专利名称：一种高炉造壁压入料及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无机非金属材料技术领域的特种耐火材料及其工艺，具体为一种 液态压入材料及其制备工艺，主要用于高炉冷却壁的修补。
背景技术：
自20世纪60年代近代高炉开工以来，不断推进高炉大型化。我国是产钢大国，钢 铁产量多年稳居世界首位。为了延长高炉寿命，提高高炉安全系数，避免意外事故，保证工 作人员的人身安全，确保炉况顺行，对高炉维修手段的要求越来越迫切。因此，延长高炉寿 命、研究高炉长寿新工艺、新材料成为一项重要的课题。研制高炉造壁压入料的目标是制造出高性能的高炉修补材料，不仅施工方便，而 且必须使产品具有a)适当的流动性；b)适当的固化温度和固化时间；c)与残砖良好的结合强度；d)造衬后良好的强度和抗冲刷性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，其提出的高炉造壁压入料使用了改良的 硅酸盐结合剂，且其提出制造工艺采用颗粒的合理级配，所获得的液态压入材料使压入率 达到90%以上。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明涉及的高炉造壁压入料配方技术方案 包括粉料及其结合剂，其中结合剂占高炉造壁压入料总质量百分比20-23%，所述粉料的组 分及各组分占粉料总质量百分比采用矾土作为骨料，其质量百分比57-62% ；采用氧化铝细粉作为基质料，其质量百分比为35-40% ；微量的Na2SiF6作为硬化剂，其质量百分比0. 1-0. 25% ；复合添加剂，其质量百分比0. 2-0. 3% ；以木质素磺酸盐类物质为增强剂，其质量百分比1-2% ；余量为杂质；所述结合剂包括硅酸盐以及用以改性的酚醛树脂，其中加入的酚醛树脂占结合剂 百分比30-35%。用于调和上述粉料获得高炉造壁压入料，占高炉造壁压入料总质量百分比 20-23%。本发明另涉及的高炉造壁压入料制造工艺，其技术方案包括步骤为首先，粉料的配制在混炼设备中加入57-62%的矾土骨料，35-40%的基质料；然 后再外加0. 1-0. 25%的硬化剂，0. 2-0. 3%的添加剂，1-2%的增强剂；在温度为5_25°C的 条件下混炼5-8分钟。
接着，改性结合剂的配制调整硅酸盐到合适的粘度(0. 008-0. OlPa. S)和比重 (1. 25-1. 35g/cm3)；将硅酸盐加热到150-200°C，加入一定比例酚醛树脂占结合剂百分比 30-35%。最后，将配制好的粉料以及改性后的结合剂两者混合均勻，其中改性后的结合剂 占高炉造壁压入料总质量百分比20-23%，最终得到液态的高炉造壁压入料。所述骨料使粉料的Al2O3含量达到70%以上，增加了产品高炉造壁压入料的抗侵 蚀能力，且对产品的高温强度有利。所述复合添加剂，主要选择聚磷酸盐类物质(如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠)、糖蜜 类、NNO减水剂。优选聚磷酸盐类物质。所述结合剂，其粘度保证了压入施工的顺利进行，其固化温度(70_120°C )能够有 效防止出现“因固化温度过低，在损蚀容积较大的情况下，固化时间过短，不利于后续压入； 因固化温度过高，在损蚀容积较小的情况下，固化时间又过长，修补材料易流失”的现象。为确保高炉造壁压入料具有良好的理化性能1)按最致密堆积颗粒组成原理设计配方颗粒级配采用Andreassen方程理论，使 颗粒间互为填充而无空隙，达到最大的堆积密度，结合剂用量适中而达到润滑颗粒且能自 由流动的目的。