CN114763302B - 一种石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用 - Google Patents

一种石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用，石灰喷枪用耐火浇注料包括原料和减水剂；原料包括按重量百分数计的如下组分：M70烧结莫来石28～30％；焦宝石35～40％；钛铝酸钙5～7％；陶瓷微粉11～15％；蜡石10～12％；纯铝酸钙水泥0.7～1.2％；硅微粉1.5～2.0％；减水剂为原料的0.03～0.06wt％。本发明通过设计石灰喷枪用耐火浇注料的成分及配比，使得石灰喷枪在1350～1400℃温度下，能够具有良好的高温力学强度、抗热震稳定性、抗渣侵蚀性，从而具有良好的使用寿命。

Description

一种石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于耐火材料领域，涉及一种石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用，更具体是指应用在KR(Kanbara reactor)机械搅拌法脱硫工艺中的石灰喷枪上的耐火浇注料。
背景技术
KR(Kanbara reactor)机械搅拌法，是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，借其旋转产生的漩涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被旋涡卷入铁水中使氧化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的；其中脱硫剂主要采用石灰粉，通过石灰喷枪向铁水内吹入石灰粉，脱去铁水中的硫；现有技术中，某钢厂炼钢时，采用3系的不锈钢钢管作为石灰喷枪，但是由于石灰喷枪的使用温度在1350～1400℃，其要经受频繁的极冷极热以及翻溅的铁渣的侵蚀，导致其使用寿命较短，只有20炉次左右。
鉴于上述情况，亟待研发一种浇注在石灰金属喷枪上的耐火材料，使得石灰喷枪能够具有良好的高温力学强度、抗热震稳定性、抗渣侵蚀性，从而具有良好的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用，通过设计石灰喷枪用耐火浇注料的成分及配比，使得石灰喷枪在1350～1400℃温度下，能够具有良好的高温力学强度、抗热震稳定性、抗渣侵蚀性，从而具有良好的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供一种石灰喷枪用耐火浇注料，包括原料和减水剂；所述原料包括按重量百分数计的如下组分：
莫来石：28～30％；
焦宝石：35～40％；
钛铝酸钙：5～7％；
陶瓷微粉：11～15％；
蜡石：10～12％；
纯铝酸钙水泥：0.7～1.2％；
硅微粉：1.5～2.0％；
所述减水剂为所述原料的0.03～0.06wt％。
优选地，所述莫来石为70烧结莫来石，其粒度为0.044～5mm；和/或
所述焦宝石为特级焦宝石，其粒度≤8mm；和/或
所述钛铝酸钙的粒度为0.044～3mm；和/或
所述陶瓷微粉的粒度为D50＝1μm；和/或
所述蜡石的粒度为1～3mm；和/或
所述纯铝酸钙水泥的粒度≤180目；和/或
所述硅微粉的粒度为D50≤0.5μm。
优选地，所述减水剂选自有机减水剂FS20、多萘核磺酸盐DNS、无机减水剂三聚磷酸钠中的一种。
本发明的第二方面提供一种根据本发明第一方面所述的石灰喷枪用耐火浇注料的制备方法，按比例称取原料和减水剂，混匀后加水搅拌，制得所述石灰喷枪用耐火浇注料。
优选地，控制搅拌时间为2～3min。
本发明的第三方面提供一种根据本发明第一方面所述的石灰喷枪用耐火浇注料在石灰喷枪上的应用。
