉过程中，其中很大部分的钛进入铁水和炉渣中，钛的利用率较低，增加了含钛护炉料的消耗，护炉成本较高。此外由于渣量增加以及在高温条件下生成碳化钛和氮化钛等化学反应消耗热量，焦炭消耗增加，对高炉正常生产产生一定负面作用。为了提高护炉效果，人们通常采用提高温度、延长渣铁在炉缸中的停留时间等措施，使炉渣中更多的TiO2被还原出来，生成Ti(C,N)等钛化物，从而提高护炉效果。但提高温度及延长渣铁在炉缸内的停留时间也会影响炉渣对Al2O3陶瓷杯的侵蚀。
中国专利文献CN 103468840 A 公开了一种高炉护炉料及其制备使用方法。它首先将CDQ粉(又称焦化厂干熄焦除尘灰，是炼焦行业副产品)和煤粉制成混合料，以钛精矿粉和此混合料为高炉护炉料，在喷吹护炉过程中进行富氧喷吹。采用该护炉料虽可减少渣铁中钛含量对渣铁流动性的影响，在减少冶金废弃物处理量的同时，降低护炉成本和高炉焦比，提高护炉的效果和效率，相对延长炉缸的使用周期，但其缺陷是只适合高炉在生产状态下修补局部破损的内衬。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料及使用方法，本捣打料及使用方法提高材料的捣打成型性能、使用强度、耐高温及抗侵蚀性能，且具有良好的自愈合性能，有效保护炉缸碳砖，实现炉缸安全长寿的同时，减少含钛护炉料用量，降低护炉成本。
为解决上述技术问题，本发明用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料包括以下质量百分含量组分，棕刚玉65～80%，碳化硅10～20%，α-Al2O3微粉2～6%，高温沥青粉1～5%，二氧化硅微粉1～5%，金属钛粉2～10%，红柱石粉1～5%，树脂3～8%。
进一步，所述棕刚玉包括粒径8～0.088mm的棕刚玉65～75%、粒径≤0.088mm的棕刚玉5～15%。
进一步，所述碳化硅的粒径≤1mm。
进一步，所述高温沥青粉的软化点为110℃、C含量大于45%。
进一步，所述金属钛粉的纯度大于97%、粒径小于88μm。
进一步，所述红柱石粉的粒径小于88μm。
进一步，所述树脂为热固性酚醛树脂，其游离酚小于12%、固含量大于75%。
一种上述捣打料的使用方法，将棕刚玉、碳化硅、α-Al2O3微粉、高温沥青粉、二氧化硅微粉、金属钛粉和红柱石与树脂混合均匀构成捣打料，将所述捣打料通过模具捣打至高炉炉缸的炭砖层表面，从而形成完整的高炉炉缸陶瓷杯。
进一步，所述捣打料通过模具捣打成型后的坯体在空气中自然干燥24小时，在180℃温度下烘烤6小时。
由于本发明用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料及使用方法采用了上述技术方案，即本捣打料包括以下质量百分含量组分，棕刚玉65～80%，碳化硅10～20%，α-Al2O3微粉2～6%，高温沥青粉1～5%，二氧化硅微粉1～5%，金属钛粉2～10%，红柱石粉1～5%，树脂3～8%。本方法将上述物料与树脂混合均匀构成捣打料，将捣打料通过模具捣打至高炉炉缸的炭砖层表面，从而形成完整的高炉炉缸陶瓷杯。本捣打料及使用方法提高材料的捣打成型性能、使用强度、耐高温及抗侵蚀性能，且具有良好的自愈合性能，有效保护炉缸碳砖，实现炉缸安全长寿的同时，减少含钛护炉料用量，降低护炉成本。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本捣打料在埋碳气氛下经1550℃烧后的XRD衍射分析图。
具体实施方式
本发明用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料包括以下质量百分含量组分，棕刚玉65～80%，碳化硅10～20%，α-Al2O3微粉2～6%，高温沥青粉1～5%，二氧化硅微粉1～5%，金属钛粉2～10%，红柱石粉1～5%，树脂3～8%。
优选的，所述棕刚玉包括粒径8～0.088mm的棕刚玉65～75%、粒径≤0.088mm的棕刚玉5～15%。
优选的，所述碳化硅的粒径≤1mm。
优选的，所述高温沥青粉的软化点为110℃、C含量大于45%。
优选的，所述金属钛粉的纯度大于97%、粒径小于88μm。
优选的，所述红柱石粉的粒径小于88μm。
优选的，所述树脂为热固性酚醛树脂，其游离酚小于12%、固含量大于75%。
一种上述捣打料的使用方法，将棕刚玉、碳化硅、α-Al2O3微粉、高温沥青粉、二氧化硅微粉、金属钛粉和红柱石与树脂混合均匀构成捣打料，将所述捣打料通过模具捣打至高炉炉缸的炭砖层表面，从而形成完整的高炉炉缸陶瓷杯。
优选的，所述捣打料通过模具捣打成型后的坯体在空气中自然干燥24小时，在180℃温度下烘烤6小时。
在高炉炉缸使用后期，初始陶瓷杯消失，炉缸炭砖层因溶蚀、磨损、侵蚀而减薄的情况下，只能采用整体修复技术，直接在变薄的炉缸碳砖层上制备一层具有优异性能的整体无缝陶瓷杯。捣打料及使用方法是一种快速重构高炉炉缸陶瓷杯与安全传热结构的新技术。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，并非对保护范围的限制。下述实施例如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，均可从商业途径获得。
实施例1
