专利名称：铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料的制作方法
技术领域：
本发明属于转炉炼钢前铁水脱硫预处理用耐火材料领域，具体地说涉及一种铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料。
背景技术：
目前，国内外冶金企业在转炉炼钢前进行铁水炉外搅拌脱硫时，所使用的脱硫搅拌器主要是由内部金属芯杆和外部耐火材料衬体构成的，其中搅拌器衬体所用耐火材料大多是高纯莫来石质耐火浇注料。
以武汉钢铁(集团)公司第二炼钢厂所使用的KR铁水脱硫搅拌器为例，从该搅拌器的制作规程可知其所选用耐火浇注料的主要原料为高纯电熔莫来石，其主要成份按重量百分比Al2O3≥60％、SiO2约为30～35％。其理化性能抗压强度(110℃×24h)≥24Mpa，抗压强度(1500℃×3h)≥60Mpa；体积密度(110℃×24h)≥2.6g/cm3，体积密度(1500℃×3h)≥2.5g/cm3；烧后线变化(1500℃×3h)为±0.5％。
通过对上述KR铁水搅拌脱硫过程的现场调研和该搅拌器耐火材料衬体破损状况的考察，发现该搅拌器破损的主要形式是冲蚀、开裂、热震裂纹和热剥落等，一方面说明现有高纯电熔莫来石耐火浇注料在搅拌器实际使用温度条件下不能进行良好的烧结，致使衬体组织疏松、结合强度偏低、熔渣渗透引起结构剥落。另一方面高纯电熔莫来石浇注料的热震稳定性较差，烧后线变化性能不尽合理，也会导致搅拌器的耐火材料衬体热剥落、以及衬体和搅拌器金属芯之间结合不紧密等毁损现象，从而大幅缩短了铁水脱硫搅拌器的使用寿命。统计数据表明武汉钢铁(集团)公司第二炼钢厂KR脱硫搅拌器目前的平均使用寿命仅为350～450次，最高的使用寿命为505次；上海钢铁三厂KR脱硫搅拌器的平均使用寿命小于200次；川威钢铁厂KR脱硫搅拌器的平均使用寿命仅为350次左右。
同时，高纯电熔莫来石原材料的采用，还大大增加了铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料的制作成本。与铁水喷吹脱硫枪相比，铁水脱硫搅拌器的使用寿命远高于铁水喷吹脱硫枪的使用寿命，但搅拌脱硫在国内的推广应用程度远不及喷吹脱硫，其制作成本和使用成本太高也是一个重要的原因。这些不利因素导致国内铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料的研究工作未得到应有的重视，从而限制了其使用寿命的进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种原材料来源广泛、成本低廉、性能优良的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，该耐火浇注料在不改变搅拌器结构与使用状况的条件下，可使KR脱硫搅拌器的平均使用寿命提高100次以上。
为达到上述目的，本发明根据铁水KR搅拌脱硫预处理的工艺过程和搅拌器的结构特点，设计了一种铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，它由浇注料基料和适量的添加剂混合而成。所述浇注料基料按重量配比由55～65％的普通电熔莫来石、3～10％的焦宝石、3～7％的蓝晶石、7～15％的特级高铝、3～6％的硅微粉、5～10％的α-Al2O3微粉、3～10％的纯铝酸钙水泥、1.5～2.5％的致密刚玉细粉构成。所述添加剂以所述浇注料基料的总重量为计量基准，由1.5～2.5％的耐热钢纤维、≤0.5％的乳酸铝和/或≤0.5％金属铝粉、≤0.3％的三聚磷酸钠和/或≤0.5％的三聚氰胺构成。上述所有的组份均为市面上可以购买获得的原材料。