优选地，在110℃下，所述石灰喷枪的抗折强度≥9.7MPa，耐压强度≥30MPa；和/或在1400℃下处理3h，所述石灰喷枪的耐压强度≥92MPa，线变化率为-0.5～ +0.5％
本发明所提供的石灰喷枪用耐火浇注料各个成分及其含量的原则如下：
M70烧结莫来石：莫来石矿相在显微镜下看是针状结构，这种结构的热稳定性好，可以有良好的使用寿命。
焦宝石、蜡石:在高温下导热系数较小，对金属枪芯起到隔热作用，枪芯不易变形。
钛铝酸钙：这三种材料的在高温1100℃产生膨胀,用来抵消枪芯在此温度下的膨胀，减少枪体的开裂和剥落。
陶瓷微粉：可以强化基质，提高浇注体的强度，耐侵蚀。
纯铝酸钙水泥：提供中温强度。
硅微粉：形成凝胶结构，增加基体强度。
减水剂：降低浇注体的加水量，提高耐火制品的使用寿命。
本发明所提供的石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用，还具有以下几点有益效果：
1)本发明的石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法，通过加入减水剂，降低了浇注料的施工加水量，优化了产品的施工性能及综合性能；加入5～7wt％的钛铝酸钙，使浇注体在1000℃～1100℃时产生膨胀，用来抵消枪芯在此温度下的膨胀，减少枪体的开裂和剥落；通过加入特级焦宝石、烧结莫来石保证耐火浇注料中氧化铁含量极低，极大地提高了产品的抗热震稳定性；通过蜡石颗粒、陶瓷微粉及硅微粉的添加改善了产品的抗渣性；
2)本发明的石灰喷枪用耐火浇注料应用在石灰喷枪上，使得石灰喷枪用耐火浇注料寿命由原来的20炉次左右提升到了60炉次左右，是原来寿命的3倍；
3)本发明的石灰喷枪用耐火浇注料应用在石灰喷枪上，能够使石灰喷枪在 1350～1400℃温度下，能够具有良好的高温力学强度、抗热震稳定性、抗渣侵蚀性，从而大大提高石灰喷枪得使用寿命。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明所提供的石灰喷枪用耐火浇注料，包括原料和减水剂；原料包括按重量百分数计的如下组分：
M70烧结莫来石：28～30％；
焦宝石：35～40％；
钛铝酸钙：5～7％；
陶瓷微粉：11～15％；
蜡石：10～12％；
纯铝酸钙水泥：0.7～1.2％；
硅微粉：1.5～2.0％；
减水剂为原料的0.03～0.06wt％。
上述的组分中，M70烧结莫来石的粒度为0.044～5mm，是本发明的石灰喷枪用耐火浇注料的主原料，要求其体积密度≥2.65g/cm3，氧化铝的质量百分含量为70～ 72％，氧化铁含量≤0.5wt％；
焦宝石选择特级焦宝石，其中氧化铝的质量百分含量≥43％，SiO2≤56％；
钛铝酸钙选择粒度为0.044～3mm，其中氧化铝含量为75wt％以上；
陶瓷微粉的粒度为D50＝1μm，含有≤56wt％的SiO2和43wt％左右的Al2O3，化学稳定性好、可塑性好、耐热温度高；
蜡石的粒度为1～3mm；
纯铝酸钙水泥的粒度≤180目，其氧化铝含量在70％以上，比如71wt％左右；
硅微粉的粒度为D50≤0.5μm，SiO2含量在90％以上，比如92％；
减水剂选自有机减水剂FS20、多萘核磺酸盐DNS、无机减水剂三聚磷酸钠等中的一种。
上述的石灰喷枪用耐火浇注料中，按比例称取原料和减水剂，混匀后加水搅拌，制得石灰喷枪用耐火浇注料；其中加水搅拌时间控制在2～3min。
上述制备的石灰喷枪用耐火浇注料可以在石灰喷枪上的应用，在制备石灰喷枪时，将石灰喷枪用耐火浇注料振动浇注在金属枪芯，经自然养护1～2天后即可得到；经检测，在110℃下，石灰喷枪的抗折强度≥9.7Mpa，耐压强度≥30MPa；在 1400℃下处理3h，石灰喷枪的耐压强度≥92MPa，线变化率为±0.5％。
下面结合具体的例子对本发明的石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用进一步介绍；
