專利名稱：主溝自流防爆澆注料及其施工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料及其施工方法，具體的說是主溝自流防爆澆注料及其施工方法。
背景技術：
現代大型高爐出鐵溝一般都是采用低水泥結合Al2O3-SiC-C質低水泥澆注料，該材料使用安全，壽命長，消耗少，施工維修方便，是高爐穩(wěn)產、順產的重要保證。但該材料的最大問題是澆注后養(yǎng)護、烘烤時間長，不能進行快速烘烤，否則會引起爆裂，降低材料強度及使用壽命。而對于雙鐵口、單鐵口的中、小型高爐，其主溝需進行快速修補，施工時間短， 因此不可能保證一般澆注料施工所需要的養(yǎng)護、烘烤時間，所以，目前的雙鐵口、單出鐵口的中、小型高爐鐵溝一般還是采用浙青或樹脂結合Al2O3-SiC-C質免烘烤搗打料搗打主溝內襯。搗打料搗打施工后不必烘烤或略加短時間烘烤即可立即直接過鐵水，可以滿足中、 小高爐的使用工藝要求。但因為搗打的溝襯耐火材料一般只是溝底表面一層相對密實，而表層以下及溝幫部位都很疏松，不耐沖刷，因此搗打料存在使用壽命太短的問題，一般只有 1 7天，最短的甚至1班一修。因此，搗打料搗制的單鐵口高爐爐前鐵鉤維護工人勞動強度太大，且高熱的環(huán)境又造成很多不安全因素，還有浙青與樹脂的煙塵有毒有害問題。因此，研制出一種能在熱態(tài)下施工、快速升溫烘烤而不爆裂的澆注料對減輕中、小型高爐爐前勞動強度，改善施工環(huán)境具有重大意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種成本低、組分簡單、施工方法簡單、烘烤時間短、抗沖刷性能好、壽命長的主溝自流防爆澆注料。本發(fā)明的另一目的是提供上述澆注料的施工方法。本發(fā)明澆注料由下述重量百分比的原料組成電熔低碳棕剛玉60 80、碳化硅 15 30、結合劑1 3、超微粉2 7、抗氧化劑0.2 2. 2、防爆劑0. 1 1.55、減水劑 0. 1 0. 25。所述的防爆劑為金屬Al粉及防爆纖維的混合物。所述金屬Al粉與防爆纖維的混合質量比為2 4 1。所述金屬Al粉中粒徑粒徑A占20 35%，粒徑B占65 80 %，其中粒徑74 μ <八彡300口，粒徑8彡74口，優(yōu)選八B的重量比為1 2 所述超微粉為Al2O3微粉、SiO2微粉及碳化硅微粉的混合物，其重量比為3 2 2 1 1。所述電熔低碳棕剛玉由C、D、E三種粒度組成為8mm彡C > 5mm的占20 50% 質量百分數、5mm彡D > 3mm的占20 30%質量百分數、E彡3mm的占20 50%質量百分數(優(yōu)選30 50%)。所述碳化硅由F、G、H三種粒度組成為1mm彡F > 0. 074mm的占40 60%、0. 074mm 彡 G > 0. 045mm 的占 20 40%、H 彡 0. 045mm 的占 10 30%。所述結合劑優(yōu)選為純鋁酸鈣水泥。所述的抗氧化劑為金屬Si粉與B4C微粉的混合物，二者混合重量比為9 11 1。上述百分數為重量百分數。上述主溝自流防爆澆注料的施工方法包括下述步驟1)將權利要求1 9任一項澆注料加入強制式攪拌機內進行攪拌，并加入澆注料重量5 5. 5%的水攪拌均勻，然后將其連續(xù)澆注于主鐵溝溝底及溝襯，自流成型，無需振動；2)主溝澆注成型后，常溫固化0. 5 1小時后脫模。