1.本發(fā)明涉及高爐主鐵溝用耐火材料，特別涉及一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，屬于鋼鐵工業(yè)熱工設(shè)備用不定形耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2.高爐主鐵溝是高爐爐前的重要設(shè)施，其功能是實現(xiàn)液態(tài)渣和鐵的分離。按不出鐵時溝內(nèi)貯存鐵水與否分為貯鐵式和非貯鐵式。貯鐵式主鐵溝由于溝內(nèi)溫度穩(wěn)定、出鐵時鐵水不直接沖刷溝底耐火材料，因而得到廣泛應(yīng)用。因主鐵溝長期貯留高溫鐵水，同時其內(nèi)襯長期受到渣鐵的沖刷和侵蝕，工作條件非常惡劣，為了控制主鐵溝的支撐結(jié)構(gòu)溫度在合理的范圍內(nèi)，主溝斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要。

3.高爐主鐵溝斷面按冷卻方式不同分為強制冷卻型和隔熱型，隔熱型主鐵溝主要依靠鐵水和混凝土結(jié)構(gòu)間耐火材料的熱阻控制熱量的傳導(dǎo)，實現(xiàn)控制溫度的合理分布。

4.隔熱型高爐主鐵溝包括鋼殼、永久層、工作層。

5.目前，高爐主鐵溝永久層采用隔熱粘土磚砌筑而成，一般厚度在200～350mm，主鐵溝永久層主要起隔熱作用，因隔熱粘土磚存在磚縫同時強度低，一般用的隔熱粘土磚的常溫耐壓強度為25mpa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.75w/m

·

k，因此，起不到有效的防護的作用，容易發(fā)生穿鐵事故，原因是，高爐主鐵溝工作層耐火材料被渣鐵侵蝕后，鐵水穿透工作層，經(jīng)主鐵溝永久層隔熱粘土磚的縫隙從主鐵溝鋼殼接縫處流出，從而導(dǎo)致主鐵溝發(fā)生穿鐵。

6.高爐主鐵溝工作層為澆注層，主要使用al2o

3-sic-c耐火材料作為工作襯，其主要材質(zhì)為剛玉、碳化硅、碳素材料、結(jié)合劑以及適量的外加劑等原料配制，主要起耐鐵水沖刷和抗鐵水侵蝕作用。

7.公開號為cn101613211a的中國專利申請公開了一種利用廢棄高爐主溝料制造的再生澆注料，主要用用后的高爐主溝料再生工作層的澆注料，耐鐵水沖刷和抗鐵水侵蝕作用能達到要求，但隔熱性能不是其主要目的，滿足不了要求。

8.公開號為cn101096312a的中國專利申請公開了一種低成本耐用高爐主溝料，利用瀝青作為碳素材料，并用用后高爐主溝料作為原料，實現(xiàn)了低成本，同時該材料用在工作層，耐鐵水沖刷和抗鐵水侵蝕作用能達到要求，但隔熱性能不是其主要目的，滿足不了要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

9.本發(fā)明目的是提供一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，主要解決現(xiàn)有高爐主鐵溝永久層易發(fā)生穿鐵、壽命低以及使用成本高的技術(shù)問題。

10.本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，其化學(xué)成分的重量百分比為：al2o3：46～56％，sio2：25～35％，cao：2～4％，sic：15～20％，c：1～2％，亞磷酸酯0.5～1.0％，各成分的重量百分比之和為100％。

11.一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，其原料組分的重量百分比為：處理過的用后主

鐵溝工作層用澆注料50～59％，剛玉15～20％，碳化硅15～25％，純鋁酸鈣水泥3～5％，微珠2～4％，碳黑1.0～2.0％，亞磷酸酯0.5～1.0％，各原料組分的重量百分比之和為100％。

12.本發(fā)明澆注料制作的澆注料制作的高爐主鐵溝永久層在110℃*24h條件下的耐壓強度≥40mpa；高爐主鐵溝永久層在550℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.25-0.35w/m

·

k，常溫耐壓強度以及隔熱效果遠好于隔熱粘土磚，對高爐主鐵溝的鋼殼起更好的防護作用；110℃*24h條件下，隔熱粘土磚制成的高爐主鐵溝永久層的耐壓強度為25mpa，隔熱粘土磚制成的高爐主鐵溝永久層在550℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.75w/m

