專利名稱：鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼前鐵水噴吹預(yù)處理耐火材料領(lǐng)域，具體地指一種用于魚雷 罐、鐵水罐內(nèi)鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料。
背景技術(shù)：
鐵水噴吹預(yù)處理是現(xiàn)代冶金過程中的一個重要工序，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外鋼鐵企業(yè) 中。鐵水爐外噴吹脫硫是利用插入到鐵水容器中離罐底250mm左右的噴槍，通過高壓載氣 將脫硫劑噴入鐵水，提高反應(yīng)接觸面積；通過噴射動能的劇烈攪拌混合，提高反應(yīng)傳質(zhì)速 度；并通過噴槍在不斷運抵的鐵水容器中頻繁插入噴吹，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐入爐鐵水的爐外高效脫 硫，也就是說，噴槍采用的是高溫惡劣條件下的間歇式工作模式。通常，噴槍是由金屬槍芯與耐火材料槍襯組成的復(fù)合體，金屬槍芯的主要作用是 保證噴槍的強度、剛度、噴吹通道的暢通與噴吹流場的穩(wěn)定；耐火材料槍襯的主要作用是耐 火、隔熱、抗侵蝕與抗鐵水沖刷等，以及防止金屬槍芯高溫變形、熔損和燒蝕。噴槍采用的間 歇式工作模式很容易引起槍襯熱震龜裂、熱應(yīng)力剝落與裂紋燒穿等破損；并且由于噴吹動 能對鐵水的劇烈攪拌以及脫硫渣與鐵水的高溫侵蝕與滲透，會導致槍襯磨損與結(jié)構(gòu)剝落破 損。噴槍惡劣的工作條件與耐火材料槍襯破損，制約了噴槍使用壽命的延長。針對這一問 題，國內(nèi)外學者分別從改善澆注料抗渣性能、力學強度、熱震穩(wěn)定性與燒后先變化率的角度 進行了大量的研究。例如黃曉鵬、曲木蘭研發(fā)的噴槍用BL-2澆注料，通過提高澆注料中Al2O3的含量， 以電熔莫來石(0 15mm與180目)、紅柱石(0 3mm)、耐熱鋼纖維、硅微粉、α -Al2O3微 粉和純鋁酸鈣水泥等為主要原料，將噴槍平均使用壽命由339min提高到449min。日本川崎 制鐵株式會社公開的專利昭61-99614 “溶銑予傭處理用4 >、/工” 3、y m ”采用鋁 含量高的電熔莫來石、剛玉材料以改善澆注料的耐火性能，添加碳化硅、碳素材料、鎂砂粉、 鎂鋁尖晶石以提高澆注料的抗侵蝕性能，采用預(yù)熔柱狀陶瓷骨料以提高澆注層的抗沖蝕性 能等。張志仁譯的“噴槍用不定形耐火材料的改善”《太鋼譯文》1999(3)報道了新日鐵大 分廠在Al2O3-SiO2質(zhì)澆注料的基礎(chǔ)上，采取提高Al2O3含量和加入氧化鎂質(zhì)材料降低二氧 化硅的手段，進行了澆注料抗渣性能的改進研究；同時，采取提高耐熱鋼纖維的添加量(為 改進前澆注料鋼纖維添加量的2倍)的措施彌補氧化鎂對澆注料熱震穩(wěn)定性的不利影響， 使每支噴槍的平均壽命由320min提高到500min。全榮譯的“鐵水預(yù)處理噴槍的改進”《國 外耐火材料》2004(29)6報道了日新鋼鐵公司吳廠采取調(diào)整耐火澆注料粒度構(gòu)成比率、增加 粗粒加入量與增強澆注成型振動臺的振動強度等手段，提高耐火材料槍襯密實度和與結(jié)合 強度，取得了延長噴槍使用壽命的效果，使用壽命由平均8次/支(浸泡時間280min/支) 提高到14.3次/支(浸泡時間500min/支)。中國專利“脫硫噴槍用耐火澆注料專利號 ZL03118869. 9”，根據(jù)噴吹脫硫鐵水溫度大于等于與小于1350°C的兩種狀況，提供了兩種不 同配料組分的澆注料；主要原材料有焦寶石、普通電熔莫來石、紅柱石、耐熱鋼纖維、硅微 粉、α -Al2O3微粉、鋰輝石、碳化硅粉、純鋁酸鈣水泥等，通過焦寶石原材料的采用，改善噴槍使用條件下的燒結(jié)狀況，通過骨料臨界尺寸的增大，提高澆注料的熱震穩(wěn)定性，并在實際應(yīng) 用中提高噴槍使用壽命3-10次/支。