1.本发明涉及高炉主铁沟用耐火材料，特别涉及一种高炉主铁沟永久层用浇注料，属于钢铁工业热工设备用不定形耐火材料技术领域。
背景技术：
2.高炉主铁沟是高炉炉前的重要设施，其功能是实现液态渣和铁的分离。按不出铁时沟内贮存铁水与否分为贮铁式和非贮铁式。贮铁式主铁沟由于沟内温度稳定、出铁时铁水不直接冲刷沟底耐火材料，因而得到广泛应用。因主铁沟长期贮留高温铁水，同时其内衬长期受到渣铁的冲刷和侵蚀，工作条件非常恶劣，为了控制主铁沟的支撑结构温度在合理的范围内，主沟断面结构设计尤为重要。
3.高炉主铁沟断面按冷却方式不同分为强制冷却型和隔热型，隔热型主铁沟主要依靠铁水和混凝土结构间耐火材料的热阻控制热量的传导，实现控制温度的合理分布。
4.隔热型高炉主铁沟包括钢壳、永久层、工作层。
5.目前，高炉主铁沟永久层采用隔热粘土砖砌筑而成，一般厚度在200～350mm，主铁沟永久层主要起隔热作用，因隔热粘土砖存在砖缝同时强度低，一般用的隔热粘土砖的常温耐压强度为25mpa，导热系数为0.75w/m
·
k，因此，起不到有效的防护的作用，容易发生穿铁事故，原因是，高炉主铁沟工作层耐火材料被渣铁侵蚀后，铁水穿透工作层，经主铁沟永久层隔热粘土砖的缝隙从主铁沟钢壳接缝处流出，从而导致主铁沟发生穿铁。
6.高炉主铁沟工作层为浇注层，主要使用al2o
3-sic-c耐火材料作为工作衬，其主要材质为刚玉、碳化硅、碳素材料、结合剂以及适量的外加剂等原料配制，主要起耐铁水冲刷和抗铁水侵蚀作用。
7.公开号为cn101613211a的中国专利申请公开了一种利用废弃高炉主沟料制造的再生浇注料，主要用用后的高炉主沟料再生工作层的浇注料，耐铁水冲刷和抗铁水侵蚀作用能达到要求，但隔热性能不是其主要目的，满足不了要求。
8.公开号为cn101096312a的中国专利申请公开了一种低成本耐用高炉主沟料，利用沥青作为碳素材料，并用用后高炉主沟料作为原料，实现了低成本，同时该材料用在工作层，耐铁水冲刷和抗铁水侵蚀作用能达到要求，但隔热性能不是其主要目的，满足不了要求。
技术实现要素：
9.本发明目的是提供一种高炉主铁沟永久层用浇注料，主要解决现有高炉主铁沟永久层易发生穿铁、寿命低以及使用成本高的技术问题。
10.本发明的技术方案是，一种高炉主铁沟永久层用浇注料，其化学成分的重量百分比为：al2o3：46～56％，sio2：25～35％，cao：2～4％，sic：15～20％，c：1～2％，亚磷酸酯0.5～1.0％，各成分的重量百分比之和为100％。
11.一种高炉主铁沟永久层用浇注料，其原料组分的重量百分比为：处理过的用后主
铁沟工作层用浇注料50～59％，刚玉15～20％，碳化硅15～25％，纯铝酸钙水泥3～5％，微珠2～4％，碳黑1.0～2.0％，亚磷酸酯0.5～1.0％，各原料组分的重量百分比之和为100％。
12.本发明浇注料制作的浇注料制作的高炉主铁沟永久层在110℃*24h条件下的耐压强度≥40mpa；高炉主铁沟永久层在550℃的导热系数为0.25-0.35w/m
·
k，常温耐压强度以及隔热效果远好于隔热粘土砖，对高炉主铁沟的钢壳起更好的防护作用；110℃*24h条件下，隔热粘土砖制成的高炉主铁沟永久层的耐压强度为25mpa，隔热粘土砖制成的高炉主铁沟永久层在550℃的导热系数为0.75w/m
·
k。
13.本发明所述的高炉主铁沟永久层用浇注料的组分限定在上述范围内的理由如下：
14.因高炉主铁沟的永久层、工作层均采用铝硅系耐火材料制成，本发明高炉主铁沟永久层用浇注料也采用铝硅物质为主，以防止碱性物质与酸性物质的反应。