这样不仅方便施工，还能保证高炉造壁压入料在压入后与残砖有良好的结 合强度。因此，粉料配方中，选择颗粒与细粉的比例为6 4左右，其中颗粒按粗细粗颗粒 和细颗粒各占35-40%，中颗粒占20-30%。2)开展系统试验，积累工艺参数；a.结合剂的加入量控制在25-30%，在施工过程中边搅拌边加入；b.通过众多添加剂的试验，使造壁压入料具有较好的流动度和粘结抗折强度。在 试验中，主要选择聚磷酸盐类物质(如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠)、糖蜜类、NNO减水剂。通 过反复试验，在产品中加入磷酸盐类物质较好，最佳加入量为0. 2-0. 3%。按照此含量加入 后，混合料的流动性较好，能获得较高的密度和强度。c.增强剂对性能影响的试验在试验中设计3个配方，增强剂的加入量分别为 0%、2%、4%，通过检测材料的强度，得出最佳的增强剂加入量为2%左右，优选1-2%。d.混炼时间试验；通过对造壁料流动性持续时间的测试，得出该产品的混炼时间 为5-8分钟。本发明另外简单公开了其压入造壁的方法在高炉休风后，通过泵送管道对高炉 损坏的红热点进行压入造壁。在高炉内衬不规则破损后，对内衬局部损坏严重的部位，采用 此“点维修技术”可有效地进行局部重新造衬，消除炉壳红热点。由于本发明高炉造壁压入 料产品的粘度远远大于现有技术中普通泵送压入的耐火材料，高粘度可确保耐火材料压入 后是在炉料和内衬间铺开，从而起到造衬作用。从根本上避免了压入料进入炉内，不能有效 造衬，反而进入炉料中的问题。由于本发明高炉造壁压入料的高粘度，要求施工设备具有较 高的压力，一般在4兆帕左右，以确保施工的正常进行。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果通过对高炉炉身冷却壁耐材的损坏 机理及高炉炉外压入护炉的原理分析，根据高炉炉身冷却壁的原始炉衬和炉内温度，本发 明骨料选择具有硬度高、耐磨性好、耐侵蚀的高铝材质；结合剂采用由树脂改性的硅酸盐， 使压入料具有好的流动性，压入率达90% ；添加微量硬化剂使压入炉内的压入料在炉内温度的作用下与炉内残留炉衬紧密结合并快速硬化，起到冷却壁的维修和再造功能。在结合剂中加入30-35%的改良物质酚醛树脂，以提高结合剂在高温下的使用性 能，从而提高压入料在压入后的强度。改良后的结合剂，其粘度为0. 02Pa. S，PH值为9_10， 比重1. 30-1. 35g/cm3,以保证结合剂质量的稳定。本发明液态压入材料，具有维修工期短、 速度快、效率高、投资少、效果好的特点。具体指标为1)压入率高改良后的压入料压入率达到90%以上；2)耐压强度高25· 5Mpa ；3)压入速度快通常压入1吨造壁料只需25分钟左右，而压入本产品只需要10分 /吨，比目前各用户的压入速度快，大大提高了维修效率。4)粘度高本产品的粘度通常能达到0. 02Pa · S。这个粘度不仅是产品具有良好 的流动性(约180mm左右)保证产品能够在4Mpa的压力下被压入，还能保证产品在压入后 与残砖良好结合，提高压入效果。5)烘干抗折强度10. 2Mpa ；6)常温粘结抗折强度6. 6Mpa ；7)氧化铝含量73. 25%。