按质量百分含量将66%的粒径8～0mm的棕刚玉，7%的粒径≤0.088mm的棕刚玉、5%的粒径1～0mm的碳化硅、10%的粒径≤0.088mm碳化硅、4%的α-Al2O3微粉、2%的高温沥青粉、2%的二氧化硅微粉、2%的金属钛粉和2%的红柱石粉混合均匀，外加5%的树脂搅拌均匀后，困料24小时，将困料好的物料放入模具中捣打成型，成型后的坯体在空气中自然干燥24小时，在180℃下烘烤6小时。得到体积密度为2.87g/cm3、抗折强度为4.1MPa的高炉炉缸整体修复后的陶瓷杯。
实施例2
按质量百分含量将62%的粒径8～0mm的棕刚玉，7%的粒径≤0.088mm的棕刚玉、5%的粒径1～0mm的碳化硅、10%的粒径≤0.088mm的碳化硅、4%的α-Al2O3微粉、2%的高温沥青粉、2%的二氧化硅微粉、6%的金属钛粉和2%的红柱石粉混合均匀，外加5%的树脂搅拌均匀后，困料24小时，将困料好的物料放入模具中捣打成型，成型后的坯体在空气中自然干燥24小时，在180℃下烘烤6小时。得到体积密度为2.98g/cm3、抗折强度为7.1MPa的高炉炉缸整体修复后的陶瓷杯。
实施例3
按质量百分含量将58%的粒径8～0mm的棕刚玉，7%的粒径≤0.088mm的棕刚玉、5%的粒径1～0mm的碳化硅、10%的粒径≤0.088mm的碳化硅、4%的α-Al2O3微粉、2%的高温沥青粉、2%的二氧化硅微粉、10%的金属钛粉和2%的红柱石粉混合均匀，外加5%的树脂搅拌均匀后，困料24小时，将困料好的物料放入模具中捣打成型，成型后的坯体在空气中自然干燥24小时，在180℃下烘烤6小时。得到体积密度为3.1g/cm3、抗折强度为11MPa的高炉炉缸整体修复后的陶瓷杯。
采用本捣打料通过模具直接在变薄的炉缸炭砖层上捣打一层耐高温、抗渣侵蚀、不溶于铁水的整体无缝陶瓷杯，阻隔炭砖与铁水直接接触，更好地保护炉缸碳砖。由于本捣打料中引入金属钛粉，一方面利用金属的延展性，提高材料的捣打成型性能及使用强度；另一方面材料在使用过程中，靠近热面的金属钛粉会受热熔化，熔化后的液体在毛细管力的作用下向材料表面富集，富集的钛与铁水中的C、N反应生成TiN、TiC及Ti(C,N)等物质的混合物且分布在材料表面，从而提高材料的耐高温及抗侵蚀性能。且随着材料的蚀损减薄，材料内部的钛持续向表面富集，使护炉材料具有很好的自愈合性能，更好地保护炉缸碳砖，实现炉缸安全长寿的同时，减少含钛护炉料的用量，降低护炉成本。。
本捣打料的各项技术指标按照国家标准经过检验，材料经180℃烘烤后的抗折强度为4～11Mpa，体积密度为2.8～3.1g/cm3。如图1所示，图中A1、A2和A3分别表示捣打料中金属钛粉的加入量为3%、6%和9%，本捣打料在埋碳气氛下，经1550℃烧后材料的抗折强度为5～8MPa，体积密度为2.7～3.0g/cm3, 且经XRD衍射分析发现，试样中生成了钛化物，且金属钛粉的加入量越高，试样中钛化物的含量越高。图1中的横坐标为衍射峰的角度，纵坐标为衍射峰的强度，每个衍射峰上的数值代表一种物相，衍射峰的强度越高，说明此物相在试样中的含量越高；图中随着钛粉加入量的增加，TiC的衍射峰越高，说明试样中生成的TiC越多。

Claims (8)

1.一种用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料的使用方法，其特征在于：将棕刚玉、碳化硅、α-Al2O3微粉、高温沥青粉、二氧化硅微粉、金属钛粉和红柱石与树脂混合均匀构成捣打料，将所述捣打料通过模具捣打至高炉炉缸的炭砖层表面，从而形成完整的高炉炉缸陶瓷杯；所述捣打料包括以下质量百分含量组分，棕刚玉65～80%，碳化硅10～20%，α-Al2O3微粉2～6%，高温沥青粉1～5%，二氧化硅微粉1～5%，金属钛粉2～10%，红柱石粉1～5%，树脂3～8%。
2.根据权利要求1所述的用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料的使用方法，其特征在于：所述棕刚玉包括粒径8～0.088mm的棕刚玉65～75%、粒径≤0.088mm的棕刚玉5～15%。
3.根据权利要求1所述的用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料的使用方法，其特征在于：所述碳化硅的粒径≤1mm。
4.根据权利要求1所述的用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料的使用方法，其特征在于：所述高温沥青粉的软化点为110℃、C含量大于45%。
5.根据权利要求1所述的用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料的使用方法，其特征在于：所述金属钛粉的纯度大于97%、粒径小于88μm。
6.根据权利要求1所述的用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料的使用方法，其特征在于：所述红柱石粉的粒径小于88μm。
7.根据权利要求1所述的用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料的使用方法，其特征在于：所述树脂为热固性酚醛树脂，其游离酚小于12%、固含量大于75%。
8.根据权利要求1所述的用于高炉炉缸整体修复的含钛护炉捣打料的使用方法，其特征在于：所述捣打料通过模具捣打成型后的坯体在空气中自然干燥24小时，在180℃温度下烘烤6小时。
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