一种脱磷喷枪及其专用预制料的制作方法

本发明涉及耐火材料，尤其是涉及一种脱磷喷枪，本发明还涉及脱磷喷枪喷粉钢管外部专用的预制料。

背景技术

铁水脱磷是炼铁的一个重要工序，对铁水质量和铸件品质影响较大。脱磷工序使用的工具为脱磷喷枪，脱磷喷枪内部为耐热喷粉钢管，钢管前端对称设置有两个喷孔进行喷粉作业，耐热喷粉钢管外部浇注刚玉-莫来石或高铝低水泥浇注料。由于喷枪内为钢管，外部浇注的耐火材料无法进行高温烧结，只能烘干处理，然后通过在高温铁水中使用逐步烧结，用来保护内层喷粉钢管；为提高强度，强化结构的稳定性，在耐热喷粉钢管外部还焊接有固v型锚钢钉和拉筋板。

由于脱磷时需要较强的氧化性炉渣，通常需要用脱磷喷枪向铁水中加入铁磷或吹氧，形成富含feo的氧化碱性炉渣，提高脱磷效率，为提高化渣效率或需要加入石灰、白云石或萤石，这样的氧化性碱性渣对刚玉-莫来石喷枪的侵蚀较为严重，加上喷枪吹粉的振动及钢管和刚玉-莫来石膨胀系数的不一致产生的强热应力，以及使用时喷枪的实际工况（一是从室温直接插入1500℃左右的高温铁水中，过大的温差容易出现炸裂；二是耐火材料由外高温向内阶梯温度上升至中温时，水泥结合剂等强度会下降；三是耐火材料烧结时会产生液相粘结，由于没有冷凝，此时耐火材料是松软的，强度更低，在铁水冲击下更易掉块；四是随着阶梯温度不断的向耐火材料内部升高，因钢材和耐材等膨胀系数不一致，使耐火材料产生纵向和横向裂炸）所致，极易造成喷枪（外部浇注料层）的开裂、侵蚀。掉块和变形，极大地减少了喷枪的使用寿命。目前一般的脱磷喷枪使用寿命仅3-5次，最高不超过16次，制约了炼铁铸造业的发展。因此开发一种脱磷喷枪专用的新材料势在必行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能减少熔渣侵蚀和渗透，使用寿命长的脱磷喷枪，本发明还提供脱磷喷枪的喷粉钢管外部的耐热保护层专用的预制料。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的新型脱磷喷枪，包括喷粉钢管和包覆在所述喷粉钢管外周面上的耐热保护层，所述喷粉钢管前端对称开设有喷粉孔；所述喷粉孔外设置有耐热保护罩，与所述喷粉孔位置相对应的耐热保护罩上开设有通孔，旋拧在所述喷粉孔上的喷粉支管延伸进所述通孔内；在所述耐热保护罩内的喷粉钢管上旋拧有定位螺母，所述定位螺母前端的耐热保护套内嵌放有托板，所述托板通过沿周向均衡设置的销钉与所述耐热保护罩侧壁相固连；所述耐热保护罩后部喷粉钢管上的耐热保护层由多个结构相同的耐火套块拼接而成，所述耐火套块一端设置有圆形凸台，另一端设置有与所述凸台相适应的凹槽；位于所述耐火套块内的喷粉钢管上间隙套装有隔热套；在所述耐火套块后部的所述喷粉钢管上依次设置有顶压所述耐火套块的压紧弹簧和带有内螺纹的紧固压板，在所述喷粉钢管外壁上开设有与其匹配的外螺纹；所述压紧弹簧外侧套装接有弹簧护套。

本发明所述的脱磷喷枪专用预制料，该专用预制料用于烧制耐热保护罩、托板和耐火套块；是由原料人工合成尖晶石、板状刚玉、高纯电熔镁砂、单斜氧化锆、稀土氧化物按照下述重量份配比配制而成：