脫模后澆注料表面平整、無裂紋；3)澆注料脫模后即以400°C的溫度烘烤0. 5小時，再以800°C的溫度進行大火烘烤 2 3小時后即可投入使用。為了減少澆注后的烘烤時間，就必需提高澆注料的防爆性能，發(fā)明人研究發(fā)現在防爆劑中在使用常規(guī)的防爆纖維的基礎上，添加金屬Al粉，可以利用其水化反應，施工時在澆注料中產生氣體通道，有利于快速烘烤過程中水蒸汽的擴散。同時金屬Al粉與水反應的過程還會產生大量的熱量，能夠有效促進澆注料的快速硬化。所述的防爆劑中金屬Al 粉、防爆纖維按重量比2 4 1混合，最好為3 1，該比例不可過高，高過則烘烤時金屬Al粉水化時排放的氣體多，易導致裂紋的產生，過低則氣孔少，澆注料防爆性能差，此外有機纖維的增多影響澆注料的流動性；進一步的，金屬Al粉最好以兩種粒度的混合形式存在，其中粒度A(彡300μ > 74μ)占金屬Al粉總重量的20 35%，余量粒度為彡74μ， 使用時需先進行預混合，保證兩者分散均勻。其作用機理為大粒徑金屬Al粉周圍分布一圈小粒徑的金屬Al粉，如此，烘烤過程中可避免單一大粒徑時水化形成氣孔分布不均勻，或單一小粒徑時局部蒸汽壓大，水蒸汽不能及時排出而導致的爆裂。所述的結合劑為純鋁酸鈣水泥，其硬化時間范圍為0. 5 2小時。采用純鋁酸鈣水泥結合的Al2O3-SiC-C質澆注料，可大大減少施工過程中浙青、樹脂產生的有害氣體、改善施工環(huán)境和爐前勞動強度；其次，該水泥硬化時間較快，澆注料強度高，可進行快速烘烤而不爆裂。所述的超微粉為活性Al2O3微粉、SiO2微粉、碳化硅微粉的混合物，優(yōu)選其重量比為3 2 2 1 1，采用混合超微粉可進一步提高澆注料致密度、流動性，減輕施工強度。所述的抗氧化劑為金屬Si粉與B4C微粉的混合物，二者比例為9 11 1。金屬 Si粉、B4C微粉在高溫使用過程中，二者氧化生成Si02、B2O3低熔物，可堵塞氣孔，提高材料致密度，其次，生成Si02、B203低熔物還可與Al2O3反應，生成2A1203 · 3Si02、9Al203 · 2B203柱狀晶須，起到增韌作用，提高材料強度。所述的減水劑為三聚磷酸鈉、萘磺酸鹽甲醛縮合物、聚羧酸鹽中的至少兩種的任意組合。采用不同的高效減水劑復合使用，可提高澆注料流動性。本發(fā)明澆注料流動性好、能在高溫條件下施工，硬化時間短、能快速脫模、高溫烘烤不爆裂，與普通澆注料及搗打料相比，施工方法簡單，可大大降低了工人勞動強度，改善工作環(huán)境，能應用于2500m3及以下雙鐵口或單鐵口的中小型高爐，在武鋼2500m3雙鐵口高爐使用取得了非常滿意的效果，主溝在不修補的條件下一次性通鐵量達到20萬噸，具有廣闊的市場前景。
具體實施例方式實施例1 原料組成(重量份數)電熔低碳棕剛玉60、碳化硅30、結合劑3、超微粉7、抗氧化劑0. 2、防爆劑1. 55、減水劑0. 25。其中，電熔低碳棕剛玉粒徑組成為(質量百分數)8mm彡C > 5mm的占40%質、 5mm彡D > 3mm的占20%、E彡3mm的占40% ；碳化硅粒徑組成為(質量百分數)Imm彡F
