本(ben)發(fa)明(ming)涉(she)及耐火材料，尤其涉(she)及一種用于(yu)高爐內襯噴補(bu)的澆注料及其制備方(fang)法。
背景技術：
高(gao)(gao)爐(lu)(lu)內襯在保證高(gao)(gao)爐(lu)(lu)正(zheng)常(chang)生(sheng)產(chan)以及(ji)使用壽命(ming)(ming)方面起著(zhu)重要的作用，高(gao)(gao)爐(lu)(lu)在使用一(yi)段時間后(hou)，由于(yu)爐(lu)(lu)內熱(re)沖擊、侵蝕、磨損和氧化(hua)剝落等原因，會(hui)造成(cheng)高(gao)(gao)爐(lu)(lu)內襯耐火材料層減薄，出現(xian)爐(lu)(lu)殼發紅現(xian)象，影(ying)響高(gao)(gao)爐(lu)(lu)的正(zheng)常(chang)生(sheng)產(chan)。為(wei)了(le)維持高(gao)(gao)爐(lu)(lu)的正(zheng)常(chang)生(sheng)產(chan)和長(chang)壽命(ming)(ming)，降低高(gao)(gao)爐(lu)(lu)的運行成(cheng)本(ben)，對高(gao)(gao)爐(lu)(lu)內襯蝕損嚴重部位(wei)及(ji)時進行修補是延長(chang)高(gao)(gao)爐(lu)(lu)壽命(ming)(ming)的有(you)效手段。
目前，高爐(lu)(lu)內(nei)襯(chen)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)普遍采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)濕法(fa)噴(pen)注工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)來(lai)進行施工(gong)(gong)(gong)，所采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)設備(bei)基本上是自動化程度較高的(de)(de)(de)遙控(kong)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)裝置，其技術特(te)點是預先將耐火混合料(liao)(liao)，包括(kuo)所有的(de)(de)(de)粗(cu)、中、細顆(ke)粒和結合劑與水混合成澆注料(liao)(liao)，由壓送(song)泵(beng)通過輸送(song)管道將澆注料(liao)(liao)輸送(song)到(dao)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)機的(de)(de)(de)噴(pen)嘴，然(ran)后(hou)在(zai)噴(pen)嘴處(chu)加(jia)入促凝劑，再借(jie)助高壓空(kong)氣(qi)通過噴(pen)嘴把澆注料(liao)(liao)噴(pen)注到(dao)需要噴(pen)補(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)高爐(lu)(lu)內(nei)襯(chen)蝕損區域表面(mian)。此(ci)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)可實(shi)現(xian)在(zai)不(bu)停(ting)(ting)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)前提下利用(yong)(yong)(yong)(yong)高爐(lu)(lu)休風(feng)對內(nei)襯(chen)進行噴(pen)補(bu)(bu)(bu)。與原來(lai)傳(chuan)統的(de)(de)(de)停(ting)(ting)爐(lu)(lu)維修(xiu)(xiu)相比，高爐(lu)(lu)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)使高爐(lu)(lu)損毀部(bu)位(wei)內(nei)襯(chen)得到(dao)了(le)修(xiu)(xiu)復，噴(pen)補(bu)(bu)(bu)后(hou)利用(yong)(yong)(yong)(yong)高爐(lu)(lu)殘剩余熱實(shi)現(xian)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)快(kuai)速(su)烘(hong)烤，無需另外進行烘(hong)爐(lu)(lu)，因此(ci)可以(yi)實(shi)現(xian)高爐(lu)(lu)快(kuai)速(su)送(song)風(feng)，迅速(su)恢復爐(lu)(lu)況(kuang)。