人工合成尖晶石66~73份，板状刚玉15~26份，高纯电熔镁砂5~6份，单斜氧化锆3~5份，稀土氧化物1份。

所述人工合成尖晶石原料包括粒径0.1~1mm、1~3mm和3~5mm的颗粒料和粒径320目的粉料；所述稀土氧化物为氧化铈或包括氧化铈（ceo2）、氧化镧（la2o3）、氧化钇（y2o3）、氧化钕（nd2o3）、氧化铕（eu2o3）等组分的复合稀土氧化物，复合稀土氧化物中各成分含量一般为ceo225-32%，la2o330-32%，nd2o33.36%，y2o31-5%，eu2o30.1-0.3%。

所述板状刚玉为粒径320目的粉料；所述高纯电熔镁砂为粒度180目的粉料；所述单斜氧化锆为粒径320~325目的粉料；所述稀土氧化物为粒度200~320目的粉料。

实际配制时，各原料可按照以下重量份配比进行配制：3~5mm的人工合成尖晶石颗粒料30份，1~3mm的人工合成尖晶石颗粒料15份，0.1~1mm的人工合成尖晶石颗粒料20份，320目的板状刚玉粉料26份，180目的高纯电熔镁砂粉料5份，320目的单斜氧化锆粉料3份；200目含有氧化铈、氧化镧、氧化钇、氧化钕、氧化铕等组分的复合稀土氧化物1份。

各原料也可按照下述重量份配比进行配制：3~5mm的人工合成尖晶石颗粒料25份，1~3mm的人工合成尖晶石颗粒料20份，0.1~1mm的人工合成尖晶石颗粒料15份，320目的人工合成尖晶石粉料13份，320目的板状刚玉粉料15份，180目的高纯电熔镁砂粉料6份，320目的单斜氧化锆粉料5份；320目的氧化铈粉料1份。

其制备方法为：首先将所有原料混合均匀，然后用模具压制成耐热保护罩、托板和耐火套块等坯料，进入电热梭式窑中经1600℃高温烧成、修型后，将其依次组装在耐热喷粉钢管外即可。

烧成后的耐热保护罩、托板和耐火套块的理化指标为：

为避免因阶梯温度向钢管渗透，本发明在耐火套块内的喷粉钢管上间隙（留出的间隙大约为1mm左右，满足喷粉钢管的微膨胀即可）套装有隔热套，隔热套专用预制料是由原料轻质硫铝酸钙、200目的白刚玉粉、粒度≤1.0μm的超细氧化铝细粉、粒度≤5.0μm的活性氧化铝细粉、粒度180目的电熔镁砂按下述百分配比配制而成：

配比：轻质六铝酸钙65%，白刚玉粉10%，超细氧化铝细粉10%，活性氧化铝细粉10%，电熔镁砂5%；其中超细氧化铝细粉中al2o3≥99%；活性氧化铝细粉中al2o3≥98%；电熔镁砂中mgo≥96%。

隔热套的制备方法为：将全部原料混合均匀后，密封自然困料12-18小时，随后在1.0t振动成型机振动加压成型；成型后的样品自然干燥48小时后进入电热干燥器220℃干燥2-3天后装车，进入电热梭式窑1200℃经8-12小时烧成即可。

烧成后的隔热套的理化指标为：

本发明的优点在于根据脱磷喷枪的工作环境和作业状况，将传统的一体式结构的耐火材料保护层改为由提前预制的耐热保护罩、托板和多个结构相同的耐火套块组装而成，烧制耐热保护罩、托板和耐火套块专用的预制料采用人工合成尖晶石材料作为主料，提高了脱磷喷枪的抗碱性渣和feo侵蚀；加入单斜氧化锆、板状刚玉、稀土材料和高纯电熔镁砂，在材料烧成和使用中形成微裂纹，极大的提高了材料韧性和抗热震稳定性；同时材料中可形成原位尖晶石，引起少量体积膨胀，很好抵消了材料高温烧成时的收缩，保持了材料的体积稳定；而稀土氧化物的引入可有效改善材料的微观结构，提高玻璃相的耐火度，强化了材料的抗侵蚀性和耐磨性。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图。

图2是图1中耐火套块的结构图。

图3是图1中隔热套的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明，以便于本领域技术人员等理解和实施。

