專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高爐造壁壓入料及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的特種耐火材料及其工藝，具體為一種 液態(tài)壓入材料及其制備工藝，主要用于高爐冷卻壁的修補(bǔ)。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)60年代近代高爐開(kāi)工以來(lái)，不斷推進(jìn)高爐大型化。我國(guó)是產(chǎn)鋼大國(guó)，鋼 鐵產(chǎn)量多年穩(wěn)居世界首位。為了延長(zhǎng)高爐壽命，提高高爐安全系數(shù)，避免意外事故，保證工 作人員的人身安全，確保爐況順行，對(duì)高爐維修手段的要求越來(lái)越迫切。因此，延長(zhǎng)高爐壽 命、研究高爐長(zhǎng)壽新工藝、新材料成為一項(xiàng)重要的課題。研制高爐造壁壓入料的目標(biāo)是制造出高性能的高爐修補(bǔ)材料，不僅施工方便，而 且必須使產(chǎn)品具有a)適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性；b)適當(dāng)?shù)墓袒瘻囟群凸袒瘯r(shí)間；c)與殘磚良好的結(jié)合強(qiáng)度；d)造襯后良好的強(qiáng)度和抗沖刷性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，其提出的高爐造壁壓入料使用了改良的 硅酸鹽結(jié)合劑，且其提出制造工藝采用顆粒的合理級(jí)配，所獲得的液態(tài)壓入材料使壓入率 達(dá)到90%以上。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明涉及的高爐造壁壓入料配方技術(shù)方案 包括粉料及其結(jié)合劑，其中結(jié)合劑占高爐造壁壓入料總質(zhì)量百分比20-23%，所述粉料的組 分及各組分占粉料總質(zhì)量百分比采用礬土作為骨料，其質(zhì)量百分比57-62% ；采用氧化鋁細(xì)粉作為基質(zhì)料，其質(zhì)量百分比為35-40% ；微量的Na2SiF6作為硬化劑，其質(zhì)量百分比0. 1-0. 25% ；復(fù)合添加劑，其質(zhì)量百分比0. 2-0. 3% ；以木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)物質(zhì)為增強(qiáng)劑，其質(zhì)量百分比1-2% ；余量為雜質(zhì)；所述結(jié)合劑包括硅酸鹽以及用以改性的酚醛樹(shù)脂，其中加入的酚醛樹(shù)脂占結(jié)合劑 百分比30-35%。用于調(diào)和上述粉料獲得高爐造壁壓入料，占高爐造壁壓入料總質(zhì)量百分比 20-23%。本發(fā)明另涉及的高爐造壁壓入料制造工藝，其技術(shù)方案包括步驟為首先，粉料的配制在混煉設(shè)備中加入57-62%的礬土骨料，35-40%的基質(zhì)料；然 后再外加0. 1-0. 25%的硬化劑，0. 2-0. 3%的添加劑，1-2%的增強(qiáng)劑；在溫度為5_25°C的 條件下混煉5-8分鐘。
接著，改性結(jié)合劑的配制調(diào)整硅酸鹽到合適的粘度(0. 008-0. OlPa. S)和比重 (1. 25-1. 35g/cm3)；將硅酸鹽加熱到150-200°C，加入一定比例酚醛樹(shù)脂占結(jié)合劑百分比 30-35%。最后，將配制好的粉料以及改性后的結(jié)合劑兩者混合均勻，其中改性后的結(jié)合劑 占高爐造壁壓入料總質(zhì)量百分比20-23%，最終得到液態(tài)的高爐造壁壓入料。所述骨料使粉料的Al2O3含量達(dá)到70%以上，增加了產(chǎn)品高爐造壁壓入料的抗侵 蝕能力，且對(duì)產(chǎn)品的高溫強(qiáng)度有利。