所以(yi)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)修(xiu)(xiu)復工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)減(jian)少(shao)了(le)高爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)大(da)中修(xiu)(xiu)次數，降(jiang)低了(le)工(gong)(gong)(gong)程費用(yong)(yong)(yong)(yong)，減(jian)少(shao)了(le)高爐(lu)(lu)停(ting)(ting)爐(lu)(lu)造成的(de)(de)(de)產量(liang)損失，而且明顯(xian)延(yan)長(chang)了(le)高爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)(yong)壽命(ming)。
決(jue)定高爐內(nei)襯噴補維修(xiu)效果的(de)主要(yao)因素(su)是(shi)兩個方面的(de)，一是(shi)施工(gong)裝備及(ji)工(gong)藝；二是(shi)所(suo)用澆注料本身的(de)性(xing)能。對于高爐內(nei)襯修(xiu)復所(suo)用澆注料的(de)性(xing)能要(yao)求如(ru)下：
1、與基體的粘(zhan)結(jie)性能(neng)好，能(neng)使其與修補(bu)面粘(zhan)結(jie)成為一(yi)體；
2、重燒線變化率小，從而保證具有良好的(de)體積穩定(ding)性(xing)；
3、施工過程中(zhong)的反彈率(lv)小，節約(yue)用料(liao)；
4、較高的(de)耐火度和強度；
5、低氣孔率和(he)高致密度；
6、耐磨性好；
7、瞬間凝固(gu)、快強，以增加造襯厚度；
8、抗co侵蝕性好。
其(qi)中最基本的(de)要求(qiu)是粘結(jie)強度，因為如果澆(jiao)注料不能牢固地與受補面粘結(jie)為一體，其(qi)它(ta)的(de)性能也就毫無意義(yi)。
目前(qian)，高(gao)爐內襯修補技術(shu)發(fa)展至今仍不(bu)夠完(wan)善，澆(jiao)注料(liao)的研(yan)制還有(you)很(hen)大的研(yan)發(fa)空間(jian)，目前(qian)存(cun)在(zai)的主要(yao)問題為澆(jiao)注料(liao)施(shi)工性(xing)能不(bu)穩定(ding)，材料(liao)性(xing)能如低加水量、高(gao)體密、高(gao)強(qiang)度及(ji)耐用性(xing)等尚(shang)不(bu)突出。
技術實現要素：
本發明(ming)所(suo)要解決的技術問題是提供(gong)一種用于高爐(lu)內(nei)襯(chen)噴補的澆注(zhu)料及其(qi)制(zhi)備(bei)方法(fa)，本澆注(zhu)料抗渣性能(neng)優(you)越、強度(du)高、粘附性能(neng)好、施工快(kuai)捷，確(que)保與高爐(lu)內(nei)襯(chen)受補面粘結(jie)為(wei)一體，本制(zhi)備(bei)方法(fa)操作簡(jian)單，可在高爐(lu)降低料線的情(qing)況(kuang)下(xia)對露出的爐(lu)墻內(nei)襯(chen)進行噴補造(zao)襯(chen)，大(da)面積快(kuai)速修補高爐(lu)內(nei)襯(chen)。
