一種速干鐵溝澆注料、其制備方法及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及澆注料領(lǐng)域，尤其是一種速干鐵溝澆注料、其制備方法及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，我國的鋼鐵產(chǎn)能已達(dá)數(shù)億噸，由于對(duì)鐵水需求量的增加，高爐大型化已成一種趨勢，渣鐵同出作為大型高爐出鐵的通用方式，一次出鐵量不斷被刷新，因此對(duì)鐵溝用澆注料的抗熱震性能、抗侵蝕性能要求極為嚴(yán)格。目前我國大中型高爐鐵溝使用的耐火材料多為Al2O3-SiC-C澆注料。雖然SiC和C導(dǎo)熱、耐磨性優(yōu)良，但其抗氧化性能較差，氧化后導(dǎo)致抗剝落性能較差，抗侵蝕性能也隨之降低。而目前使用的普通Al2O3-SiC-C澆注料已不能完全滿足大型、特大型高爐一次出鐵量的要求。
[0003]我國是煤炭大國，煤炭的大量開采導(dǎo)致了大量的煤矸石的產(chǎn)生，不但占用寶貴的土地資源，而且還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。煤矸石中含有大量的Al2O3和S12，其可用作生產(chǎn)莫來石的原料，而莫來石是一種抗熱震性能極強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)耐火材料，且耐高溫性能和抗鐵水侵蝕能力優(yōu)良，是鐵溝澆鑄料的優(yōu)質(zhì)原料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種速干鐵溝澆注料、其制備方法及使用方法，改善了傳統(tǒng)Al2O3-SiC-C澆注料的抗氧化、抗熱震、抗侵蝕性能，一次通鐵量大幅提升，可達(dá)18噸以上。此外，本發(fā)明用水量大幅減少，具有快速干燥的特點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種速干鐵溝澆注料，由棕剛玉、碳化硅、碳化鈦、煤矸石、抗氧化劑、純鋁酸鈣水泥、微硅粉、防爆劑與減水劑制備而成。
[0006]上述的一種速干鐵溝澆注料，其中，上述原料的質(zhì)量比例為:棕剛玉65?75份、碳化硅10?20份、碳化鈦2?5份、煤矸石2?4份、抗氧化劑3?5份、純鋁酸鈣水泥I?3份、微硅粉I?3份、防爆劑0.1?0.5份、減水劑0.1?0.5份。
[0007]上述的一種速干鐵溝饒注料，其中，所述抗氧化劑由氮化娃粉和金屬娃粉混合制成，氮化娃粉與金屬娃粉質(zhì)量比例為4:1?5:1 ;
[0008]純鋁酸鈣水泥為A1-71純鋁酸鈣水泥；
[0009]微硅粉為S12超微粉；
[0010]防爆劑為金屬鋁粉；
[0011]減水劑為聚丙烯酸鈉或三聚磷酸鈉的一種、或由聚丙烯酸鈉和三聚磷酸鈉制備的復(fù)合型減水劑。
[0012]上述的一種速干鐵溝澆注料，其中，所述復(fù)合型減水劑中聚丙烯酸鈉與三聚磷酸鈉的質(zhì)量比例為1:1.5?1:3。
[0013]上述的一種速干鐵溝澆注料，其中，所述棕剛玉的含量大于95wt.% ；
[0014]所述碳化硅含量大于98wt.% ；
[0015]所述碳化鈦含量大于98wt.% ；
[0016]所述煤矸石中的S12含量為55 %?65wt.%、Al 203含量為25?35wt.% ；
[0017]所述抗氧化劑中Si3N4氮化硅中Si 3N4含量大于98wt.% ；
[0018]金屬硅粉中Si含量大于98wt.% ；
[0019]所述5102超微粉中S1 2含量大于95wt.% ；
[0020]所述金屬鋁粉中Al的含量大于99wt.%。
[0021]上述的一種速干鐵溝饒注料，其中，所述棕剛玉的粒徑分別為6?10mm、2?6mm、0.5?2mm及0.2?0.5mm，上述四種粒徑之間的質(zhì)量比例為5:2:3:4 ；
[0022]碳化娃的粒徑小于0.088mm ；
[0023]碳化鈦的粒徑為小于0.045mm ；
[0024]煤矸石的粒徑為小于0.045mm ;
[0025]抗氧化劑由氮化娃的粒徑小于0.045mm,金屬娃粉的粒徑為小于0.045mm ；
[0026]S12超微粉的粒徑為小于0.0Olmm ；