具体实施例方式以下是对本发明的各实施例作详细说明所述实施例在以本发明技术方案为前提 下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1本实施例是在以下事实条件和技术要求条件下实施的(1)在混炼设备中加入57%的矾土骨料，40%的氧化铝细粉；然后再外加0. 的 硬化剂，0. 2%的复合添加剂(选择NNO减水剂)，1 %的增强剂，余量为杂质。(2)在室内温度为5°C的条件下混炼5分钟。粉料配制完成。(3)调整硅酸盐的粘度到0. 008Pa. S，密度为1. 25g/cm3 ；将硅酸盐加热到150°C， 加入30%的改性物质酚醛树脂(改性物质占结合剂百分比例)；搅拌使之均与混合，冷却。 结合剂准备完成。(4)将混合好的粉料加入20%的改性硅酸盐结合剂(结合剂占成品总量百分比)， 在室内温度为5°C的条件下混合5分钟；(5)使用振动棒将混炼好的混合料振平，直至表面泛浆；(6)在温度为5°C、湿度为60%的条件下自固成型可脱模；(7)自然养护24小时，至浇注体出现强度。本实施例粉料配方中，选择颗粒与细粉的比例为1. 6，其中颗粒按粗细粗颗粒和 细颗粒各占35%，中颗粒占30%。混合好的粉料颗粒间互为填充而无空隙，再加入改性结 合剂(加入30%的酚醛树脂用以改性)，此结合剂用量达到润滑颗粒且能自由流动的目的。 这样不仅方便施工，还能保证高炉造壁压入料在压入后与残砖有良好的结合强度。本实施例工艺制备的产品高炉造壁压入料具有一定的流动度(180mm)，较好的耐 压强度(24. 5MPa)，较好的抗折强度(10. IMPa)，满足钢厂的使用要求。实施例2
本实施例是在以下事实条件和技术要求条件下实施的(1)在混炼设备中加入62%的矾土骨料，35%的氧化铝细粉；然后再外加0. 15% 的硬化剂，0. 3%的复合添加剂(选择六偏磷酸钠)，1. 5%的增强剂，余量为杂质。(2)在室外温度为25°C的条件下混炼8分钟。粉料配制完成。(3)调整硅酸盐的粘度到0. OlPa. S，密度为1. 35g/cm3 ；将硅酸盐加热到200°C，加 入一定比例35%的改性物质酚醛树脂(改性物质占结合剂百分比例)；搅拌使之均与混合， 冷却。结合剂准备完成。(4)将混合好的粉料加入23%的改性硅酸盐结合剂(结合剂占成品总量百分比)， 在室外温度为25°C的条件下混合8分钟；(5)使用振动棒将混炼好的混合料振平，直至表面泛浆；(6)在温度为25°C、湿度为60%的条件下自固成型可脱模；(7)自然养护24小时，至浇注体出现强度。本实施例粉料配方中，选择颗粒与细粉的比例为1. 4，其中颗粒按粗细粗颗粒和 细颗粒各占40%，中颗粒占20 %。混合好的粉料颗粒间互为填充而无空隙，再加入改性结 合剂(加入35%的酚醛树脂用以改性)，此结合剂用量达到润滑颗粒且能自由流动的目的。 这样不仅方便施工，还能保证高炉造壁压入料在压入后与残砖有良好的结合强度。本实施例工艺制备的产品具有一定的流动度(182mm)，较好的耐压强度(24MPa)， 较好的抗折强度(10. OMPa)，满足钢厂的使用要求。实施例3本实施例是在以下事实条件和技术要求条件下实施的(1)在混炼设备中加入60%的矾土骨料，37. 5%的氧化铝细粉；然后再外加 0. 25%的硬化剂，0. 25%的复合添加剂(三聚磷酸钠)，2%的增强剂。(2)在室外温度为15°C的条件下混炼6. 5分钟。粉料配制完成。(3)调整硅酸盐的粘度到0. 009Pa. S，密度为1. 28g/cm3 ；将硅酸盐加热到180°C， 加入一定比例32%的改性物质酚醛树脂(改性物质占结合剂百分比例)；搅拌使之均与混 合，冷却。结合剂准备完成。(4)将混合好的粉料加入21. 9%的改性硅酸盐结合剂(结合剂占成品总量百分 比)，在室外温度为15°C的条件下混合6. 5分钟；(5)使用振动棒将混炼好的混合料振平，直至表面泛浆；(6)在温度为15°C、湿度为60%的条件下自固成型可脱模；(7)自然养护24小时，至浇注体出现强度。