為(wei)解決上述技術問題，本發明用于高爐內襯(chen)噴補的(de)(de)(de)澆注料(liao)(liao)以10～15wt%的(de)(de)(de)礬土顆(ke)粒、40～50wt%的(de)(de)(de)棕剛玉顆(ke)粒、10～20wt%的(de)(de)(de)碳化(hua)硅(gui)細粉、15～25wt%的(de)(de)(de)剛玉細粉、0.5～2wt%的(de)(de)(de)金屬硅(gui)粉、0.5～2%的(de)(de)(de)球狀瀝青、2～7wt%的(de)(de)(de)α-al2o3微(wei)粉和(he)0.2～2wt%的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)硅(gui)微(wei)粉為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，外加所(suo)述原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)8～15wt%的(de)(de)(de)硅(gui)溶膠為(wei)結(jie)合劑。
進一步，所述礬土(tu)顆粒(li)的粒(li)徑(jing)為(wei)3～8mm，其al2o3含(han)量不小(xiao)于88%；所述棕(zong)剛(gang)玉顆粒(li)的粒(li)徑(jing)為(wei)88μm～3mm，其al2o3含(han)量不小(xiao)于94%。
進一步，所述碳(tan)化硅細粉的(de)粒徑為88μm～1mm，其sic含(han)量不低于96%。
進一步，所(suo)述剛玉細粉(fen)的粒度不(bu)大(da)于(yu)0.074mm，其al2o3含量(liang)不(bu)小于(yu)98.5%。
進一步，所述金屬(shu)硅粉(fen)的(de)粒度不(bu)(bu)大于(yu)0.074mm，其si含量(liang)不(bu)(bu)小于(yu)97%。
進一(yi)步，所述球狀瀝青(qing)的粒度為0.5～1mm，其殘炭量不小于(yu)50%。
進一步(bu)，所述α-al2o3微(wei)粉的粒徑小于(yu)5μm，其(qi)al2o3含(han)量大于(yu)99%。
進一步，所述氧化硅微粉的(de)粒徑小于(yu)3μm，其sio2含量大(da)于(yu)95%。
進(jin)一步，所述硅溶膠的固(gu)含量為28～42%。
上述(shu)用于高(gao)爐內襯噴(pen)補的澆注料(liao)制備(bei)方法，按(an)比例(li)配制所(suo)述(shu)原料(liao)，加入(ru)攪拌機(ji)攪拌混合(he)均勻，隨后加入(ru)所(suo)述(shu)硅溶膠作為噴(pen)補潤濕(shi)介質和結合(he)劑(ji)，得到用于高(gao)爐內襯噴(pen)補的澆注料(liao)。
由于本(ben)發明用(yong)于高(gao)(gao)爐(lu)內(nei)(nei)襯(chen)(chen)噴(pen)補(bu)的(de)澆(jiao)注(zhu)料(liao)(liao)及其制備方(fang)法(fa)采用(yong)了上述(shu)技術方(fang)案，即本(ben)澆(jiao)注(zhu)料(liao)(liao)以(yi)10～15wt%的(de)礬土(tu)顆粒(li)、40～50wt%的(de)棕剛(gang)玉顆粒(li)、10～20wt%的(de)碳化硅(gui)(gui)(gui)(gui)細粉(fen)、15～25wt%的(de)剛(gang)玉細粉(fen)、0.5～2wt%的(de)金屬硅(gui)(gui)(gui)(gui)粉(fen)、0.5～2%的(de)球狀(zhuang)瀝青、2～7wt%的(de)α-al2o3微粉(fen)和0.2～2wt%的(de)氧化硅(gui)(gui)(gui)(gui)微粉(fen)為原料(liao)(liao)，外加所述(shu)原料(liao)(liao)8～15wt%的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)溶(rong)膠為結(jie)合(he)劑。本(ben)方(fang)法(fa)按比(bi)例配制所述(shu)原料(liao)(liao)，加入攪拌(ban)機(ji)攪拌(ban)混合(he)均勻，隨后(hou)加入所述(shu)硅(gui)(gui)(gui)(gui)溶(rong)膠作為噴(pen)補(bu)潤(run)濕介質和結(jie)合(he)劑，得到(dao)用(yong)于高(gao)(gao)爐(lu)內(nei)(nei)襯(chen)(chen)噴(pen)補(bu)的(de)澆(jiao)注(zhu)料(liao)(liao)。