[0027]金屬鋁粉的粒徑分別為0.1?0.088mm,0.088?0.055mm,0.055?0.045mm、小于0.045mm，上述四種粒度鋁粉的質(zhì)量比例為1:1:1:1。
[0028]本發(fā)明還提供一種速干鐵溝澆注料的制備方法，包括以下步驟:
[0029]按照各自的配比份數(shù)，將棕剛玉、碳化硅、碳化鈦、煤矸石、抗氧化劑、純鋁酸鈣水泥、微硅粉、防爆劑與減水劑放入強(qiáng)力攪拌機(jī)中攪拌3?5min，從而獲得均勻的澆注料。
[0030]本發(fā)明還提供一種速干鐵溝澆注料的使用方法，包括以下步驟:向澆注料中加入澆注料總質(zhì)量3?4wt.%的水，在強(qiáng)力攪拌機(jī)中攪拌I?2min后，即可進(jìn)行砌筑使用；
[0031]砌筑后在500?600°C下烘烤2?3h，即可進(jìn)行通鐵操作。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0033](I)本發(fā)明原料中使用的煤矸石，其在使用過程中，通過鐵流熱量可原位合成莫來石。由于煤矸石顆粒細(xì)小，可均勻分布在澆注料中，且其莫來石化的過程中伴隨輕微的體積膨脹，可進(jìn)一步加強(qiáng)澆注料的致密性，可顯著提高澆注料的抗熱震性能、抗沖刷性能和抗侵蝕性能。此外，煤矸石中含殘留微量的C，可加強(qiáng)澆注料的抗氧化性能，增強(qiáng)使用壽命。由于原料中使用了煤矸石，消納部分固體廢棄物，不僅為煤矸石的利用開辟了新方法，響應(yīng)了國家環(huán)保政策，還降低了其他優(yōu)質(zhì)原料的使用，降低了生產(chǎn)成本。此外，本發(fā)明原料中使用的超細(xì)3102粉，不僅能夠大幅改善澆注料的流動(dòng)性，還能夠降低煤矸石莫來石化所需的溫度。
[0034](2)本發(fā)明原料中使用的碳化鈦，其熔點(diǎn)高于SiC近1000°C，具有極高的耐高溫性能，和與SiC相似的導(dǎo)熱性，且其高溫韌性高于SiC。因此，加入碳化鈦可增強(qiáng)澆鑄料的抗剝落性能。SiC氧化后生成的S12，仍可與爐渣形成低熔點(diǎn)化合物。因此，在溫度過高時(shí)SiC的熔損較為嚴(yán)重。而加入碳化鈦后，碳化鈦在被氧化后生成了 T12，其與爐渣生成高熔點(diǎn)化合物，使?fàn)t渣粘度增大，在澆注料表層形成保護(hù)層，阻礙鐵水和爐渣對(duì)澆注料的進(jìn)一步氧化和侵蝕。由于本發(fā)明選擇了粒徑小于0.045mm的碳化鈦，具有極大的比表面積，高溫生成均勻的保護(hù)層，可顯著提升本發(fā)明澆注料的抗氧化性和抗侵蝕性能。因此，本發(fā)明在碳化鈦及抗氧化劑的作用下，不僅取代了傳統(tǒng)Al2O3-SiC-C澆注料中C的作用，而且利用碳化鈦的獨(dú)特作用，提高了澆注料的使用性能。
[0035](3)本發(fā)明原料中使用的純鋁酸鈣水泥為A1-71純鋁酸鈣水泥，含有較少的CaO，而原料煤矸石中含有微量的雜質(zhì)，可固定部分CaO，使得澆注料CaO總含量極低，可顯著降低本發(fā)明澆鑄的用水量，實(shí)現(xiàn)快干操作。此外，純鋁酸鈣水泥中CaO與煤矸石中微量的雜質(zhì)相反應(yīng)生成的物質(zhì)在高溫時(shí)產(chǎn)生了微量的液相，可促進(jìn)煤矸石莫來石化的進(jìn)行。
[0036](4)本發(fā)明所使用的防爆劑，僅為金屬鋁粉，并未使用傳統(tǒng)Al2O3-SiC-C澆鑄料中所添加的有機(jī)防暴纖維等，不僅成本和操作大大降低，還有利于環(huán)境的保護(hù)。這是因?yàn)橐环矫妫景l(fā)明所需水量與傳統(tǒng)Al2O3-SiC-C澆鑄料相比大大降低；另一方面，本發(fā)明所用金屬鋁粉，其粒度進(jìn)行了優(yōu)化分級(jí)。小粒度鋁粉在烘烤前期，迅速反應(yīng)形成散熱和排氣微孔道，有效防止了因金屬鋁粉加入所導(dǎo)致的氫爆發(fā)生；大顆粒鋁粉在烘烤后期，進(jìn)一步增加排氣孔道數(shù)量，將余下水氣迅速排除。由此，在僅添加金屬鋁粉的情況下，有效的防止了澆注料在快干過程中出現(xiàn)爆裂。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本發(fā)明提供一種速干鐵溝澆注料，由棕剛玉、碳化硅、碳化鈦、煤矸石、抗氧化劑、純鋁酸鈣水泥、微硅粉、防爆劑與減水劑制備而成。上述原料的質(zhì)量比例為:棕剛玉65?75份、碳化硅10?20份、碳化鈦2?5份、煤矸石2?4份、抗氧化劑3?5份、純鋁酸鈣水泥I?3份、微硅粉I?3份、防爆劑0.1?0.5份、減水劑0.1?0.5份。
