一种脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料

摘要

本发明公开了一种脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，它由以下重量百分比的原料组成：脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料，55～75％；高铝熟料，10～20％；矾土水泥，5～10％；硅微粉，3～7％；再生硅酸铝纤维，1～3％；再生耐热钢纤维，2～4％；硅酸盐水泥，1～3％；三聚磷酸钠，0.1～0.3％；木质磺酸钙，0.05～0.15％。本发明选择废弃脱硫喷枪解体的工作衬耐火材料为浇注料主要原材料的资源，最终获得一种以废弃耐火材料再生料为主要原材料、价格低廉、制备方便、使用简单的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，大大提高了罐沿工作衬的综合整体性能与抗机械破损性能。

权利要求

1.一种脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，由以下重量百分比的原料组成：脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料，55～75％；高铝熟料，10～20％；矾土水泥，5～10％；硅微粉，3～7％；再生硅酸铝纤维，1～3％；再生耐热钢纤维，2～4％；硅酸盐水泥，1～3％；

三聚磷酸钠，0.1～0.3％；木质磺酸钙，0.05～0.15％；所述的脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料为废弃脱硫喷枪工作衬耐火材料经人工挑拣、破碎、筛分、磁选而得；所述再生耐热钢纤维为废弃脱硫喷枪工作衬耐火材料经破碎、筛分后的磁选残留物再筛分、人工挑拣、磁选而得。

2.如权利要求1所述的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，其特征在于所述的脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料由粒度分别为15～10mm、10～5mm、5～3mm、3～1mm、1～

0.1和＜0.1mm的六种颗粒级配构成，重量百分比分别为12～18％、10～16％、8～12％、

9～13％、10～16％和3～5％。

3.如权利要求1所述的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，其特征在于所述的高铝熟料为Al2O3重量百分比含量≥60％，由粒度分别为1～0.1mm和＜0.088mm两种颗粒级配构成，重量百分比分别为2～9％和8～13％。

4.如权利要求1所述的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，其特征在于所述的再生硅酸铝纤维为废弃硅酸铝纤维经人工挑拣、粉碎而成的长度为3～10mm的短纤维。

说明书

一种脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，具体地说是一种用于铁水脱硫预处理的铁水罐罐沿工作衬整体浇注成型的耐火浇注料，属于不定形耐火材料领域。

背景技术

[0002] 随着铁水脱硫的不断进行，脱硫铁水罐罐嘴、罐沿及罐内渣线部位结渣铁逐渐严重，导致空罐质量增加，重心上移，严重影响到炼铁、炼钢生产组织与生产安全；同时，由于粘渣物冷铁与熔渣冷凝析出物的坚硬及其冷铁渗透的铆钉结合效应，导致粘渣物清除十分困难。实际生产中，一般采用火焰切割的方式先将粘渣物切割成小块，再采用吊钩清除渣块。这不仅导致操作环境的恶化，劳动强度大，清渣作业时间长，同时，还引起罐沿工作衬耐火砖的大面积剥落与松动，造成脱硫铁水罐寿命短、周转紧张、耐材消耗增加。与粘渣更为严重的钢包相比，脱硫铁水罐的使用工艺条件相对较好，使用寿命远比钢包长，耐火材料消耗成本也小，因而，脱硫铁水罐用耐火材料的性能要求相对较低，针对性的研究较少，往往选择市售普通的耐火材料进行砌筑。随着我国铁水脱硫预处理工艺的不断推广，从有效降低脱硫成本的角度考虑，脱硫铁水罐粘渣物清除造成的罐沿工作衬破损严重的问题激起了有关学者的高度关注，国内多家钢铁企业先后在罐沿耐火材料工作衬表面进行了防粘渣涂料或喷涂料的应用研究，通过防粘渣层的隔离作用，降低粘渣物与工作衬的结合强度，并取得了降低脱硫铁水罐粘结物清除难度的一定效果，但罐沿工作衬耐火砖的剥落与松动仍十分严重，每次清渣处理后都需对罐沿工作衬进行小修维护处理。由此可见，增强罐沿工作衬的综合整体性能与抗机械破损性能是降低脱硫铁水罐罐沿工作衬破损与小修维护的重要手段，为此，国内先后开展了罐沿钢纤维增强浇注料的研制与应用研究，并在实际生产中获得了罐沿工作衬使用寿命与铁水罐大修寿命同步的优良效果，例如：文献“延长脱硫罐罐沿使用寿命的技术”，《武钢技术》，2002，40(3)报道了钢纤维增强高铝质脱硫铁水罐罐沿浇注料的研制与应用效果，但浇注料的原材料均为价格较高的天然烧成或人工合成材料，因而，浇注料价格昂贵，尤其价格昂贵的耐热钢纤维，尽管添加量仅为2.5％左右，但在浇注料的综合成本中却占有不可忽视的比例，增大了脱硫铁水罐的耐火材料消耗成本，影响了企业的生产经营效益。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是解决脱硫铁水罐罐沿工作衬的综合整体性能与抗机械破损性能低、浇注料价格昂贵的问题。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，它由以下重量百分比的原料组成：脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料，55～75％；高铝熟料，10～20％；矾土水泥，5～10％；硅微粉，3～7％；再生硅酸铝纤维，
1～3％；再生耐热钢纤维，2～4％；硅酸盐水泥，1～3％；三聚磷酸钠，0.1～0.3％；木质磺酸钙，0.05～0.15％。