所述復(fù)合添加劑，主要選擇聚磷酸鹽類(lèi)物質(zhì)(如三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉)、糖蜜 類(lèi)、NNO減水劑。優(yōu)選聚磷酸鹽類(lèi)物質(zhì)。所述結(jié)合劑，其粘度保證了壓入施工的順利進(jìn)行，其固化溫度(70_120°C )能夠有 效防止出現(xiàn)“因固化溫度過(guò)低，在損蝕容積較大的情況下，固化時(shí)間過(guò)短，不利于后續(xù)壓入； 因固化溫度過(guò)高，在損蝕容積較小的情況下，固化時(shí)間又過(guò)長(zhǎng)，修補(bǔ)材料易流失”的現(xiàn)象。為確保高爐造壁壓入料具有良好的理化性能1)按最致密堆積顆粒組成原理設(shè)計(jì)配方顆粒級(jí)配采用Andreassen方程理論，使 顆粒間互為填充而無(wú)空隙，達(dá)到最大的堆積密度，結(jié)合劑用量適中而達(dá)到潤(rùn)滑顆粒且能自 由流動(dòng)的目的。這樣不僅方便施工，還能保證高爐造壁壓入料在壓入后與殘磚有良好的結(jié) 合強(qiáng)度。因此，粉料配方中，選擇顆粒與細(xì)粉的比例為6 4左右，其中顆粒按粗細(xì)粗顆粒 和細(xì)顆粒各占35-40%，中顆粒占20-30%。2)開(kāi)展系統(tǒng)試驗(yàn)，積累工藝參數(shù)；a.結(jié)合劑的加入量控制在25-30%，在施工過(guò)程中邊攪拌邊加入；b.通過(guò)眾多添加劑的試驗(yàn)，使造壁壓入料具有較好的流動(dòng)度和粘結(jié)抗折強(qiáng)度。在 試驗(yàn)中，主要選擇聚磷酸鹽類(lèi)物質(zhì)(如三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉)、糖蜜類(lèi)、NNO減水劑。通 過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，在產(chǎn)品中加入磷酸鹽類(lèi)物質(zhì)較好，最佳加入量為0. 2-0. 3%。按照此含量加入 后，混合料的流動(dòng)性較好，能獲得較高的密度和強(qiáng)度。c.增強(qiáng)劑對(duì)性能影響的試驗(yàn)在試驗(yàn)中設(shè)計(jì)3個(gè)配方，增強(qiáng)劑的加入量分別為 0%、2%、4%，通過(guò)檢測(cè)材料的強(qiáng)度，得出最佳的增強(qiáng)劑加入量為2%左右，優(yōu)選1-2%。d.混煉時(shí)間試驗(yàn)；通過(guò)對(duì)造壁料流動(dòng)性持續(xù)時(shí)間的測(cè)試，得出該產(chǎn)品的混煉時(shí)間 為5-8分鐘。本發(fā)明另外簡(jiǎn)單公開(kāi)了其壓入造壁的方法在高爐休風(fēng)后，通過(guò)泵送管道對(duì)高爐 損壞的紅熱點(diǎn)進(jìn)行壓入造壁。在高爐內(nèi)襯不規(guī)則破損后，對(duì)內(nèi)襯局部損壞嚴(yán)重的部位，采用 此“點(diǎn)維修技術(shù)”可有效地進(jìn)行局部重新造襯，消除爐殼紅熱點(diǎn)。由于本發(fā)明高爐造壁壓入 料產(chǎn)品的粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)中普通泵送壓入的耐火材料，高粘度可確保耐火材料壓入 后是在爐料和內(nèi)襯間鋪開(kāi)，從而起到造襯作用。從根本上避免了壓入料進(jìn)入爐內(nèi)，不能有效 造襯，反而進(jìn)入爐料中的問(wèn)題。由于本發(fā)明高爐造壁壓入料的高粘度，要求施工設(shè)備具有較 高的壓力，一般在4兆帕左右，以確保施工的正常進(jìn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果通過(guò)對(duì)高爐爐身冷卻壁耐材的損壞 機(jī)理及高爐爐外壓入護(hù)爐的原理分析，根據(jù)高爐爐身冷卻壁的原始爐襯和爐內(nèi)溫度，本發(fā) 明骨料選擇具有硬度高、耐磨性好、耐侵蝕的高鋁材質(zhì)；結(jié)合劑采用由樹(shù)脂改性的硅酸鹽， 使壓入料具有好的流動(dòng)性，壓入率達(dá)90% ；添加微量硬化劑使壓入爐內(nèi)的壓入料在爐內(nèi)溫度的作用下與爐內(nèi)殘留爐襯緊密結(jié)合并快速硬化，起到冷卻壁的維修和再造功能。