>0. 074mm 的占 50%、0. 074mm 彡 G > 0. 045mm 的占 40%、H 彡 0. 045mm 的占 10% ；超微粉為Al2O3微粉、SiO2微粉、碳化硅微粉的混合物，其重量比為3 2 1;抗氧化劑中金屬Si 粉與B4C微粉的質量比為10 1 ；防爆劑中金屬Al粉、防爆纖維重量比為3 1，其中Al粉組成為(重量百分數)，粒徑A占35%，粒徑B占65%，其中粒徑74μ < A彡300 μ，粒徑 B <74 μ，Α與B的粒徑比為1 2;減水劑為三聚磷酸鈉與萘磺酸鹽甲醛縮合物，二者質量比為1 2?；旌蠑嚢钑r超微粉、抗氧化劑、防爆劑先進行預混合，然后加入其它組分混合， 使每種原料分散均勻，防止偏析。施工工藝將上述混合均勻的澆注料送進強制攪拌機，加入澆注料重量4. 5% 5. 5 %的水，充分攪拌均勻后，澆注于主溝內，使其自流成型，無需振動，以免澆注料分層，澆注時要連續(xù)澆注，避免間斷澆注，防止前后澆注料因時間差異大而產生硬化分層；主溝澆注成型后，常溫固化0. 5 1小時后脫模，脫模后澆注料表面平整、無裂紋；主溝脫模后，立即進行烘烤，采用高爐煤氣通氧烘烤，火焰溫度為400°C，烘烤0. 5 Ih后開大火烘烤，溫度約 800°C，烘烤時間2 池，烘烤時主溝需加蓋保溫，烘烤完后即可投入使用。實施例2 原料組成(重量份數)電熔低碳棕剛玉70、碳化硅20、結合劑2、超微粉5、抗氧化劑0.5、防爆劑1、減水劑0.2。其中，電熔低碳棕剛玉粒徑組成為(質量百分數)8mm彡C > 5mm的占20%質、 5mm彡D > 3mm的占30%、E彡3_的占50% ；碳化硅粒徑組成為(質量百分數)1mm彡F
>0. 074mm 的占 60%、0. 074mm 彡 G > 0. 045mm 的占 20%、H 彡 0. 045mm 的占 20% ；超微粉為Al2O3微粉、SiO2微粉、碳化硅微粉的混合物，其重量比為2 1 1;抗氧化劑中金屬Si 粉與B4C微粉的質量比為9 1 ；防爆劑中金屬Al粉、防爆纖維重量比為2 1，其中Al粉組成為(重量百分數)，粒徑A占20%，粒徑B占80%，其中粒徑74 μ < A彡300 μ，粒徑 B <74 μ，Α與B的粒徑比為1 3;減水劑為三聚磷酸鈉與萘磺酸鹽甲醛縮合物，二者質量比為1 3。施工方法同實施例1.實施例3 原料組成(重量份數)電熔低碳棕剛玉80、碳化硅15、結合劑1、超微粉2、抗氧化劑2. 2、防爆劑0. 1、減水劑0. 1。其中，電熔低碳棕剛玉粒徑組成為(質量百分數)8mm彡C > 5mm的占30%質、 5mm彡D > 3mm的占40%、E彡3mm的占30% ；碳化硅粒徑組成為(質量百分數)Imm彡F> 0. 074mm 的占 40%、0. 074mm 彡 G > 0. 045mm 的占 30%、H 彡 0. 045mm 的占 30%;超微粉為Al2O3微粉、SiO2微粉、碳化硅微粉的混合物，其重量比為3 2 1;抗氧化劑中金屬Si 粉與B4C微粉的比例為11 1 ；防爆劑中金屬Al粉、防爆纖維重量比為4 1，其中Al粉組成為(重量百分數)，粒徑A占30%，粒徑B占70%，其中粒徑74μ < A彡300 μ，粒徑 B彡74 μ，Α與B的粒徑比為1 4;減水劑為三聚磷酸鈉與萘磺酸鹽甲醛縮合物，二者混合質量比為1 4。施工方法同實施例1。材料性能檢測方法將澆注料制成40 X 40 X 160mm的條形試樣，分別按照GB4758. 3-84, GB2997-82, GB5072-85、GB3001-82測定試樣的線變化率、顯氣孔率和體積密度，常溫耐壓強度以及常溫抗折強度。試樣抗爆裂測試方法為將澆注好的試樣在40°C的溫度下養(yǎng)護2小時后脫模，立即放入溫度為400°C的電爐里，觀察試樣是否爆裂，如果試樣爆裂，則該溫度即為試樣抗爆裂溫度極限，如不爆裂，則提升起始溫度，依次類推，直至試樣爆裂為止，即可檢測試樣的抗爆裂溫度。理化指標