实施例1
如表1所示，本实施例中所提供的石灰喷枪用耐火浇注料，包括原料和减水剂；原料包括按重量百分数计的如下组分：
M70烧结莫来石：28％，粒度为0.044～5mm；
焦宝石：40％，粒度≤8mm；
钛铝酸钙：7％，粒度为0.044～3mm；
陶瓷微粉：15％，粒度为D50＝1μm；
蜡石：10％，粒度为1～3mm；
纯铝酸钙水泥：0.7％，粒度≤180目；
硅微粉：1.5％，粒度为D50≤0.5μm；
减水剂选用无机减水剂三聚磷酸钠,是原料总和的0.030wt％。
本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料中，氧化铝的质量百分含量为70～72％，氧化铁含量≤0.5wt％；
试样检测：本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料的原料和减水剂在搅拌锅中混匀后，加4.5wt的水，搅拌2～3min后，振动浇注成160×40×40mm的试样，自然养护1天后脱模。上述试样分别进行110℃×24h条件下的抗折强度(检验标准为 YB/T 5201)、耐压强度(检验标准为YB/T 5201)以及体积密度检测(YB/T 5200)、1400℃×3h条件下的耐压强度和线变化率检测(检验标准为YB/T 5203)、1000℃×5 次水冷热震后残余抗折强度(检验标准为YB/T 376)、耐火度检测(检验标准为GB/T 7322)、抗渣侵蚀性检测，具体检测结果详见表2；
实施例2
如表1所示，本实施例中所提供的石灰喷枪用耐火浇注料，包括原料和减水剂；原料包括按重量百分数计的如下组分：
M70烧结莫来石：30％，粒度为0.044～5mm；
焦宝石：38％，粒度≤8mm；
钛铝酸钙：7％，粒度为0.044～3mm；
陶瓷微粉：14％，粒度为D50＝1μm；
蜡石：10.5％，粒度为1～3mm；
纯铝酸钙水泥：1.0％，粒度≤180目；
硅微粉：1.6％，粒度为D50≤0.5μm；
减水剂选用无机减水剂三聚磷酸钠，是原料总重量的0.032wt％。
本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料中，氧化铝的质量百分含量为70～71％，氧化铁含量≤0.5wt％；
试样检测：本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料的原料和减水剂在搅拌锅中混匀后，加4.5wt的水，搅拌2～3min后，振动浇注成160×40×40mm的试样，自然养护1天后脱模。上述试样分别进行110℃×24h条件下的抗折强度(检验标准为 YB/T 5201)、耐压强度(检验标准为YB/T 5201)以及体积密度检测、1400℃×3h条件下的耐压强度和线变化率检测(检验标准为YB/T 5203)、1000℃×5次水冷热震后残余抗折强度(检验标准为YB/T 5201)、耐火度检测(检验标准为GB/T 7322)、抗渣侵蚀性检测，具体检测结果详见表2；
实施例3
如表1所示，本实施例中所提供的石灰喷枪用耐火浇注料，包括原料和减水剂；原料包括按重量百分数计的如下组分：
M70烧结莫来石：28％，粒度为0.044～5mm；
焦宝石：37％，粒度≤8mm；
钛铝酸钙：7％，粒度为0.044～3mm；
陶瓷微粉：13％，粒度为D50＝1μm；
蜡石：11％，粒度为1～3mm；
纯铝酸钙水泥：1.2％，粒度≤180目；
硅微粉：1.7％，粒度为D50≤0.5μm；
减水剂选用无机减水剂三聚磷酸钠，是原料的0.034wt％。
本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料中，氧化铝的质量百分含量为70～72％，氧化铁含量≤0.5wt％