上述浇注料基料较佳的重量配比为56～60％的普通电熔莫来石、5～8％的焦宝石、4～6％的蓝晶石、9～13％的特级高铝、4～5％的硅微粉、6～8％的α-Al2O3微粉、5～8％的纯铝酸钙水泥、2～2.5％的致密刚玉细粉。上述添加剂以上述浇注料基料的总重量为计量基准，其较佳的重量配比为2～2.5％的耐热钢纤维、≤0.5％的乳酸铝和/或≤0.5％金属铝粉、≤0.15％的三聚磷酸钠和/或≤0.5％的三聚氰胺。
进一步地，上述浇注料基料优选的粒度级配为普通电熔莫来石的粒度为0.1～8毫米，焦宝石的粒度为0.1～1毫米，蓝晶石的粒度为150目，特级高铝是粒度为180目和325目的两种颗粒的混合物，致密刚玉细粉的粒度为325目。
更进一步地，上述粒度为0.1～8毫米的普通电熔莫来石中，粒度在8～5毫米范围内的占38～42％、粒度在5～3毫米范围内的占36～40％、粒度在3～1毫米范围内的占5～8％、粒度在1～0.1毫米范围内的占12～17％。上述特级高铝中，粒度为180目的颗粒占40～60％，粒度为325目的颗粒占60～40％。
本发明从改善铁水脱硫搅拌器使用温度条件下耐火浇注料的烧结状况、热震稳定性、施工性能、使用性能、以及调整耐火浇注料烧后线变化率等角度出发，并充分考虑原料的来源与性价比，选择普通电熔莫来石、焦宝石为耐火浇注料的骨料原料，不仅改善了脱硫搅拌器浇注料的烧结状况，而且可以将其作为脱硫喷枪浇注料，改善其在喷吹脱硫条件下的烧结状况，同时有效降低了耐火浇注料的制作成本。为了进一步完善耐火浇注料的施工性能与使用性能，在浇注料基料中另外增加适量的添加剂，包括有增强剂、膨胀剂、减水剂和防爆剂，具体地设计耐热钢纤维为浇注料基料的增强剂，蓝晶石为膨胀剂，三聚磷酸钠和/或三聚氰胺为减水剂，金属铝粉和/或乳酸铝为防爆剂。根据耐火浇注料原料致密堆积的原则，结合具体实验，探索出了耐火浇注料的最佳骨料颗粒级配与粉料级配。
归纳起来，本发明的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料具有如下优点其一，本发明的耐火浇注料根据铁水搅拌脱硫的工艺过程和搅拌器本身的结构特点，选择价格低廉、来源广泛的普通电熔莫来石与焦宝石为主要原料，且本发明所用原材料均为市售商品，大幅度降低了耐火浇注料的生产成本。
其二，本发明的耐火浇注料在铁水搅拌脱硫的使用条件下烧结状况优良，结合强度高。本发明通过选择烧结温度较低的普通电熔莫来石与焦宝石为骨料，有效改善了骨料与粉料之间的烧结状况，提高了使用条件下搅拌器耐火材料衬体的密实度和抗熔渣渗透能力。
其三，本发明的耐火浇注料通过浇注料基料的合理选择和添加剂中增强剂、减水剂、防爆剂等的合理组配，使耐火浇注料具有良好的施工性能和优良的使用性能。
其四，采用本发明的耐火浇注料生产的KR脱硫搅拌器性能优良、成本低廉，试验证明在不调整搅拌器结构和其它生产与应用条件的情况下，其平均使用寿命可在原基础上提高100次以上。
具体实施例方式
以下结合具体实施例对本发明的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料作进一步的详细描述实施例1制备103.15公斤本发明的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，其中浇注料基料总重量为100公斤，添加剂总重量为3.15公斤。上述浇注料基料按重量配比由56公斤普通电熔莫来石、8.5公斤焦宝石、5公斤蓝晶石、10公斤特级高铝、4公斤硅微粉、8公斤α-Al2O3微粉、6公斤纯铝酸钙水泥、2.5公斤致密刚玉细粉构成。上述添加剂以100公斤浇注料基料为计量基准，由2公斤耐热钢纤维、0.5公斤乳酸铝、0.15公斤三聚磷酸钠、0.5公斤三聚氰胺构成。上述56公斤普通电熔莫来石的粒度级配为0.1～8毫米，其中粒度在8～5毫米范围内的有22公斤、粒度在5～3毫米范围内的有22公斤、粒度在3～1毫米范围内的有4公斤、粒度在1～0.1毫米范围内的有8公斤。上述焦宝石的粒度为0.1～1毫米。上述蓝晶石的粒度为150目。上述10公斤特级高铝中，粒度为180目的颗粒有5公斤，325目的颗粒有5公斤。上述致密刚玉细粉的粒度为325目。将上述制备好的耐火浇注料按常规方法浇注成40mm×40mm×160mm的试验块，并与脱硫搅拌器常用浇注料进行热震稳定性对比实验，具体为1200℃水冷实验，结果表明，本发明的耐火浇注料的水冷次数比脱硫搅拌器常用浇注料高0.7～1倍，本发明的耐火浇注料成本下降约15％左右。