本(ben)澆(jiao)注(zhu)料(liao)(liao)抗渣(zha)性能(neng)(neng)優(you)越、強度高(gao)(gao)、粘附性能(neng)(neng)好(hao)、施工快捷，確保與高(gao)(gao)爐(lu)內(nei)(nei)襯(chen)(chen)受補(bu)面粘結(jie)為一體，本(ben)制備方(fang)法(fa)操作簡單，可在高(gao)(gao)爐(lu)降低料(liao)(liao)線的(de)情況下對露出的(de)爐(lu)墻內(nei)(nei)襯(chen)(chen)進行噴(pen)補(bu)造襯(chen)(chen)，大面積快速修(xiu)補(bu)高(gao)(gao)爐(lu)內(nei)(nei)襯(chen)(chen)。
具體實施方式
本發明用于高爐內(nei)襯噴補的(de)(de)澆注料(liao)以(yi)10～15wt%的(de)(de)礬土顆粒、40～50wt%的(de)(de)棕(zong)剛(gang)玉顆粒、10～20wt%的(de)(de)碳化(hua)硅(gui)(gui)細粉、15～25wt%的(de)(de)剛(gang)玉細粉、0.5～2wt%的(de)(de)金屬(shu)硅(gui)(gui)粉、0.5～2%的(de)(de)球(qiu)狀瀝青、2～7wt%的(de)(de)α-al2o3微粉和0.2～2wt%的(de)(de)氧化(hua)硅(gui)(gui)微粉為原料(liao)，外加所述(shu)原料(liao)8～15wt%的(de)(de)硅(gui)(gui)溶膠為結合劑。
優選的(de)，所(suo)述礬土顆粒(li)的(de)粒(li)徑(jing)為3～8mm，其al2o3含量不(bu)小于88%；所(suo)述棕剛玉顆粒(li)的(de)粒(li)徑(jing)為88μm～3mm，其al2o3含量不(bu)小于94%。
優選的，所述碳化硅(gui)細粉的粒徑為88μm～1mm，其sic含量不低于96%。
優(you)選的，所述剛玉(yu)細粉(fen)的粒度不大于(yu)0.074mm，其al2o3含量不小于(yu)98.5%。
優(you)選的，所述金(jin)屬硅粉的粒度不大于(yu)0.074mm，其si含量不小于(yu)97%。
優選的(de)，所(suo)述球狀瀝青的(de)粒(li)度為0.5～1mm，其(qi)殘炭量不小(xiao)于50%。
優選的(de)，所述α-al2o3微粉的(de)粒徑小于(yu)5μm，其al2o3含(han)量大于(yu)99%。
優選的，所(suo)述(shu)氧化硅微粉的粒(li)徑小于3μm，其sio2含(han)量大于95%。
優(you)選的(de)，所述硅溶(rong)膠的(de)固含量為28～42%。
上述(shu)用于(yu)高爐內襯噴(pen)補(bu)的澆(jiao)(jiao)注料(liao)制備方法(fa)，按比例配制所(suo)(suo)述(shu)原(yuan)料(liao)，加入攪拌機攪拌混合均勻，隨后(hou)加入所(suo)(suo)述(shu)硅(gui)溶膠作為噴(pen)補(bu)潤(run)濕(shi)介質和結合劑，得到用于(yu)高爐內襯噴(pen)補(bu)的澆(jiao)(jiao)注料(liao)。
本澆注料采用礬土和棕剛玉為復合骨料，引入sic提高材料的熱震穩定性，以硅溶膠作為結合劑，使其具備良好的常溫力學強度和粘附強度，減少材料剝落，并可縮短施工體烘干過程的時間。其主要物理性能是：110℃烘干后的顯氣孔率為16～20%、體積密度為2.70～2.80g/cm3、抗折強度為5.0～10.0mpa、耐壓強度＞30mpa、粘結強度1～2mpa；815℃保溫3小時后的顯氣孔率為18～22%、體積密度為2.65～2.75g/cm3、抗折強度為8.0～12.0mpa、耐壓強度＞50mpa、粘結強度＞4.0mpa、加熱永久線變化率為±0.1%；1400℃保溫3小時后的顯氣孔率為17～21%、體積密度為2.70～2.80g/cm3、抗折(zhe)強度(du)為10.0～16.0mpa、耐壓(ya)強度(du)＞100mpa、加(jia)熱永久線變化率為0～+0.3%。