權利要求
1.一種主溝自流防爆澆注料，其特征在于，由下述重量份數的原料組成電熔低碳棕剛玉60 80、碳化硅15 30、結合劑1 3、超微粉2 7、抗氧化劑0. 2 2. 2、防爆劑 0. 1 1. 55、減水劑 0. 1 0. 25。
2.如權利要求1所述的主溝自流防爆澆注料，其特征在于，所述的防爆劑為金屬Al粉及防爆纖維的混合物。
3.如權利要求2所述的主溝自流防爆澆注料，其特征在于，所述金屬Al粉與防爆纖維的混合重量比為2 4 1。
4.如權利要求2或3所述的主溝自流防爆澆注料，其特征在于，所述金屬Al粉中粒徑 A占20 重量百分數，粒徑B占65 80%重量百分數，其中粒徑74 μ < A ^ 300 μ , 粒徑B彡74 μ。
5.如權利要求1所述的主溝自流防爆澆注料，其特征在于，所述超微粉為Al2O3微粉、 SiO2微粉及碳化硅微粉的混合物，其重量比為3 2 2 1 1。
6.如權利要求1所述的主溝自流防爆澆注料，其特征在于，所述電熔低碳棕剛玉由C、 D、E三種粒度組成，其中8mm彡C > 5mm的占20 40% ；5mm彡D > 3mm占20 40%質量百分數；E彡3mm的占20 50%重量百分數。
7.如權利要求1所述的主溝自流防爆澆注料，其特征在于，所述碳化硅由F、G、H三種粒度組成1mm彡F > 0. 074mm的占40 60%重量百分數、0. 074mm彡G > 0. 045mm的占 20 40%重量百分數、H < 0. 045mm的占10 30%重量百分數。
8.如權利要求1所述的主溝自流防爆澆注料，其特征在于，所述結合劑為純鋁酸鈣水泥。
9.如權利要求1所述的主溝自流防爆澆注料，其特征在于，所述的抗氧化劑為金屬Si 粉與B4C微粉的混合物，二者重量比為9 11 1。
10.如權利要求1 9任一項主溝自流防爆澆注料的施工方法包括下述步驟1)將權利要求1 9任一項澆注料加入強制式攪拌機內進行攪拌，并加入澆注料重量 5 5. 5%的水攪拌均勻，然后將其連續(xù)澆注于主鐵溝溝底及溝襯，自流成型，無需振動；2)主溝澆注成型后，常溫固化0.5 1小時后脫模。脫模后澆注料表面平整、無裂紋；3)澆注料脫模后即以400°C的溫度烘烤0.5小時，再以800°C的溫度進行大火烘烤2 3小時后即可投入使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種主溝自流防爆澆注料及其施工方法，解決了現有主溝澆注料澆注后養(yǎng)護、烘烤時間長，不能進行快速烘烤，否則會引起爆裂，降低材料強度及使用壽命。技術方案由下述重量份數的原料組成電熔低碳棕剛玉60～80、碳化硅15～30、結合劑1～3、超微粉2～7、抗氧化劑0.2～2.2、防爆劑0.1～1.55、減水劑0.1～0.25。本發(fā)明澆注料成本低、組分簡單、施工方法簡單、烘烤時間短、材料強度高、壽命長。
文檔編號C04B35/66GK102491765SQ20111039137
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2011年11月30日
發(fā)明者何見林, 張中順, 洪學勤, 田先明, 雷中興, 龔仕順 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司