[0005] 在上述方案中：

[0006] 所述的脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料由粒度分别为15～10mm、10～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.1和<0.1mm的六种颗粒级配构成，重量百分比分别为12～18％、10～
16％、8～12％、9～13％、10～16％和3～5％。

[0007] 所述的脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料为废弃的脱硫喷枪工作衬耐火材料经人工挑拣、破碎、筛分、磁选而得。

[0008] 所述的高铝熟料为A1203重量百分比含量≥60％。由1～0.1mm和<0.088mm两个级配构成，重量百分比分别为2～9％和8～13％。

[0009] 所述的再生硅酸铝纤维为废弃的硅酸铝纤维经人工挑拣、粉碎而成的长度为3～10mm的短纤维。

[0010] 所述再生耐热钢纤维为废弃脱硫喷枪工作衬耐火材料经破碎、筛分后的磁选残留物再筛分、人工挑拣、磁选而得。

[0011] 本发明根据脱硫铁水罐间歇式工作方式罐沿浇注料热震稳定性的要求，选择同样为间歇式工作的脱硫喷枪废弃解体的工作衬耐火材料为浇注料主要原材料的资源，选择工业炉废弃的硅酸铝纤维为硅酸铝纤维再生资源。对于废弃脱硫喷枪解体的工作衬耐火材料，采取人工挑拣、破碎、筛分、磁选的手段，获得不同粒度的耐火再生骨料；通过对筛下物的细磨、磁选，获得要求细度的耐火再生粉料；通过对骨料与粉料再生过程中磁选残留物的筛分、磁选与人工挑拣，获得再生耐热钢纤维。对于工业炉废弃的硅酸铝纤维，采取人工挑拣、粉碎的手段，制成长度为3～10mm的再生硅酸铝短纤维。通过上述废弃耐火材料的再生处理方式，降低再生料的杂质含量，提高再生料使用比例，降低浇注料成本与使用后耐火材料的废弃。此外，采用矾土水泥、硅微粉、α-Al203为复合结合剂，以提高浇注料的强度；选择三聚磷酸钠、木质磺酸钙为减水剂、分散剂，改善浇注料的施工性能；从缩短浇注料的凝固时间与施工周期方面考虑，选择硅酸盐水泥为促凝剂；根据罐沿浇注料使用工艺条件以及工作衬浇注厚度，进行了浇注料骨料临界尺寸、骨料级配以及浇注料原材料配比与制备工艺的优化研究；最终获得一种以废弃耐火材料再生料为主要原材料、价格低廉、制备方便、使用简单的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料。