15.浇注料的材质要含一定量的al2o3，al2o3是一种对碱性和酸性渣系都有较强抗侵蚀能力的氧化物，但其膨胀系数大、耐剥落性差，基质部分易被熔渣渗透熔损，导致骨料暴露、剥落而熔损，不能满足出铁沟永久层用耐火材料的要求，所以完全使用al2o3，要引入其他材料。本发明浇注料中al2o3来源于处理过的用后主铁沟工作层用浇注料、刚玉，本专利将al2o3含量控制在46～56％。
16.用后主铁沟工作层用浇注料其组分为al2o
3-sic-c，其中al2o3≥70％，sic与c的质量百分比之和的总含量≥20％。用后主铁沟工作层用浇注料的处理过程为：先将用后主沟料解体，然后去除大块渣铁，用鄂式
破碎机进行破碎，最后磁选和筛分，得到处理过的用后主铁沟工作层用浇注料，其粒径为3.0～5.0mm。通过利用处理过的用后主铁沟工作层用浇注料，实现了主沟废料的循环再利用，降低了渣沟的生产建设成本，同时适应现场能力强，抗氧化性能好，抗侵蚀性能强，安全性高。
17.刚玉是一种对碱性和酸性渣系都有较强抗侵蚀能力的氧化物，但刚玉膨胀系数大、耐剥落性差，基质部分易被熔渣渗透熔损，导致骨料暴露、剥落而熔损，不能满足出铁沟用耐火材料的要求。为此，在刚玉基体中引入了碳化硅和碳。根据材料中al2o3含量的总体要求，刚玉的成分控制15～20％。
18.碳化硅：碳化硅具有熔点高、硬度高、强度高、热膨胀系数低、导热率高、化学性能稳定、与炉渣难以反应等许多氧化物通常所没有的特性，因而炭化硅早已被作为炉渣侵蚀和高温剥落严重部位耐火材料的主要原料。炭化硅的加入量可以根据使用条件如：高炉容积大小及渣铁对料性的现场不同部位要求做出调整，本发明设定为15～25％。
19.碳黑：具有不被熔渣润湿、高导热和低膨胀等特点。因此，碳的引入可以显著提高耐火材料的抗侵蚀性能及热震稳定性。但碳黑添加不能太多，太多了容易氧化，经过试验，加入量1～2％。
20.纯铝酸钙水泥：浇注料加入适当的纯铝酸钙水泥，其对于保证高的坯体强度是必要的，但过高不利于浇注料的抗爆裂性和受热后强度的保持，经过反复试验，加入量为3～5％。
21.微珠：为了降低发明材料的导热系数，采用了空心微珠，微珠是一种硅铝酸钠(2alnao3sio
·
h2o)，是一种全球状、连续粒径分布精细微珠，粒径大小不同，本发明专利采用粒径小于等于10μm，为增强该材料的强度要求微珠的主要化学成分为al2o3，微珠中al2o3的重量百位含量为40-45％，其形成过程是二氧化硅、三氧化二铝与氢氧化钠反应生成难溶
的硅铝酸钠，如下反应式，2sio2+al2o3+2naoh＝na2o
·
al2o3·
2sio2·
h2o，空心微珠加入量太少的话起不到降低导热系数的作用，加入太多，材料成型后的强度达不到要求，经多年研究，本发明控制涂抹料中微珠的重量百位含量为2％～4％；为了便于施工和保证施工质量，本发明控制微珠的粒径≤10μm。
22.亚磷酸酯：亚磷酸酯为一种抗氧化剂，能防止耐材被氧化，其加入量控制在0.5～1.0％
23.用上述浇注料制备高炉主铁沟永久层的方法，包括以下步骤：
24.1)将高炉主铁沟钢壳清理干净；
25.2)安装高炉主铁沟永久层浇注模板；
26.3)配置浇注料浆，在浇注料中加水并搅拌，加水量占浇注料质量比例为5～6％，搅拌时间6～8分钟，搅拌均匀后得到的浇注料浆；
27.4)浇注高炉主铁沟永久层，将浇注料浆浇入高炉主铁沟钢壳表面，控制永久层厚度为200～350mm，浇注结束养护18～24h后脱模；
28.5)对高炉主铁沟永久层进行烘烤，按常规高炉主铁沟烘烤制度对高炉主铁沟永久层进行烘烤。
29.本发明浇注料制成高炉主铁沟永久层，没有缝隙，同时永久层浇注料施工后又有一定的强度，能有效的起到防护作用，浇注料导热系数比较低，起到了较好的隔热作用，在成本上本专利利用了用后主沟工作层浇注料作其中的原料，相比现有高炉主铁沟工作层所用浇注料使用后被清理一般都作为垃圾处理，降低了高炉主铁沟制作成本。