·

k。

13.本發(fā)明所述的高爐主鐵溝永久層用澆注料的組分限定在上述范圍內(nèi)的理由如下：

14.因高爐主鐵溝的永久層、工作層均采用鋁硅系耐火材料制成，本發(fā)明高爐主鐵溝永久層用澆注料也采用鋁硅物質(zhì)為主，以防止堿性物質(zhì)與酸性物質(zhì)的反應(yīng)。

15.澆注料的材質(zhì)要含一定量的al2o3，al2o3是一種對堿性和酸性渣系都有較強抗侵蝕能力的氧化物，但其膨脹系數(shù)大、耐剝落性差，基質(zhì)部分易被熔渣滲透熔損，導(dǎo)致骨料暴露、剝落而熔損，不能滿足出鐵溝永久層用耐火材料的要求，所以完全使用al2o3，要引入其他材料。本發(fā)明澆注料中al2o3來源于處理過的用后主鐵溝工作層用澆注料、剛玉，本專利將al2o3含量控制在46～56％。

16.用后主鐵溝工作層用澆注料其組分為al2o

3-sic-c，其中al2o3≥70％，sic與c的質(zhì)量百分比之和的總含量≥20％。用后主鐵溝工作層用澆注料的處理過程為：先將用后主溝料解體，然后去除大塊渣鐵，用鄂式破碎機進行破碎，最后磁選和篩分，得到處理過的用后主鐵溝工作層用澆注料，其粒徑為3.0～5.0mm。通過利用處理過的用后主鐵溝工作層用澆注料，實現(xiàn)了主溝廢料的循環(huán)再利用，降低了渣溝的生產(chǎn)建設(shè)成本，同時適應(yīng)現(xiàn)場能力強，抗氧化性能好，抗侵蝕性能強，安全性高。

17.剛玉是一種對堿性和酸性渣系都有較強抗侵蝕能力的氧化物，但剛玉膨脹系數(shù)大、耐剝落性差，基質(zhì)部分易被熔渣滲透熔損，導(dǎo)致骨料暴露、剝落而熔損，不能滿足出鐵溝用耐火材料的要求。為此，在剛玉基體中引入了碳化硅和碳。根據(jù)材料中al2o3含量的總體要求，剛玉的成分控制15～20％。

18.碳化硅：碳化硅具有熔點高、硬度高、強度高、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱率高、化學(xué)性能穩(wěn)定、與爐渣難以反應(yīng)等許多氧化物通常所沒有的特性，因而炭化硅早已被作為爐渣侵蝕和高溫剝落嚴重部位耐火材料的主要原料。炭化硅的加入量可以根據(jù)使用條件如：高爐容積大小及渣鐵對料性的現(xiàn)場不同部位要求做出調(diào)整，本發(fā)明設(shè)定為15～25％。

19.碳黑：具有不被熔渣潤濕、高導(dǎo)熱和低膨脹等特點。因此，碳的引入可以顯著提高耐火材料的抗侵蝕性能及熱震穩(wěn)定性。但碳黑添加不能太多，太多了容易氧化，經(jīng)過試驗，加入量1～2％。

20.純鋁酸鈣水泥：澆注料加入適當?shù)募冧X酸鈣水泥，其對于保證高的坯體強度是必要的，但過高不利于澆注料的抗爆裂性和受熱后強度的保持，經(jīng)過反復(fù)試驗，加入量為3～5％。

21.微珠：為了降低發(fā)明材料的導(dǎo)熱系數(shù)，采用了空心微珠，微珠是一種硅鋁酸鈉(2alnao3sio

·

h2o)，是一種全球狀、連續(xù)粒徑分布精細微珠，粒徑大小不同，本發(fā)明專利采用粒徑小于等于10μm，為增強該材料的強度要求微珠的主要化學(xué)成分為al2o3，微珠中al2o3的重量百位含量為40-45％，其形成過程是二氧化硅、三氧化二鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成難溶

的硅鋁酸鈉，如下反應(yīng)式，2sio2+al2o3+2naoh＝na2o

·

al2o3·

2sio2·

h2o，空心微珠加入量太少的話起不到降低導(dǎo)熱系數(shù)的作用，加入太多，材料成型后的強度達不到要求，經(jīng)多年研究，本發(fā)明控制涂抹料中微珠的重量百位含量為2％～4％；為了便于施工和保證施工質(zhì)量，本發(fā)明控制微珠的粒徑≤10μm。