试样检测：本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料的原料和减水剂在搅拌锅中混匀后，加4.5wt的水，搅拌2～3min后，振动浇注成160×40×40mm的试样，自然养护1天后脱模。上述试样分别进行110℃×24h条件下的抗折强度(检验标准为 YB/T 5201)、耐压强度(检验标准为YB/T 5201)以及体积密度检测、1400℃×3h条件下的耐压强度和线变化率检测(检验标准为GB/T 5988)、1000℃×5次水冷热震后残余抗折强度(检验标准为YB/T 5201)、耐火度检测(检验标准为GB/T 7322)、抗渣侵蚀性检测，具体检测结果详见表2；
实施例4
如表1所示，本实施例中所提供的石灰喷枪用耐火浇注料，包括原料和减水剂；原料包括按重量百分数计的如下组分：
M70烧结莫来石：29％，粒度为0.044～5mm；
焦宝石：36％，粒度≤8mm；
钛铝酸钙：6％，粒度为0.044～3mm；
陶瓷微粉：12％，粒度为D50＝1μm；
蜡石：11.5％，粒度为1～3mm；
纯铝酸钙水泥：0.8％，粒度≤180目；
硅微粉：1.8％，粒度为D50≤0.5μm；
减水剂选用无机减水剂三聚磷酸钠，是原料的0.036wt％。
本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料中，氧化铝的质量百分含量为70～73％，氧化铁含量≤0.5wt％；
试样检测：本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料的原料和减水剂在搅拌锅中混匀后，加4.5wt的水，搅拌2～3min后，振动浇注成160×40×40mm的试样，自然养护1天后脱模。上述试样分别进行110℃×24h条件下的抗折强度(检验标准为 YB/T 5201)、耐压强度(检验标准为YB/T 5201)以及体积密度检测、1400℃×3h条件下的耐压强度和线变化率检测(检验标准为GB/T 5988)、1000℃×5次水冷热震后残余抗折强度(检验标准为YB/T 5201)、耐火度检测(检验标准为GB/T 7322)、抗渣侵蚀性检测，具体检测结果详见表2；
实施例5
如表1所示，本实施例中所提供的石灰喷枪用耐火浇注料，包括原料和减水剂；原料包括按重量百分数计的如下组分：
M70烧结莫来石：30％，粒度为0.044～5mm；
焦宝石：35％，粒度≤8mm；
钛铝酸钙：5％，粒度为0.044～3mm；
陶瓷微粉：11％，粒度为D50＝1μm；
蜡石：12％，粒度为1～3mm；
纯铝酸钙水泥：0.9％，粒度≤180目；
硅微粉：1.9％，粒度为D50≤0.5μm；
减水剂选用无机减水剂三聚磷酸钠，是原料的0.038wt％。
本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料中，氧化铝的质量百分含量为70～74％，氧化铁含量≤0.5wt％；
试样检测：本实施例中的石灰喷枪用耐火浇注料的原料和减水剂在搅拌锅中混匀后，加4.5wt的水，搅拌2～3min后，振动浇注成160×40×40mm的试样，自然养护1天后脱模。上述试样分别进行110℃×24h条件下的抗折强度(检验标准为 YB/T 5201)、耐压强度(检验标准为YB/T 5201)以及体积密度检测、1400℃×3h条件下的耐压强度和线变化率检测(检验标准为GB/T 5988)、1000℃×5次水冷热震后残余抗折强度(检验标准为YB/T 5201)、耐火度检测、抗渣侵蚀性检测，具体检测结果详见表2；
对比例
本对比中采用3系不锈钢作为石灰喷枪，然后进行110℃×24h条件下的抗折强度(检验标准为YB/T 5201)、耐压强度(检验标准为YB/T 5201)以及体积密度检测、1400℃×3h条件下的耐压强度和线变化率检测(检验标准为GB/T 5988)、1000℃×5次水冷热震后残余抗折强度(检验标准为YB/T 376)、耐火度检测(检验标准为 GB/T 7322)、抗渣侵蚀性检测，具体检测结果详见表2；