30.本发明浇注料制作的高炉主铁沟永久层，具有强度高导热系数低的性能，能有效地起到防护和隔热的作用，同时使用了主沟上的用后浇注料，降低了采购成本。
31.本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明浇注料制作的高炉主铁沟永久层彻底解决现有隔热粘土砖制成的高炉主铁沟永久层因砖缝导致穿铁安全隐患，对高炉主铁沟的钢壳起更好的防护作用，提高了高炉主铁沟使用寿命。2、本发明浇注料采用用后高炉主铁沟工作层浇注料作为主要原料，实现了用后耐材的再生利用，降低了高炉主铁沟永久层的制作成本。3、本发明浇注料制作的高炉主铁沟永久层在110℃*24h条件下的耐压强度≥40mpa；高炉主铁沟永久层在550℃的导热系数为0.25-0.35w/m
·
k，常温耐压强度以及隔热效果远好于隔热粘土砖，对高炉主铁沟的钢壳起更好的防护作用；110℃*24h条件下，隔热粘土砖制成的高炉主铁沟永久层的耐压强度为25mpa，隔热粘土砖制成的高炉主铁沟永久层在550℃的导热系数为0.75w/m
·
k。
具体实施方式
32.下面结合实施例1～5对本发明做进一步说明，如表1、2所示。
33.一种高炉主铁沟永久层用浇注料，其化学成分的重量百分比为：al2o3：46～56％，sio2：25～35％，cao：2～4％，sic：15～20％，c：1～2％，亚磷酸酯0.5～1.0％，各成分的重量百分比之和为100％。
34.一种高炉主铁沟永久层用浇注料，其原料组分的重量百分比为：处理过的用后主铁沟工作层用浇注料50～59％，刚玉15～20％，碳化硅15～25％，纯铝酸钙水泥3～5％，微珠2～4％，碳黑1.0～2.0％，亚磷酸酯0.5～1.0％，各原料组分的重量百分比之和为100％。
35.表1本发明实施例浇注料的化学成分，单位：重量百分比能。
36.化学成分al2o3sio2caosicc亚磷酸酯本发明46～5625～352～415～201.0～2.00.5～1.0％实施例1463421521实施例24635215.510.5实施例3483121711实施例449.52542010.5实施例5562521511
37.表2本发明实施例浇注料的原料组分，单位：重量百分比。
[0038][0039]
用上述浇注料制备高炉主铁沟永久层的方法，包括以下步骤：
[0040]
1)将高炉主铁沟钢壳清理干净；
[0041]
2)安装高炉主铁沟永久层浇注模板；
[0042]
3)配置浇注料浆，在浇注料中加水并搅拌，加水量占浇注料质量比例为5.5％，搅拌时间7分钟，搅拌均匀后得到的浇注料浆；
[0043]
4)浇注高炉主铁沟永久层，将浇注料浆浇入高炉主铁沟钢壳表面，控制永久层厚度为250mm，浇注结束养护24h后脱模；
[0044]
5)对高炉主铁沟永久层进行烘烤，按常规高炉主铁沟烘烤制度对高炉主铁沟永久层进行烘烤。
[0045]
实施例1-5浇注料制成高炉主铁沟永久层，110℃*24h条件下，永久层的耐压强度分别为40mpa、42mpa、43mpa、45mpa、48mpa；110℃*24h条件下，隔热粘土砖制成的高炉主铁沟永久层耐压强度为25mpa；本发明浇注料制成高炉主铁沟永久层强度提升显著，提高了高炉主铁沟永久层的寿命。
[0046]
实施例1-5浇注料制成高炉主铁沟永久层在550℃的导热系数分别为0.25w/m
·
k、0.27w/m
·
k、0.30w/m
·
k、0.33w/m
·
k、0.35w/m
·