盡管前述澆注料均在一定程度上延長了鐵水預(yù)處理噴槍的使用壽命，然而，隨著 鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，鐵水噴吹預(yù)處理純凈度以及深度預(yù)處理比例的不斷提高， 單罐次鐵水噴吹預(yù)處理時間不斷加長，噴槍磨損、噴口熔損、熱應(yīng)力剝落與結(jié)構(gòu)剝落不斷惡 化，降低了上述噴槍那耐火澆注料技術(shù)的實際使用效果，導致噴槍使用壽命大幅縮短、噴吹 流場劣化加劇，降低了噴吹流場的攪拌混合分散動能，進一步影響了鐵水預(yù)處理設(shè)備生產(chǎn) 能力的發(fā)揮、預(yù)處理效率的提高與生產(chǎn)成本的降低。因此，亟需一種改進的鐵水預(yù)處理噴槍 用耐火澆注料以克服前述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料，其具有良好的熱震 穩(wěn)定性能、高溫力學強度與抗侵蝕性能，采用其制造噴槍槍襯可以有效延長噴槍使用壽命。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料，由澆注料基料 和適量的添加劑混合而成。所述澆注料基料按重量由30 40 %的燒結(jié)鋯莫來石、10 20 % 的焦寶石、20 30 %的紅柱石、5 10 %的致密剛玉細粉、2 5 %的α -Al2O3微粉、5 8 % 的P -Al2O3微粉、3 7%的硅微粉、1 4%的碳化硅粉、1. 5 3%的純鋁酸鈣水泥組成； 所述添加劑以所述澆注料基料的總重量M為計量基準，按重量由1 5% M的耐熱鋼纖維、 0 0. M的聚丙烯纖維、0 0. 5% M乳酸鋁、0 0. 5% M的金屬鋁粉、0 0. 15% M的 三聚磷酸鈉、0 0. 5% M的三聚氰胺組成。本發(fā)明的鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料具有如下優(yōu)點第一，本發(fā)明的耐火澆注料以膠凝性能優(yōu)良的P-Al2O3微粉為主結(jié)合劑，并以硅 微粉、α -Al2O3微粉和純鋁酸鈣為輔助結(jié)合劑，降低純鋁酸鈣水泥加入量與澆注料中CaO含 量，達到提高澆注料的抗侵蝕性能與高溫強度的目的。第二，采用燒結(jié)鋯莫來石為主要原材料，通過鋯質(zhì)材料與熔渣反應(yīng)困難以及固熔 或反應(yīng)產(chǎn)物高溫性能劣化小的優(yōu)點，提高澆注料的綜合抗侵蝕性能；并通過燒結(jié)鋯莫來石 骨料氣孔、裂隙多的特點，提高澆注料的熱震穩(wěn)定性能。第三，原材料價格低廉、來源廣泛，大幅度降低了耐火澆注料的生產(chǎn)成本。通過各 種原材料的合理選擇與綜合性能的改善，最終達到延長噴槍使用壽命的目的。優(yōu)選地，所述焦寶石的粒度為3 20mm，燒結(jié)鋯莫來石的粒度為0. 074 20mm，紅 柱石的粒度為0. 15 3mm，致密剛玉細粉的粒度為325目，碳化硅的粒度為180目。通過焦 寶石細骨料的采用，利用焦寶石中低熔點雜質(zhì)，改善噴槍槍襯耐火材料使用條件下的燒結(jié) 狀況，提高槍襯的致密性與抗?jié)B透性。進一步地，所述粒度為0. 074 20mm的燒結(jié)鋯莫來石中，粒度為5 20mm的燒結(jié) 鋯莫來石為板條狀顆粒。通過板條狀燒結(jié)鋯莫來石的選用，提高澆注料中骨料的骨架穩(wěn)定 性及其與基質(zhì)粘接強度，從而提高澆注料的力學性能。并通過板條狀骨料的止裂增韌作用， 提高澆注料的熱震穩(wěn)定性，延緩噴槍耐火材料槍襯的熱應(yīng)力裂紋與剝落破損進程，進一步 延長噴槍的使用壽命。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。實施例1 鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料由澆注料基料和適量的添加劑混合而成。具體的， 以IOOg澆注料基料為例，其由下述成分組成焦寶石16g、燒結(jié)鋯莫來石33g、紅柱石25g、 致密剛玉細粉6g、α -Al2O3微粉3g、P -Al2O3微粉5g、硅微粉7g、碳化硅2g、純鋁碳酸鈣3g ； 所述添加劑以所述澆注料基料的總重量，即IOOg為計量基準，則其由下述成分組成耐熱 鋼纖維2. 