本(ben)澆注料采用(yong)的(de)(de)(de)(de)硅溶(rong)(rong)膠，由于其(qi)sio2的(de)(de)(de)(de)粒徑范(fan)圍一般在5nm～100nm，且粘度(du)較(jiao)低(di)，具有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)(de)分散性(xing)和滲透性(xing)，因此澆注料在施工(gong)中(zhong)(zhong)，硅溶(rong)(rong)膠中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)納米sio2和水都能滲透進(jin)入微(wei)孔(kong)中(zhong)(zhong)，加(jia)快膠凝并增強材料與高爐(lu)內襯的(de)(de)(de)(de)粘結(jie)性(xing)。同(tong)時(shi)澆注料基質中(zhong)(zhong)莫來石的(de)(de)(de)(de)原位(wei)生(sheng)成伴隨(sui)一定的(de)(de)(de)(de)體積膨(peng)脹，可以彌補澆注料加(jia)熱過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)收縮，保(bao)證制(zhi)品的(de)(de)(de)(de)體積穩定性(xing)，進(jin)而(er)提高其(qi)荷重軟(ruan)化溫度(du)與抗蠕變性(xing)。本(ben)澆注使用(yong)時(shi)可采用(yong)濕法噴補工(gong)藝進(jin)行熱態噴補。
實施例1
本澆注料以10wt%的(de)礬土(tu)顆粒(li)、50wt%的(de)棕剛玉顆粒(li)、15wt%的(de)碳(tan)化(hua)硅(gui)細(xi)粉(fen)(fen)、15wt%的(de)剛玉細(xi)粉(fen)(fen)、0.5wt%的(de)金屬硅(gui)粉(fen)(fen)、0.5%的(de)球狀瀝青、7wt%的(de)α-al2o3微(wei)粉(fen)(fen)和2wt%的(de)氧化(hua)硅(gui)微(wei)粉(fen)(fen)為原料，外加所述原料8wt%的(de)硅(gui)溶膠(jiao)為結(jie)合(he)劑。
實施例2
本澆注料(liao)以15wt%的(de)礬土(tu)顆(ke)粒(li)、40wt%的(de)棕剛玉(yu)(yu)顆(ke)粒(li)、10wt%的(de)碳(tan)化硅細(xi)粉(fen)、25wt%的(de)剛玉(yu)(yu)細(xi)粉(fen)、2wt%的(de)金屬硅粉(fen)、2%的(de)球狀瀝青、4wt%的(de)α-al2o3微(wei)粉(fen)和(he)2wt%的(de)氧化硅微(wei)粉(fen)為原料(liao)，外加所(suo)述原料(liao)10wt%的(de)硅溶膠(jiao)為結合劑。
實施例3
本(ben)澆注料(liao)(liao)以12wt%的(de)(de)(de)礬土顆粒(li)、45wt%的(de)(de)(de)棕剛玉(yu)顆粒(li)、15wt%的(de)(de)(de)碳化(hua)硅細粉(fen)、25wt%的(de)(de)(de)剛玉(yu)細粉(fen)、2wt%的(de)(de)(de)金屬硅粉(fen)、2%的(de)(de)(de)球狀瀝青、7wt%的(de)(de)(de)α-al2o3微粉(fen)和2wt%的(de)(de)(de)氧化(hua)硅微粉(fen)為原(yuan)料(liao)(liao)，外加所(suo)述原(yuan)料(liao)(liao)15wt%的(de)(de)(de)硅溶(rong)膠(jiao)為結合(he)劑。
實(shi)例1、實(shi)例2和實(shi)例3澆注料的(de)主要性(xing)能見下表：
由(you)上(shang)表可見(jian)，本澆(jiao)注料(liao)具有良好(hao)的(de)(de)高(gao)溫體(ti)積穩定(ding)性(xing)(xing)、力學性(xing)(xing)能和抗渣性(xing)(xing)能，可以很好(hao)地與高(gao)爐內襯(chen)進行(xing)結(jie)合而不會產生剝(bo)落(luo)，且sic的(de)(de)引入可以提(ti)高(gao)材料(liao)的(de)(de)熱震穩定(ding)性(xing)(xing)，硅溶膠(jiao)的(de)(de)使用使得材料(liao)不僅獲得良好(hao)的(de)(de)結(jie)合強度，也可實現噴涂(tu)后的(de)(de)快(kuai)速干燥(zao)，并提(ti)高(gao)噴補造襯(chen)的(de)(de)使用壽命，保障高(gao)爐爐役(yi)壽命。