22.亞磷酸酯：亞磷酸酯為一種抗氧化劑，能防止耐材被氧化，其加入量控制在0.5～1.0％

23.用上述澆注料制備高爐主鐵溝永久層的方法，包括以下步驟：

24.1)將高爐主鐵溝鋼殼清理干凈；

25.2)安裝高爐主鐵溝永久層澆注模板；

26.3)配置澆注料漿，在澆注料中加水并攪拌，加水量占澆注料質(zhì)量比例為5～6％，攪拌時間6～8分鐘，攪拌均勻后得到的澆注料漿；

27.4)澆注高爐主鐵溝永久層，將澆注料漿澆入高爐主鐵溝鋼殼表面，控制永久層厚度為200～350mm，澆注結(jié)束養(yǎng)護18～24h后脫模；

28.5)對高爐主鐵溝永久層進行烘烤，按常規(guī)高爐主鐵溝烘烤制度對高爐主鐵溝永久層進行烘烤。

29.本發(fā)明澆注料制成高爐主鐵溝永久層，沒有縫隙，同時永久層澆注料施工后又有一定的強度，能有效的起到防護作用，澆注料導(dǎo)熱系數(shù)比較低，起到了較好的隔熱作用，在成本上本專利利用了用后主溝工作層澆注料作其中的原料，相比現(xiàn)有高爐主鐵溝工作層所用澆注料使用后被清理一般都作為垃圾處理，降低了高爐主鐵溝制作成本。

30.本發(fā)明澆注料制作的高爐主鐵溝永久層，具有強度高導(dǎo)熱系數(shù)低的性能，能有效地起到防護和隔熱的作用，同時使用了主溝上的用后澆注料，降低了采購成本。

31.本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下積極效果：1、本發(fā)明澆注料制作的高爐主鐵溝永久層徹底解決現(xiàn)有隔熱粘土磚制成的高爐主鐵溝永久層因磚縫導(dǎo)致穿鐵安全隱患，對高爐主鐵溝的鋼殼起更好的防護作用，提高了高爐主鐵溝使用壽命。2、本發(fā)明澆注料采用用后高爐主鐵溝工作層澆注料作為主要原料，實現(xiàn)了用后耐材的再生利用，降低了高爐主鐵溝永久層的制作成本。3、本發(fā)明澆注料制作的高爐主鐵溝永久層在110℃*24h條件下的耐壓強度≥40mpa；高爐主鐵溝永久層在550℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.25-0.35w/m

·

k，常溫耐壓強度以及隔熱效果遠好于隔熱粘土磚，對高爐主鐵溝的鋼殼起更好的防護作用；110℃*24h條件下，隔熱粘土磚制成的高爐主鐵溝永久層的耐壓強度為25mpa，隔熱粘土磚制成的高爐主鐵溝永久層在550℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.75w/m

·

k。

具體實施方式

32.下面結(jié)合實施例1～5對本發(fā)明做進一步說明，如表1、2所示。

33.一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，其化學(xué)成分的重量百分比為：al2o3：46～56％，sio2：25～35％，cao：2～4％，sic：15～20％，c：1～2％，亞磷酸酯0.5～1.0％，各成分的重量百分比之和為100％。

34.一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，其原料組分的重量百分比為：處理過的用后主鐵溝工作層用澆注料50～59％，剛玉15～20％，碳化硅15～25％，純鋁酸鈣水泥3～5％，微珠2～4％，碳黑1.0～2.0％，亞磷酸酯0.5～1.0％，各原料組分的重量百分比之和為100％。

35.表1本發(fā)明實施例澆注料的化學(xué)成分，單位：重量百分比能。

36.化學(xué)成分al2o3sio2caosicc亞磷酸酯本發(fā)明46～5625～352～415～201.0～2.00.5～1.0％實施例1463421521實施例24635215.510.5實施例3483121711實施例449.52542010.5實施例5562521511

37.表2本發(fā)明實施例澆注料的原料組分，單位：重量百分比。

[0038][0039]

用上述澆注料制備高爐主鐵溝永久層的方法，包括以下步驟：

[0040]

1)將高爐主鐵溝鋼殼清理干凈；

[0041]

2)安裝高爐主鐵溝永久層澆注模板；

[0042]

3)配置澆注料漿，在澆注料中加水并攪拌，加水量占澆注料質(zhì)量比例為5.5％，攪拌時間7分鐘，攪拌均勻后得到的澆注料漿；

[0043]

4)澆注高爐主鐵溝永久層，將澆注料漿澆入高爐主鐵溝鋼殼表面，控制永久層厚度為250mm，澆注結(jié)束養(yǎng)護24h后脫模；

[0044]

5)對高爐主鐵溝永久層進行烘烤，按常規(guī)高爐主鐵溝烘烤制度對高爐主鐵溝永久層進行烘烤。

[0045]