在結(jié)合劑中加入30-35%的改良物質(zhì)酚醛樹(shù)脂，以提高結(jié)合劑在高溫下的使用性 能，從而提高壓入料在壓入后的強(qiáng)度。改良后的結(jié)合劑，其粘度為0. 02Pa. S，PH值為9_10， 比重1. 30-1. 35g/cm3,以保證結(jié)合劑質(zhì)量的穩(wěn)定。本發(fā)明液態(tài)壓入材料，具有維修工期短、 速度快、效率高、投資少、效果好的特點(diǎn)。具體指標(biāo)為1)壓入率高改良后的壓入料壓入率達(dá)到90%以上；2)耐壓強(qiáng)度高25· 5Mpa ；3)壓入速度快通常壓入1噸造壁料只需25分鐘左右，而壓入本產(chǎn)品只需要10分 /噸，比目前各用戶(hù)的壓入速度快，大大提高了維修效率。4)粘度高本產(chǎn)品的粘度通常能達(dá)到0. 02Pa · S。這個(gè)粘度不僅是產(chǎn)品具有良好 的流動(dòng)性(約180mm左右)保證產(chǎn)品能夠在4Mpa的壓力下被壓入，還能保證產(chǎn)品在壓入后 與殘磚良好結(jié)合，提高壓入效果。5)烘干抗折強(qiáng)度10. 2Mpa ；6)常溫粘結(jié)抗折強(qiáng)度6. 6Mpa ；7)氧化鋁含量73. 25%。
具體實(shí)施例方式以下是對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明所述實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提 下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1本實(shí)施例是在以下事實(shí)條件和技術(shù)要求條件下實(shí)施的(1)在混煉設(shè)備中加入57%的礬土骨料，40%的氧化鋁細(xì)粉；然后再外加0. 的 硬化劑，0. 2%的復(fù)合添加劑(選擇NNO減水劑)，1 %的增強(qiáng)劑，余量為雜質(zhì)。(2)在室內(nèi)溫度為5°C的條件下混煉5分鐘。粉料配制完成。(3)調(diào)整硅酸鹽的粘度到0. 008Pa. S，密度為1. 25g/cm3 ；將硅酸鹽加熱到150°C， 加入30%的改性物質(zhì)酚醛樹(shù)脂(改性物質(zhì)占結(jié)合劑百分比例)；攪拌使之均與混合，冷卻。 結(jié)合劑準(zhǔn)備完成。(4)將混合好的粉料加入20%的改性硅酸鹽結(jié)合劑(結(jié)合劑占成品總量百分比)， 在室內(nèi)溫度為5°C的條件下混合5分鐘；(5)使用振動(dòng)棒將混煉好的混合料振平，直至表面泛漿；(6)在溫度為5°C、濕度為60%的條件下自固成型可脫模；(7)自然養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，至澆注體出現(xiàn)強(qiáng)度。本實(shí)施例粉料配方中，選擇顆粒與細(xì)粉的比例為1. 6，其中顆粒按粗細(xì)粗顆粒和 細(xì)顆粒各占35%，中顆粒占30%。混合好的粉料顆粒間互為填充而無(wú)空隙，再加入改性結(jié) 合劑(加入30%的酚醛樹(shù)脂用以改性)，此結(jié)合劑用量達(dá)到潤(rùn)滑顆粒且能自由流動(dòng)的目的。 這樣不僅方便施工，還能保證高爐造壁壓入料在壓入后與殘磚有良好的結(jié)合強(qiáng)度。本實(shí)施例工藝制備的產(chǎn)品高爐造壁壓入料具有一定的流動(dòng)度(180mm)，較好的耐 壓強(qiáng)度(24. 5MPa)，較好的抗折強(qiáng)度(10. IMPa)，滿(mǎn)足鋼廠的使用要求。實(shí)施例2