5g、聚丙烯纖維0. lg、三聚磷酸鈉0. 15g、三聚氰胺0. 5g。所述的焦寶石的粒度為 3 20mm，其中，粒度為8 20mm的焦寶石的重量為5g、粒度為5 8mm的焦寶石的重量為 5g、粒度為3 5mm的焦寶石的重量為6g。所述燒結(jié)鋯莫來石的粒度為0. 074 20mm，其 中，粒度為8 20mm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為5g、粒度為5 8mm的燒結(jié)鋯莫來石的重量 為5g、粒度為3 5mm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為6g、粒度為1 3mm的燒結(jié)鋯莫來石的重 量為4g、粒度為0 Imm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為9g、粒度為180目的燒結(jié)鋯莫來石的重 量為4g。所述紅柱石的粒度為0. 15 3mm，其中，粒度為1 3mm的紅柱石的重量為Sg、粒 度為0 Imm的紅柱石的重量為17g。所述致密剛玉細粉的粒度為325目，所述碳化硅的粒 度為180目。采用上述制備好的耐火澆注料澆注制備了一批倒T形鐵水脫硫噴槍，在武鋼煉鋼 總廠三分廠魚雷罐上進行了對比試驗，試驗結(jié)果表明，采用本實施例的鐵水預(yù)處理噴槍用 耐火材料澆注料制備的噴槍平均使用壽命比常規(guī)噴槍延長了 5次/支。實施例2:鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料由澆注料基料和適量的添加劑混合而成。具體的， 以IOOg所述澆注料基料為例，其由以下成分組成焦寶石10g、燒結(jié)鋯莫來石38g、紅柱石 24g、致密剛玉細粉6g、α -Al2O3微粉5g、P -Al2O3微粉Sg、硅微粉4g、碳化硅3. 5g、純鋁碳 酸鈣1. 5g ；所述添加劑以所述澆注料基料的總重量，即IOOg為計量基準，則其由下述成分 組成耐熱鋼纖維2. 5g、金屬鋁粉0. 5g、三聚磷酸鈉0. 10g、三聚氰胺0. 45g。所述的焦寶石 的粒度為3 20mm，其中，粒度為8 20mm的焦寶石的重量為3g、粒度為5 8mm的焦寶石 的重量為3g、粒度為3 5mm的焦寶石的重量為4g。所述燒結(jié)鋯莫來石的粒度為0. 074 20mm，其中，粒度為8 20mm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為7g、粒度為5 8mm的燒結(jié)鋯莫來石 的重量為7g、粒度為3 5mm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為7g、粒度為1 3mm的燒結(jié)鋯莫來 石的重量為4g、粒度為0 Imm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為9g、粒度為180目的燒結(jié)鋯莫來 石的重量為4g。所述紅柱石的粒度為0. 15 3mm，其中，粒度為1 3mm的紅柱石的重量 為9g、粒度為0 Imm的紅柱石的重量為15g。所述致密剛玉細粉的粒度為325目，所述碳 化硅的粒度為180目。采用上述制備好的耐火澆注料澆注制備了一批純噴顆粒鎂汽化室噴槍，在武鋼條 材總廠一煉鋼分廠120噸鐵水罐上進行了對比試驗，試驗結(jié)果表明，采用本實施例的鐵水 預(yù)處理噴槍用耐火材料澆注料制備的噴槍平均使用壽命比常規(guī)噴槍延長了 10次/支。實施例3:鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料由澆注料基料和適量的添加劑混合而成。具體的， 以IOOg所述澆注料基料為例，其由下述成分組成焦寶石14g、燒結(jié)鋯莫來石30g、紅柱石30g、致密剛玉細粉10g、α -Al2O3微粉2g、P -Al2O3微粉8g、硅微粉3g、碳化硅1. 5g、純鋁碳 酸鈣1. 5g ；所述添加劑以所述澆注料基料的總重量，即IOOg為計量基準，則其由下述成分 組成耐熱鋼纖維2. 