實施例1-5澆注料制成高爐主鐵溝永久層，110℃*24h條件下，永久層的耐壓強度分別為40mpa、42mpa、43mpa、45mpa、48mpa；110℃*24h條件下，隔熱粘土磚制成的高爐主鐵溝永久層耐壓強度為25mpa；本發(fā)明澆注料制成高爐主鐵溝永久層強度提升顯著，提高了高爐主鐵溝永久層的壽命。

[0046]

實施例1-5澆注料制成高爐主鐵溝永久層在550℃的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.25w/m

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k、0.27w/m

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k、0.30w/m

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k、0.33w/m

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k、0.35w/m

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k，隔熱粘土磚制成的高爐主鐵溝永久層在550℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.75w/m

·

k；本發(fā)明澆注料制成高爐主鐵溝永久層隔熱性能提升顯著，提高了高爐主鐵溝永久層的壽命。

[0047]

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。技術(shù)特征：

1.一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，其特征是，其化學(xué)成分的重量百分比為：al2o3：46～56％，sio2：25～35％，cao：2～4％，sic：15～20％，c：1～2％，亞磷酸酯0.5～1.0％，各成分的重量百分比之和為100％。2.如權(quán)利要求1所述的高爐主鐵溝永久層用澆注料，其特征是，所述澆注料由處理過的用后主鐵溝工作層用澆注料、剛玉、碳化硅、純鋁酸鈣水泥、微珠、碳黑、亞磷酸酯這些原料按權(quán)利要求1成分配制。3.如權(quán)利要求2所述的高爐主鐵溝永久層用澆注料，其特征是，所述澆注料的原料組分的重量百分比為：處理過的用后主鐵溝工作層用澆注料50～59％，剛玉15～20％，碳化硅15～25％，純鋁酸鈣水泥3～5％，微珠2～4％，碳黑1.0～2.0％，亞磷酸酯0.5～1.0％，各原料組分的重量百分比之和為100％。4.如權(quán)利要求2所述的高爐主鐵溝永久層用澆注料，其特征是，所述處理過的用后主鐵溝工作層用澆注料化學(xué)成分的重量百分比為：al2o3≥70％，sic與c的重量百分比之和的總含量≥20％，各成分的重量百分比之和為100％。5.如權(quán)利要求2所述的高爐主鐵溝永久層用澆注料，其特征是，所述處理過的用后主鐵溝工作層用澆注料的粒徑為3.0～5.0mm。6.如權(quán)利要求2所述的高爐主鐵溝永久層用澆注料，其特征是，所述微珠的粒徑≤10μm。7.一種高爐主鐵溝永久層的制備方法，其特征是，采用權(quán)利要求1所述澆注料，所述的方法包括以下步驟：1)將高爐主鐵溝鋼殼清理干凈；2)安裝高爐主鐵溝永久層澆注模板；3)配置澆注料漿，在澆注料中加水并攪拌，加水量占澆注料質(zhì)量比例為5～6％，攪拌時間6～8分鐘，攪拌均勻后得到的澆注料漿；4)澆注高爐主鐵溝永久層，將澆注料漿澆入高爐主鐵溝鋼殼表面，控制永久層厚度為200～350mm，澆注結(jié)束養(yǎng)護18～24h后脫模；5)對高爐主鐵溝永久層進行烘烤。8.如權(quán)利要求7所述的一種高爐主鐵溝永久層的制備方法，其特征是，澆注料制作的高爐主鐵溝永久層在110℃*24h條件下的耐壓強度≥40mpa；高爐主鐵溝永久層在550℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.25-0.35w/m

·

k。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，主要解決現(xiàn)有高爐主鐵溝永久層易發(fā)生穿鐵、壽命低以及使用成本高的技術(shù)問題。本發(fā)明一種高爐主鐵溝永久層用澆注料，其化學(xué)成分的重量百分比為：Al2O3：46～56％，SiO2：25～35％，CaO：2～4％，SiC：15～20％，C：1～2％，亞磷酸酯0.5～1.0％，各成分的重量百分比之和為100％。本發(fā)明澆注料制作的澆注料制作的高爐主鐵溝永久層在110℃*24h條件下的耐壓強度≥40MPa；高爐主鐵溝永久層在550℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.25-0.35W/m

技術(shù)研發(fā)人員：洪建國

受保護的技術(shù)使用者：上海梅山鋼鐵股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.05.06

技術(shù)公布日：2021/11/8