实施例1制备脱磷喷枪

如图1-2所示，该脱磷喷枪的长度5.4米，喷粉钢管1的外径80cm，套装在喷粉钢管1外的耐火套块7上设置的凹槽（凸台）的深度30cm。

本发明的新型脱磷喷枪，包括喷粉钢管1和包覆在喷粉钢管1外周面上的耐热保护层，喷粉钢管前端对称开设有喷粉孔；为延长脱磷喷枪的使用寿命，本发明在喷粉孔外设置有耐热保护罩2，与喷粉孔位置相对应的耐热保护罩2上开设有通孔，旋拧在喷粉孔上的喷粉支管3延伸进通孔内（喷粉支管3的出粉口缩入通孔内2cm左右，避免铁水对其进行烧蚀）；在耐热保护罩2内的喷粉钢管1上旋拧有定位螺母4，定位螺母4前端的耐热保护套内嵌放有托板5，托板5通过沿周向均衡设置的三个销钉6与耐热保护罩2侧壁相固连（为保证工作时铁水不会进入耐热保护罩2内，托板5装配时可在其周边涂抹耐火胶进行密封）；耐热保护罩2后部喷粉钢管1上的耐热保护层由多个结构相同的耐火套块7拼接而成，耐火套块7一端设置有圆形凸台7.1，另一端设置有与圆形凸台7.1相适应的凹槽7.2；位于耐火套块7内的喷粉钢管1上间隙套装有隔热套8，可有效避免因喷粉钢管和耐火保护层膨胀系数不一致而导致耐火套块产生纵向和横向裂炸的现象；在耐火套块7后部的喷粉钢管1上依次设置有顶压耐火套块7的压紧弹簧9和带有内螺纹的紧固压板10，在喷粉钢管1外壁上开设有与其匹配的外螺纹；压紧弹簧8外侧套装接有弹簧护套11，工作时可对压紧弹簧8进行保护。

实施例2烧制实施例1中所用的耐热保护罩2、托板5和耐火套块7

本发明采用专用的预制料来烧制耐热保护罩2、托板5和耐火套块7，该预制料是由原料人工合成尖晶石、板状刚玉、高纯电熔镁砂、单斜氧化锆、稀土氧化物按照下述重量份配比配制而成：

3~5mm的人工合成尖晶石颗粒料30份，1~3mm的人工合成尖晶石颗粒料15份，0.1~1mm的人工合成尖晶石颗粒料20份，320目的板状刚玉粉料26份，180目的高纯电熔镁砂粉料5份，320目的单斜氧化锆粉料3份；200目含有氧化铈、氧化镧、氧化钇、氧化钕、氧化铕等组分的复合稀土氧化物1份。

实际使用时，也可以按照下述重量份配比进行配制：

3~5mm的人工合成尖晶石颗粒料25份，1~3mm的人工合成尖晶石颗粒料20份，0.1~1mm的人工合成尖晶石颗粒料15份，320目的人工合成尖晶石粉料13份，320目的板状刚玉粉料15份，180目的高纯电熔镁砂粉料6份，320目的单斜氧化锆粉料5份；320目的氧化铈粉料1份；

其烧制工艺为：首先将所有原料混合均匀，然后用模具压制成耐热保护罩、托板和耐火套块等坯料，进入电热梭式窑中经1600℃高温烧成、修理整形后，将其依次组装在耐热喷粉钢管外即可。

实施例3烧制实施例1中所用的隔热套8

本发明隔热套8专用预制料是由原料轻质硫铝酸钙、200目的白刚玉粉、粒度≤1.0μm的超细氧化铝细粉、粒度≤5.0μm的活性氧化铝细粉、粒度180目的电熔镁砂按下述百分配比配制而成：

配比：轻质六铝酸钙65%，白刚玉粉10%，超细氧化铝细粉10%，活性氧化铝细粉10%，电熔镁砂5%；为保证成品隔热套8的质量要求，所用原料的纯度要保证，其中所用的超细氧化铝细粉中al2o3≥99%；活性氧化铝细粉中al2o3≥98%；电熔镁砂中mgo≥96%。

隔热套的制备方法为：将全部原料混合均匀后，密封自然困料12-18小时，随后在1.0t振动成型机振动加压成型；成型后的样品自然干燥48小时后进入电热干燥器220℃干燥2-3天后装车，进入电热梭式窑1200℃经8-12小时烧成即可。