本實(shí)施例是在以下事實(shí)條件和技術(shù)要求條件下實(shí)施的(1)在混煉設(shè)備中加入62%的礬土骨料，35%的氧化鋁細(xì)粉；然后再外加0. 15% 的硬化劑，0. 3%的復(fù)合添加劑(選擇六偏磷酸鈉)，1. 5%的增強(qiáng)劑，余量為雜質(zhì)。(2)在室外溫度為25°C的條件下混煉8分鐘。粉料配制完成。(3)調(diào)整硅酸鹽的粘度到0. OlPa. S，密度為1. 35g/cm3 ；將硅酸鹽加熱到200°C，加 入一定比例35%的改性物質(zhì)酚醛樹(shù)脂(改性物質(zhì)占結(jié)合劑百分比例)；攪拌使之均與混合， 冷卻。結(jié)合劑準(zhǔn)備完成。(4)將混合好的粉料加入23%的改性硅酸鹽結(jié)合劑(結(jié)合劑占成品總量百分比)， 在室外溫度為25°C的條件下混合8分鐘；(5)使用振動(dòng)棒將混煉好的混合料振平，直至表面泛漿；(6)在溫度為25°C、濕度為60%的條件下自固成型可脫模；(7)自然養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，至澆注體出現(xiàn)強(qiáng)度。本實(shí)施例粉料配方中，選擇顆粒與細(xì)粉的比例為1. 4，其中顆粒按粗細(xì)粗顆粒和 細(xì)顆粒各占40%，中顆粒占20 %?；旌虾玫姆哿项w粒間互為填充而無(wú)空隙，再加入改性結(jié) 合劑(加入35%的酚醛樹(shù)脂用以改性)，此結(jié)合劑用量達(dá)到潤(rùn)滑顆粒且能自由流動(dòng)的目的。 這樣不僅方便施工，還能保證高爐造壁壓入料在壓入后與殘磚有良好的結(jié)合強(qiáng)度。本實(shí)施例工藝制備的產(chǎn)品具有一定的流動(dòng)度(182mm)，較好的耐壓強(qiáng)度(24MPa)， 較好的抗折強(qiáng)度(10. OMPa)，滿(mǎn)足鋼廠的使用要求。實(shí)施例3本實(shí)施例是在以下事實(shí)條件和技術(shù)要求條件下實(shí)施的(1)在混煉設(shè)備中加入60%的礬土骨料，37. 5%的氧化鋁細(xì)粉；然后再外加 0. 25%的硬化劑，0. 25%的復(fù)合添加劑(三聚磷酸鈉)，2%的增強(qiáng)劑。(2)在室外溫度為15°C的條件下混煉6. 5分鐘。粉料配制完成。(3)調(diào)整硅酸鹽的粘度到0. 009Pa. S，密度為1. 28g/cm3 ；將硅酸鹽加熱到180°C， 加入一定比例32%的改性物質(zhì)酚醛樹(shù)脂(改性物質(zhì)占結(jié)合劑百分比例)；攪拌使之均與混 合，冷卻。結(jié)合劑準(zhǔn)備完成。(4)將混合好的粉料加入21. 9%的改性硅酸鹽結(jié)合劑(結(jié)合劑占成品總量百分 比)，在室外溫度為15°C的條件下混合6. 5分鐘；(5)使用振動(dòng)棒將混煉好的混合料振平，直至表面泛漿；(6)在溫度為15°C、濕度為60%的條件下自固成型可脫模；(7)自然養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，至澆注體出現(xiàn)強(qiáng)度。本實(shí)施例粉料配方中，選擇顆粒與細(xì)粉的比例為6 4 (S卩1.5)，其中顆粒按粗細(xì) 粗顆粒占36 %，細(xì)顆粒占38 %，中顆粒占26 %?；旌虾玫姆哿项w粒間互為填充而無(wú)空隙，再 加入改性結(jié)合劑(加入32%的酚醛樹(shù)脂用以改性)，此結(jié)合劑用量達(dá)到潤(rùn)滑顆粒且能自由 流動(dòng)的目的。這樣不僅方便施工，還能保證高爐造壁壓入料在壓入后與殘磚有良好的結(jié)合 強(qiáng)度。本實(shí)施例工藝制備的產(chǎn)品具有一定的流動(dòng)度(185mm)，較好的耐壓強(qiáng)度 (25. 5MPa)，較好的抗折強(qiáng)度(10. 2MPa)，滿(mǎn)足鋼廠的使用要求。以上各實(shí)施例制備的高爐造壁壓入料產(chǎn)品，經(jīng)上海寶冶建設(shè)有限公司中心檢測(cè)，達(dá)到和超過(guò)用于高爐冷卻壁的修補(bǔ)的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。各項(xiàng)理化性能均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)值