表1实施例1～5中制备的石灰喷枪用耐火浇注料的组分及配比(wt％)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
M70烧结莫来石 28 30 28 29 30
特级焦宝石 40 38 37 36 35
钛铝酸钙 7 5 7 6 5
陶瓷微粉 15 14 13 12 11
蜡石 10 10.5 11 11.5 12
纯铝酸钙水泥 0.7 1 1.2 0.8 0.9
硅微粉 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
减水剂(外加) 0.03 0.04 0.05 0.06 0.06
表2实施例1～5试样的性能
Figure RE-GDA0002996375220000081
Figure RE-GDA0002996375220000091
结合表2和实施例1～5以及对比例可知，实施例的综合性能较好，尤其是1400℃×3h条件下的耐压强度和1000℃→5次水冷处理后的热震性能远优于对比例；实施例1～5的试样的耐火度高于对比例中的3系不锈钢管(熔点是1398～1454)，且实施例1～5中的抗渣侵蚀性也远远优于对比例中的3系不锈钢管。
由此可见，本发明的石灰喷枪用耐火浇注料及其制备方法、应用，通过加入减水剂，降低了浇注料的施工加水量，优化了产品的施工性能及综合性能，加入5～ 7wt％的钛铝酸钙，使浇注体在1000℃～1100℃时产生膨胀，用来抵消枪芯在此温度下的膨胀，减少枪体的开裂和剥落，通过加入特级焦宝石、烧结莫来石保证耐火浇注料中氧化铁含量极低，极大地提高了产品的抗热震稳定性，通过蜡石颗粒、陶瓷微粉及硅微粉的添加改善了产品的抗渣性，从而使得石灰喷枪用耐火浇注料寿命由原来的20炉次左右提升到了60炉次左右，是原来寿命的3倍；因此石灰喷枪用耐火浇注料制备的石灰喷枪在1350～1400℃温度下，能够具有良好的高温力学强度、抗热震稳定性、抗渣侵蚀性，从而大大提高石灰喷枪得使用寿命。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种石灰喷枪用耐火浇注料，其特征在于，包括原料和减水剂；
所述原料包括按重量百分数计的如下组分：
M70烧结莫来石：28～30％；
焦宝石：35～40％；
钛铝酸钙：5～7％；
陶瓷微粉：11～15％；
蜡石：10～12％；
纯铝酸钙水泥：0.7～1.2％；
硅微粉：1.5～2.0％；
所述减水剂选用无机减水剂三聚磷酸钠，为所述原料的0.03～0.06wt％，所述M70烧结莫来石的粒度为0.044～5mm；
所述焦宝石为特级焦宝石，其粒度≤8mm；
所述钛铝酸钙的粒度为0.044～3mm；
所述陶瓷微粉的粒度为D50＝1μm；
所述蜡石的粒度为1～3mm；
所述纯铝酸钙水泥的粒度≤180目；
所述硅微粉的粒度为D50≤0.5μm，
所述石灰喷枪用耐火浇注料应用在石灰喷枪上，在1400℃下处理3h，所述石灰喷枪的耐压强度≥92MPa，线变化率为±0.5％。
2.根据权利要求1所述的石灰喷枪用耐火浇注料，其特征在于，所述原料中氧化铁含量≤0.5wt％，氧化铝含量为≥50wt％。
3.一种根据权利要求1～2任一项所述的石灰喷枪用耐火浇注料的制备方法，其特征在于，按比例称取原料和减水剂，混匀后加水搅拌，制得所述石灰喷枪用耐火浇注料。
4.根据权利要求3所述的石灰喷枪用耐火浇注料的制备方法，其特征在于，控制搅拌时间为2～3min。
5.一种根据权利要求1～2任一项所述的石灰喷枪用耐火浇注料在石灰喷枪上的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在110℃下处理24h，所述石灰喷枪的抗折强度≥9.7Mpa，耐压强度≥30MPa。
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