k，隔热粘土砖制成的高炉主铁沟永久层在550℃的导热系数为0.75w/m
·
k；本发明浇注料制成高炉主铁沟永久层隔热性能提升显著，提高了高炉主铁沟永久层的寿命。
[0047]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。技术特征：
1.一种高炉主铁沟永久层用浇注料，其特征是，其化学成分的重量百分比为：al2o3：46～56％，sio2：25～35％，cao：2～4％，sic：15～20％，c：1～2％，亚磷酸酯0.5～1.0％，各成分的重量百分比之和为100％。2.如权利要求1所述的高炉主铁沟永久层用浇注料，其特征是，所述浇注料由处理过的用后主铁沟工作层用浇注料、刚玉、碳化硅、纯铝酸钙水泥、微珠、碳黑、亚磷酸酯这些原料按权利要求1成分配制。3.如权利要求2所述的高炉主铁沟永久层用浇注料，其特征是，所述浇注料的原料组分的重量百分比为：处理过的用后主铁沟工作层用浇注料50～59％，刚玉15～20％，碳化硅15～25％，纯铝酸钙水泥3～5％，微珠2～4％，碳黑1.0～2.0％，亚磷酸酯0.5～1.0％，各原料组分的重量百分比之和为100％。4.如权利要求2所述的高炉主铁沟永久层用浇注料，其特征是，所述处理过的用后主铁沟工作层用浇注料化学成分的重量百分比为：al2o3≥70％，sic与c的重量百分比之和的总含量≥20％，各成分的重量百分比之和为100％。5.如权利要求2所述的高炉主铁沟永久层用浇注料，其特征是，所述处理过的用后主铁沟工作层用浇注料的粒径为3.0～5.0mm。6.如权利要求2所述的高炉主铁沟永久层用浇注料，其特征是，所述微珠的粒径≤10μm。7.一种高炉主铁沟永久层的制备方法，其特征是，采用权利要求1所述浇注料，所述的方法包括以下步骤：1)将高炉主铁沟钢壳清理干净；2)安装高炉主铁沟永久层浇注模板；3)配置浇注料浆，在浇注料中加水并搅拌，加水量占浇注料质量比例为5～6％，搅拌时间6～8分钟，搅拌均匀后得到的浇注料浆；4)浇注高炉主铁沟永久层，将浇注料浆浇入高炉主铁沟钢壳表面，控制永久层厚度为200～350mm，浇注结束养护18～24h后脱模；5)对高炉主铁沟永久层进行烘烤。8.如权利要求7所述的一种高炉主铁沟永久层的制备方法，其特征是，浇注料制作的高炉主铁沟永久层在110℃*24h条件下的耐压强度≥40mpa；高炉主铁沟永久层在550℃的导热系数为0.25-0.35w/m
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k。
技术总结
本发明公开了一种高炉主铁沟永久层用浇注料，主要解决现有高炉主铁沟永久层易发生穿铁、寿命低以及使用成本高的技术问题。本发明一种高炉主铁沟永久层用浇注料，其化学成分的重量百分比为：Al2O3：46～56％，SiO2：25～35％，CaO：2～4％，SiC：15～20％，C：1～2％，亚磷酸酯0.5～1.0％，各成分的重量百分比之和为100％。本发明浇注料制作的浇注料制作的高炉主铁沟永久层在110℃*24h条件下的耐压强度≥40MPa；高炉主铁沟永久层在550℃的导热系数为0.25-0.35W/m
技术研发人员：洪建国
受保护的技术使用者：上海梅山钢铁股份有限公司
技术研发日：2020.05.06
技术公布日：2021/11/8
声明：
“高炉主铁沟永久层用浇注料的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：上海梅山钢铁股份有限公司
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2024年12月27日 ~ 29日 