權(quán)利要求
一種高爐造壁壓入料，其特征在于，包括粉料及其結(jié)合劑，其中結(jié)合劑占高爐造壁壓入料總質(zhì)量百分比20 23％，所述粉料的組分及各組分占粉料總質(zhì)量百分比采用礬土作為骨料，其質(zhì)量百分比57 62％；采用氧化鋁細(xì)粉作為基質(zhì)料，其質(zhì)量百分比為35 40％；Na2SiF6作為硬化劑，其質(zhì)量百分比0.1 0.25％；復(fù)合添加劑，其質(zhì)量百分比0.2 0.3％；以木質(zhì)素磺酸鹽類(lèi)物質(zhì)為增強(qiáng)劑，其質(zhì)量百分比1 2％；余量為雜質(zhì)；所述結(jié)合劑包括硅酸鹽以及用以改性的酚醛樹(shù)脂，其中加入的酚醛樹(shù)脂占結(jié)合劑百分比30 35％。
2.如權(quán)利要求1所述的壓入料，其特征在于，所述復(fù)合添加劑為聚磷酸鹽類(lèi)物質(zhì)、糖蜜 類(lèi)、NNO減水劑。
3.如權(quán)利要求2所述的壓入料，其特征在于，所述聚磷酸鹽類(lèi)物質(zhì)為三聚磷酸鈉、六偏 磷酸鈉。
4.一種如權(quán)利要求1所述的高爐造壁壓入料的制造工藝，其特征在于，包括步驟為 首先，粉料的配制在混煉設(shè)備中加入57-62%的礬土骨料，35-40%的基質(zhì)料；然后再外加0. 1-0. 25%的硬化劑，0. 2-0. 3%的添加劑，1-2%的增強(qiáng)劑；在溫度為5_25°C的條件 下混煉5-8分鐘；接著，改性結(jié)合劑的配制調(diào)整硅酸鹽到合適的粘度0. 008-0. OlPa. S和比重 1. 25-1. 35g/cm3 ；將硅酸鹽加熱到150-200°C，加入酚醛樹(shù)脂占結(jié)合劑百分比30-35% ；最后，將配制好的粉料以及改性后的結(jié)合劑兩者混合均勻，其中改性后的結(jié)合劑占高 爐造壁壓入料總質(zhì)量百分比20-23%，最終得到液態(tài)的高爐造壁壓入料。
5.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，所述粉料其顆粒與細(xì)粉的比例為1.4-1.6， 其中顆粒按粗細(xì)粗顆粒和細(xì)顆粒各占35-40%，中顆粒占20-30%。
全文摘要
一種高爐造壁壓入料及其制造工藝，屬于無(wú)機(jī)非金屬特種耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，主要用于高爐冷卻壁的修補(bǔ)。高爐造壁壓入料包括粉料及其結(jié)合劑，其中粉料組分為礬土作為骨料57-62％；基質(zhì)料35-40％；Na2SiF6作為硬化劑0.1-0.25％；復(fù)合添加劑0.2-0.3％，等；所述結(jié)合劑包括硅酸鹽以及用以改性的酚醛樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂占結(jié)合劑百分比30-35％。高爐造壁壓入料的制造工藝為首先，粉料的配制；接著，改性結(jié)合劑的配制；最后，將配制好的粉料以及改性后的結(jié)合劑兩者混合均勻。本發(fā)明液態(tài)壓入材料具體指標(biāo)為1)壓入率高改良后的壓入料壓入率達(dá)到90％以上；2)耐壓強(qiáng)度高25.5MPa；3)壓入速度快只需要10分/噸。4)粘度高通常能達(dá)到0.02Pa·S。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101941844SQ200910054429
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者卓龍妙, 薛娜, 譚平芳, 陸潔 申請(qǐng)人:上海盛江特種耐火材料有限公司