5g、乳酸鋁0. 5g、三聚磷酸鈉0. 10g、三聚氰胺0. 45g。所述的焦寶石的 粒度為3 20mm，其中，粒度為8 20mm的焦寶石的重量為4g、粒度為5 8mm的焦寶石 的重量為5g、粒度為3 5mm的焦寶石的重量為5g。所述燒結(jié)鋯莫來石的粒度為0. 074 20mm，其中，粒度為8 20mm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為5g、粒度為5 8mm的燒結(jié)鋯莫來石 的重量為4g、粒度為3 5mm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為5g、粒度為1 3mm的燒結(jié)鋯莫來 石的重量為6g、粒度為0 Imm的燒結(jié)鋯莫來石的重量為5g、粒度為180目的燒結(jié)鋯莫來 石的重量為5g。所述紅柱石的粒度為0. 15 3mm，其中，粒度為1 3mm的紅柱石的重量 為10g、粒度為0 Imm的紅柱石的重量為20g。所述致密剛玉細粉的粒度為325目，所述 碳化硅的粒度為180目。 采用上述制備好的耐火澆注料澆注制備了一批純噴顆粒鎂氣化室噴槍，在武鋼煉鋼總廠三分廠300噸鐵水罐上進行了對比試驗，試驗結(jié)果表明，采用本實施例的鐵水預(yù)處 理噴槍用耐火材料澆注料制備的噴槍平均使用壽命比常規(guī)噴槍延長了 12次/支。
權(quán)利要求
一種鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料，由澆注料基料和適量的添加劑混合而成，其特征在于所述澆注料基料按重量由30～40％的燒結(jié)鋯莫來石、10～20％的焦寶石、20～30％的紅柱石、5～10％的致密剛玉細粉、2～5％的α-Al2O3微粉、5～8％的ρ-Al2O3微粉、3～7％的硅微粉、1～4％的碳化硅粉、1.5～3％的純鋁酸鈣水泥組成；所述添加劑以所述澆注料基料的總重量M為計量基準，按重量由1～5％M的耐熱鋼纖維、0～0.1％M的聚丙烯纖維、0～0.5％M乳酸鋁、0～0.5％M的金屬鋁粉、0～0.15％M的三聚磷酸鈉、0～0.5％M的三聚氰胺組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料，其特征在于所述焦寶石的 粒度為3 20mm，所述燒結(jié)鋯莫來石的粒度為0. 074 20mm，所述紅柱石的粒度為0. 15 3mm，所述致密剛玉細粉的粒度為325目，所述碳化硅的粒度為180目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料，其特征在于所述粒度為 0. 074 20mm的燒結(jié)鋯莫來石中，粒度為5 20mm的燒結(jié)鋯莫來石為板條狀顆粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵水預(yù)處理噴槍用耐火澆注料，由澆注料基料和適量的添加劑混合而成。所述澆注料基料按重量由30～40％的燒結(jié)鋯莫來石、10～20％的焦寶石、20～30％的紅柱石、5～10％的致密剛玉細粉、2～5％的α-Al2O3微粉、5～8％的ρ-Al2O3微粉、3～7％的硅微粉、1～4％的碳化硅粉、1.5～3％的純鋁酸鈣水泥組成；所述添加劑以所述澆注料基料的總重量M為計量基準，按重量由1～5％M的耐熱鋼纖維、0～0.1％M的聚丙烯纖維、0～0.5％M乳酸鋁、0～0.5％M的金屬鋁粉、0～0.15％M的三聚磷酸鈉、0～0.5％M的三聚氰胺組成。該澆注料具有良好的熱震穩(wěn)定性能、高溫力學強度與抗侵蝕性能，采用其制造噴槍槍襯可以有效延長噴槍使用壽命。
文檔編號C04B35/66GK101817689SQ201010167938
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者張愛平, 朱善合, 李明暉, 歐陽德剛, 王海青, 羅安智, 羅巍, 胡清明 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司;武漢紅地節(jié)能材料有限公司