[0038]抗氧化劑由氮化硅粉和金屬硅粉混合制成，氮化硅粉與金屬硅粉質(zhì)量比例為4:1?5:1 ;純鋁酸媽水泥為A1-71純鋁酸媽水泥；微娃粉為S12超微粉；防爆劑為金屬鋁粉；減水劑為聚丙烯酸鈉或三聚磷酸鈉的一種、或由聚丙烯酸鈉和三聚磷酸鈉制備的復(fù)合型減水劑。
[0039]復(fù)合型減水劑中聚丙烯酸鈉與三聚磷酸鈉的質(zhì)量比例為1:1.5?1:3。
[0040]棕剛玉的含量大于95wt.% ;碳化娃含量大于98wt.% ;碳化鈦含量大于98wt.% ；煤矸石中的S12含量為55%?65wt.%、Al 203含量為25?35wt.% ;抗氧化劑由中Si 3N4氮化硅中Si3N4含量大于98wt.%，金屬硅粉中Si含量大于98wt.%;3102超微粉中S1 2含量大于95wt.% ;金屬銷粉中Al的含量大于99wt.%。
[0041]棕剛玉的粒徑分別為6?10mm、2?6mm、0.5?2mm及0.2?0.5mm，上述四種粒徑之間的質(zhì)量比例為5:2:3:4 ;碳化娃的粒徑小于0.088mm ;碳化鈦的粒徑為小于0.045mm ；煤矸石的粒徑為小于0.045mm ;抗氧化劑由氮化娃的粒徑小于0.045mm，金屬娃粉的粒徑為小于0.045mm ;Si02超微粉的粒徑為小于0.0Olmm ;金屬鋁粉的粒徑分別為0.1?0.088mm,0.088?0.055mm、0.055?0.045mm、小于0.045mm,上述四種粒度鋁粉的質(zhì)量比例為
1:1:1:1ο
[0042]本發(fā)明還提供一種速干鐵溝澆注料的制備方法，包括以下步驟:
[0043]按照各自的配比份數(shù)，將棕剛玉、碳化硅、碳化鈦、煤矸石、抗氧化劑、純鋁酸鈣水泥、微硅粉、防爆劑與減水劑放入強(qiáng)力攪拌機(jī)中攪拌3?5min，從而獲得均勻的澆注料。
[0044]本發(fā)明還提供一種速干鐵溝澆注料的使用方法，包括以下步驟:
[0045]向澆注料中加入澆注料總質(zhì)量3?4wt.%的水，在強(qiáng)力攪拌機(jī)中攪拌I?2min后，即可進(jìn)行砌筑使用；
[0046]砌筑后在500?600 °C下烘烤2?3h，即可進(jìn)行通鐵操作。
[0047]實(shí)施例一
[0048]本發(fā)明提供一種速干鐵溝澆注料，由棕剛玉、碳化硅、碳化鈦、煤矸石、抗氧化劑、純鋁酸鈣水泥、微硅粉、防爆劑與減水劑制備而成。上述原料的質(zhì)量比例為:棕剛玉75份、碳化硅15份、碳化鈦2份、煤矸石2份、抗氧化劑3份、純鋁酸鈣水泥I份、微硅粉I份、防爆劑0.5份、減水劑0.5份。
[0049]抗氧化劑由氮化娃粉和金屬娃粉混合制成，氮化娃粉與金屬娃粉質(zhì)量比例為4:1?5:1 ;純鋁酸媽水泥為A1-71純鋁酸媽水泥；微娃粉為S12超微粉；防爆劑為金屬鋁粉；減水劑為聚丙烯酸鈉。
[0050]棕剛玉的含量大于95wt.% ;碳化娃含量大于98wt.% ;碳化鈦含量大于98wt.% ；煤矸石中的S12含量為55% wt.%、A1 203含量為25wt.抗氧化劑中Si 3N4氮化硅中Si 3N4含量大于98wt.金屬硅粉中Si含量大于98wt.%;3丨02超微粉中5丨02含量大于95wt.%；金屬銷粉中Al的含星大于99wt.% ο
[0051]棕剛玉的粒徑分別為6mm、2mm、0.5mm及0.2mm，上述四種粒徑之間的質(zhì)量比例為5:2:3:4 ;碳化娃的粒徑小于0.088mm ;碳化鈦的粒徑為小于0.045mm ;煤矸石的粒徑為小于0.045mm ;抗氧化劑由氮化娃的粒徑小于0.045mm，金屬娃粉的粒徑為小于0.045mm ；S12超微粉的粒徑為小于0.0Olmm ;金屬銷粉的粒徑分別為0.lmm、0.088mm、0.055mm、小于0.045mm，上述四種粒度鋁粉的質(zhì)量比例為1:1:1:1。
[0052]本發(fā)明還提供一種速干鐵溝澆注料的制備方法，包括以下步驟:
[0053]按照各自的配比份數(shù)，將棕