实施例2制备103.70公斤本发明的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，其中浇注料基料总重量为100公斤，添加剂总重量为3.70公斤。上述浇注料基料按重量配比由65公斤普通电熔莫来石、3公斤焦宝石、6公斤蓝晶石、12公斤特级高铝、3.5公斤硅微粉、5公斤α-Al2O3微粉、4公斤纯铝酸钙水泥、1.5公斤致密刚玉细粉构成。上述添加剂以100公斤浇注料基料为计量基准，由2.5公斤耐热钢纤维、0.3公斤乳酸铝、0.3公斤金属铝粉、0.2公斤三聚磷酸钠、0.4公斤三聚氰胺构成。上述65公斤普通电熔莫来石的粒度级配为0.1～8毫米，其中粒度在8～5毫米范围内的有27公斤、粒度在5～3毫米范围内的有24公斤、粒度在3～1毫米范围内的有5公斤、粒度在1～0.1毫米范围内的有9公斤。上述焦宝石的粒度为0.1～1毫米。上述蓝晶石的粒度为150目。上述12公斤特级高铝中，粒度为180目的颗粒有7.2公斤，325目的颗粒有4.8公斤。上述致密刚玉细粉的粒度为325目。将上述制备好的耐火浇注料按常规方法浇注成40mm×40mm×160mm的试验块，并与脱硫搅拌器常用浇注料进行热震稳定性对比实验，具体为1200℃水冷实验，结果与实施例1基本相同。
实施例3制备102.60公斤本发明的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，其中浇注料基料总重量为100公斤，添加剂总重量为2.60公斤。上述浇注料基料按重量配比由55公斤普通电熔莫来石、10公斤焦宝石、4公斤蓝晶石、8公斤特级高铝、6公斤硅微粉、7公斤α-Al2O3微粉、8公斤纯铝酸钙水泥、2公斤致密刚玉细粉构成。上述添加剂以100公斤浇注料基料为计量基准，由1.5公斤耐热钢纤维、0.4公斤乳酸铝、0.2公斤金属铝粉、0.5公斤三聚氰胺构成。上述55公斤普通电熔莫来石的粒度级配为0.1～8毫米，其中粒度在8～5毫米范围内的有21公斤、粒度在5～3毫米范围内的有21公斤、粒度在3～1毫米范围内的有4公斤、粒度在1～0.1毫米范围内的有9公斤。上述焦宝石的粒度为0.1～1毫米。上述蓝晶石的粒度为150目。上述8公斤特级高铝中，粒度为180目的颗粒有3.2公斤，325目的颗粒有4.8公斤。上述致密刚玉细粉的粒度为325目。将上述制备好的耐火浇注料按常规方法浇注成40mm×40mm×160mm的试验块，并与脱硫搅拌器常用浇注料进行热震稳定性对比实验，具体为1200℃水冷实验，结果与实施例1基本相同。
实施例4制备1031.5公斤本发明的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，其中浇注料基料总重量为1000公斤，添加剂总重量为31.5公斤。上述浇注料基料按重量配比由600公斤普通电熔莫来石、50公斤焦宝石、50公斤蓝晶石、100公斤特级高铝、40公斤硅微粉、80公斤α-Al2O3微粉、60公斤纯铝酸钙水泥、20公斤致密刚玉细粉构成。上述添加剂以1000公斤浇注料基料为计量基准，由20公斤耐热钢纤维、5公斤金属铝粉、1.5公斤三聚磷酸钠、5公斤三聚氰胺构成。上述600公斤普通电熔莫来石的粒度级配为0.1～8毫米，其中粒度在8～5毫米范围内的有240公斤、粒度在5～3毫米范围内的有230公斤、粒度在3～1毫米范围内的有40公斤、粒度在1～0.1毫米范围内的有90公斤。上述焦宝石的粒度为0.1～1毫米。上述蓝晶石的粒度为150目。上述100公斤特级高铝中，粒度为180目的颗粒有50公斤，325目的颗粒有50公斤。上述致密刚玉细粉的粒度为325目。按上述配比重复操作数次，获得足够制备多支脱硫搅拌器的耐火浇注料，将其送到武汉钢铁(集团)公司第二炼钢厂KR脱硫搅拌器制作现场，按照搅拌器制作工艺制度，完成了数支工业性试验用搅拌器的制作。通过工业性试验，取得了搅拌器平均使用寿命为668次的优良效果，远高于同期实际生产用搅拌器平均400～450次的使用寿命。