具体实施方式

[0012] 下面结合具体实施例对本发明作出详细的说明。

[0013] 实施例1：

[0014] 制备2056公斤脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料：其原料组成及重量百分比为：再生处理的废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料55％，高铝熟料18％，矾土水泥10％，硅微粉6.55％，再生硅酸铝纤维3％，再生耐热钢纤维4％，硅酸盐水泥3％，三聚磷酸钠0.3％，木质磺酸钙0.15％。其中，废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料由粒度分别为
15～10mm、10～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.1和<0.1mm的六种颗粒级配组成，重量百分比分别为16％、14％、11％、11％、14％、4％，上述废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料为废弃脱硫喷枪工作衬经人工挑拣、破碎、筛分、磁选获得；高铝熟料中Al2O3重量百分比含量≥60％，由粒度分别为1～0.1mm和<0.088mm两种颗粒级配构成，重量百分比分别为2％和10％；其中再生耐热钢纤维为废弃的脱硫喷枪工作衬经破碎、筛分后的磁选残留物再筛分、人工挑拣、磁选获得。将上述原料按上述重量百分比称量，加入搅拌器内搅拌均匀，得到所需的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，并装袋包装。在100吨喷吹脱硫用脱硫铁水罐的罐嘴、罐沿部位，采用本发明浇注料和市售浇注料进行了工业性对比试验，试验结果表明，在不进行罐沿修补的前提下，采用本发明浇注料浇注罐沿的脱硫铁水罐比市售喷浇注浇注罐沿的脱硫铁水罐的使用寿命提高30炉。

[0015] 实施例2：

[0016] 制备2056公斤脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料：其原料组成及重量百分比为：再生处理的废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料75％，高铝熟料10％，矾土水泥5％，硅微粉3.85％，再生硅酸铝纤维3％，再生耐热钢纤维2％，硅酸盐水泥1％，三聚磷酸钠0.1％，木质磺酸钙0.3％。其中，废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料由粒度分别为
15～10mm、10～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.1和<0.1mm的六种颗粒级配组成，重量百分比分别为16％、14％、11％、11％、14％、4％，上述废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料为废弃的脱硫喷枪工作衬经人工挑拣、破碎、筛分、磁选获得；高铝熟料中A1203重量百分比含量≥60％，由粒度分别为1～0.1mm和<0.088mm两种颗粒级配构成，重量百分比分别为5％和13％；其中再生耐热钢纤维为废弃的脱硫喷枪工作衬经破碎、筛分后的磁选残留物再筛分、人工挑拣、磁选获得。将上述原料按上述重量百分比称量，加入搅拌器内搅拌均匀，得到所需的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，并装袋包装。在100吨喷吹脱硫用脱硫铁水罐的罐嘴、罐沿部位，采用本发明浇注料和市售浇注料进行了工业性对比试验，试验结果表明，在不进行罐沿修补的前提下，采用本发明浇注料浇注罐沿的脱硫铁水罐比市售喷浇注浇注罐沿的脱硫铁水罐的使用寿命提高30炉。

[0017] 实施例3：

[0018] 制备2056公斤脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料：其原料组成及重量百分比为：再生处理的废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料70％，高铝熟料14％，矾土水泥6％，硅微粉3％，再生硅酸铝纤维2％，再生耐热钢纤维2.2％，硅酸盐水泥2.5％，三聚磷酸钠0.2％，木质磺酸钙0.1％。其中，废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料由粒度分别为
15～10mm、10～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.1和<0.1mm的六种颗粒级配组成，重量百分比分别为16％、14％、11％、11％、14％、4％，上述废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料为废弃的脱硫喷枪工作衬经人工挑拣、破碎、筛分、磁选获得；高铝熟料中A12O3重量百分比含量≥60％，由粒度分别为1～0.1mm和<0.088mm两种颗粒级配构成，重量百分比分别为7％和8％；其中再生耐热钢纤维为废弃脱硫喷枪工作衬经破碎、筛分后的磁选残留物再筛分、人工挑拣、磁选获得。将上述原料按上述重量百分比称量，加入搅拌器内搅拌均匀，得到所需的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，并装袋包装。在100吨喷吹脱硫用脱硫铁水罐的罐嘴、罐沿部位，采用本发明浇注料和市售浇注料进行了工业性对比试验，试验结果表明，在不进行罐沿修补的前提下，采用本发明浇注料浇注罐沿的脱硫铁水罐比市售喷浇注浇注罐沿的脱硫铁水罐的使用寿命提高30炉。