本实施例粉料配方中，选择颗粒与细粉的比例为6 4 (S卩1.5)，其中颗粒按粗细 粗颗粒占36 %，细颗粒占38 %，中颗粒占26 %。混合好的粉料颗粒间互为填充而无空隙，再 加入改性结合剂(加入32%的酚醛树脂用以改性)，此结合剂用量达到润滑颗粒且能自由 流动的目的。这样不仅方便施工，还能保证高炉造壁压入料在压入后与残砖有良好的结合 强度。本实施例工艺制备的产品具有一定的流动度(185mm)，较好的耐压强度 (25. 5MPa)，较好的抗折强度(10. 2MPa)，满足钢厂的使用要求。以上各实施例制备的高炉造壁压入料产品，经上海宝冶建设有限公司中心检测，达到和超过用于高炉冷却壁的修补的设计技术指标。各项理化性能均达到预期目标值
权利要求
一种高炉造壁压入料，其特征在于，包括粉料及其结合剂，其中结合剂占高炉造壁压入料总质量百分比20 23％，所述粉料的组分及各组分占粉料总质量百分比采用矾土作为骨料，其质量百分比57 62％；采用氧化铝细粉作为基质料，其质量百分比为35 40％；Na2SiF6作为硬化剂，其质量百分比0.1 0.25％；复合添加剂，其质量百分比0.2 0.3％；以木质素磺酸盐类物质为增强剂，其质量百分比1 2％；余量为杂质；所述结合剂包括硅酸盐以及用以改性的酚醛树脂，其中加入的酚醛树脂占结合剂百分比30 35％。
2.如权利要求1所述的压入料，其特征在于，所述复合添加剂为聚磷酸盐类物质、糖蜜 类、NNO减水剂。
3.如权利要求2所述的压入料，其特征在于，所述聚磷酸盐类物质为三聚磷酸钠、六偏 磷酸钠。
4.一种如权利要求1所述的高炉造壁压入料的制造工艺，其特征在于，包括步骤为 首先，粉料的配制在混炼设备中加入57-62%的矾土骨料，35-40%的基质料；然后再外加0. 1-0. 25%的硬化剂，0. 2-0. 3%的添加剂，1-2%的增强剂；在温度为5_25°C的条件 下混炼5-8分钟；接着，改性结合剂的配制调整硅酸盐到合适的粘度0. 008-0. OlPa. S和比重 1. 25-1. 35g/cm3 ；将硅酸盐加热到150-200°C，加入酚醛树脂占结合剂百分比30-35% ；最后，将配制好的粉料以及改性后的结合剂两者混合均勻，其中改性后的结合剂占高 炉造壁压入料总质量百分比20-23%，最终得到液态的高炉造壁压入料。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述粉料其颗粒与细粉的比例为1.4-1.6， 其中颗粒按粗细粗颗粒和细颗粒各占35-40%，中颗粒占20-30%。
全文摘要
一种高炉造壁压入料及其制造工艺，属于无机非金属特种耐火材料技术领域，主要用于高炉冷却壁的修补。高炉造壁压入料包括粉料及其结合剂，其中粉料组分为矾土作为骨料57-62％；基质料35-40％；Na2SiF6作为硬化剂0.1-0.25％；复合添加剂0.2-0.3％，等；所述结合剂包括硅酸盐以及用以改性的酚醛树脂，酚醛树脂占结合剂百分比30-35％。高炉造壁压入料的制造工艺为首先，粉料的配制；接着，改性结合剂的配制；最后，将配制好的粉料以及改性后的结合剂两者混合均匀。本发明液态压入材料具体指标为1)压入率高改良后的压入料压入率达到90％以上；2)耐压强度高25.5MPa；3)压入速度快只需要10分/吨。4)粘度高通常能达到0.02Pa·S。
文档编号C04B35/66GK101941844SQ200910054429
公开日2011年1月12日 申请日期2009年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者卓龙妙, 薛娜, 谭平芳, 陆洁 申请人:上海盛江特种耐火材料有限公司