本发明的耐火浇注料，非常适用于急冷急热工况条件下热工设备和热构件耐火工作衬的整体浇注，尤其适合于铁水预处理领域KR脱硫搅拌器耐火材料衬体以及喷吹脱硫、脱磷喷枪耐火材料枪衬的整体浇注。
权利要求
1.一种铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，由浇注料基料和适量的添加剂混合而成，其特征在于所述浇注料基料按重量配比由55～65％的普通电熔莫来石、3～10％的焦宝石、3～7％的蓝晶石、7～15％的特级高铝、3～6％的硅微粉、5～10％的α-Al2O3微粉、3～10％的纯铝酸钙水泥、1.5～2.5％的致密刚玉细粉构成；所述添加剂以所述浇注料基料的总重量为计量基准，由1.5～2.5％的耐热钢纤维、≤0.5％的乳酸铝和/或≤0.5％金属铝粉、≤0.3％的三聚磷酸钠和/或≤0.5％的三聚氰胺构成。
2.根据权利要求1所述的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，其特征在于所说的浇注料基料按重量配比由56～60％的普通电熔莫来石、5～8％的焦宝石、4～6％的蓝晶石、9～13％的特级高铝、4～5％的硅微粉、6～8％的α-Al2O3微粉、5～8％的纯铝酸钙水泥、2～2.5％的致密刚玉细粉构成；所说的添加剂以所述浇注料基料的总重量为计量基准，由2～2.5％的耐热钢纤维、≤0.5％的乳酸铝和/或≤0.5％金属铝粉、≤0.15％的三聚磷酸钠和/或≤0.5％的三聚氰胺构成。
3.根据权利要求1或2所述的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，其特征在于所说的浇注料基料中，普通电熔莫来石的粒度为0.1～8毫米，焦宝石的粒度为0.1～1毫米，蓝晶石的粒度为150目，特级高铝是粒度为180目和325目的两种颗粒的混合物，致密刚玉细粉的粒度为325目。
4.根据权利要求3所述的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，其特征在于所说的粒度为0.1～8毫米的普通电熔莫来石中，粒度在8～5毫米范围内的占38～42％、粒度在5～3毫米范围内的占36～40％、粒度在3～1毫米范围内的占5～8％、粒度在1～0.1毫米范围内的占12～17％。
5.根据权利要求3所述的铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，其特征在于所说的特级高铝中，粒度为180目的颗粒占40～60％，粒度为325目的颗粒占60～40％。
全文摘要
本发明公开了一种铁水脱硫搅拌器用耐火浇注料，它由浇注料基料和适量的添加剂混合而成。浇注料基料按重量配比由55～65％的普通电熔莫来石、3～10％的焦宝石、3～7％的蓝晶石、7～15％的特级高铝、3～6％的硅微粉、5～10％的α－Al
文档编号C04B28/06GK1785908SQ20051001972
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月3日 优先权日2005年11月3日
发明者欧阳德刚, 胡清明, 罗安智, 李具中, 胡铁山, 刘守堂, 陈双全, 张爱平, 王海青, 周明石, 朱善合 申请人:武汉钢铁(集团)公司