[0019] 实施例4：

[0020] 制备2047公斤脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料：其原料组成及重量百分比为：再生处理的废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料60％，高铝熟料20％，矾土水泥7％，硅微粉7％，再生硅酸铝纤维1％，再生耐热钢纤维3％，硅酸盐水泥1.65％，三聚磷酸钠0.25％，木质磺酸钙0.1％；其中，废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料由粒度为15～
10mm、10～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.1、<0.1mm的六种颗粒级配组成，重量百分比分别为分别为14％、12％、9％、10％、11％和4％，上述废弃脱硫喷枪耐火材料工作衬再生料为废弃脱硫喷枪工作衬经人工挑拣、破碎、筛分、磁选获得；其中，高铝熟料中Al2O3重量百分比含量≥60％，由粒度分别为1～0.1mm和<0.088mm两种颗粒级配构成，重量百分比分别为8％和12％；其中再生耐热钢纤维为废弃的脱硫喷枪工作衬经破碎、筛分后的磁选残留物再筛分、人工挑拣、磁选获得。将上述原料按上述重量百分比称量，加入搅拌器内搅拌均匀，得到所需的脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料，并装袋包装。在100吨喷吹脱硫用脱硫铁水罐的罐嘴、罐沿部位，采用本发明浇注料和市售浇注料进行了工业性对比试验，试验结果表明，在不进行罐沿修补的前提下，采用本发明浇注料浇注罐沿的脱硫铁水罐比市售喷浇注浇注罐沿的脱硫铁水罐的使用寿命提高100炉。

[0021] 本发明分析了目前国内实际生产应用的脱硫铁水罐罐沿浇注料的材料构成、理化指标与使用性能要求，其中，国内罐沿浇注料的构成是以高铝熟料为主要原材料，高铝水泥、硅微粉、α-Al203为复合结合剂，耐热钢纤维为增强材料，减水剂、分散剂、烧结矿化剂为主要添加剂，有机或无机纤维为防崩裂外加剂。通过在脱硫铁水罐罐嘴、罐口的整体浇注，形成整体性能优良的罐沿工作衬，通过工作衬中高铝熟料的抗侵蚀性能与高温性能，提高工作衬的抗侵蚀、抗剥落能力，满足浇注料的高温性能；通过复合结合剂与添加剂的应用，提高浇注工作衬的不同温度条件下结合强度与施工性能，通过防崩裂外加剂的应用，满足浇注工作衬的快速烘烤和间歇式工作的热震稳定性要求，通过耐热钢纤维的应用，改善浇注工作衬的整体性，提高浇注料的抗断裂、抗机械破损能力。通过浇注料中不同原材料的性能发挥，有效避免了砖砌罐沿工作衬砖缝结合强度低、工作衬整体性差、抗机械破损能力弱的问题，遏止了罐沿粘渣物清除引起的砖衬严重脱落现象，达到了延长罐沿工作衬使用寿命、降低维护成本、提高脱硫铁水罐周转率的目的。但由脱硫铁水罐的实际使用工艺条件，脱硫铁水罐罐沿耐火材料工作衬使用温度较低、熔渣侵蚀较轻，因而，对于耐火材料的理化性能要求不高，然而，目前国内使用的罐沿浇注料的主要原材料均是理化性能优良的市售天然烧成料或人工合成材料，随着能源价格的上涨，导致浇注料原材料成本不断攀升，同时，采取了促进低温烧结的添加剂，虽然达到了提高浇注料使用温度条件下结合强度的预期效果，但劣化了浇注料基质的高温性能，从而限制了浇注料原材料的选择品质，进一步提高了浇注料的原材料成本。此外，钢铁企业作为耐火材料的消耗大户，每年有大量的品种不同的使用后的耐火材料废弃，尽管废弃耐火材料存在由于粘渣、侵蚀与渗透引起的性能劣化的问题，但通过合适的再生手段与合理的废弃耐火材料品种的选择，能够大幅度降低再生料的性能劣化程度，因此，在不采用烧结促进添加剂的条件下，采用对合适的废弃耐火材料再生处理制得的再生料替代脱硫铁水罐罐沿浇注料的主要或部分原材料，能够满足脱硫铁水罐罐沿浇注料综合使用性能的要求，达到废弃耐火材料的再生利用、降低浇注料成本和延长使用寿命的优良效果。

[0022] 本发明脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料具有如下优点：

[0023] 1.本发明脱硫铁水罐罐沿钢纤维增强耐火浇注料制备简单，原材料来源广，成本低。