一种钢包渣线喷补料的制作方法

专利名称：一种钢包渣线喷补料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镁质、镁碳质耐火材料炉衬被侵蚀后的热态修补材料， 尤其是针对钢包渣线部位被侵蚀后的钢包渣线喷补料。
背景技术：
近年来，由于冶炼洁净钢的需要，各种钢水精炼工艺的应用得到迅速推 广，钢包使用条件日趋恶化，钢包内衬用耐火材料侵蚀不均的现象十分突出， 特别是钢包渣线部位镁碳砖的寿命影响最为严重。钢包渣线镁碳砖的使用寿
命已经成为制约各大钢铁企业钢包包龄的主要因素之一，特别是LF精炼钢包 影响更为严重。钢包渣线部位被侵蚀或部分侵蚀后，通过在被侵蚀部位喷补 修补材料，对被侵蚀部位进行热态修补后，就能重复使用；如果选取的修补 材料合适，每喷补一次，能延长使用3 5次。平均能提高钢包渣线寿命10 次以上，显著降低其使用成本。钢包渣线热态喷补技术因具有施工工艺简单、 成本低、针对性强、维修速度快等特点，作为一种钢包维护新工艺，现已被 众多厂家采用。以往钢包渣线喷补料喷补后不容易烧结，容易剥落，导致使 用寿命较低，采取喷补维护后达不到良好收效。

发明内容
本发明针对现有技术的钢包渣线喷补料的上述不足，提供一种附着率高、 固化特性适当、耐用性好、能改善钢包喷补料的烧结性能、提高钢包渣线镁 碳砖的使用、显著延长钢包渣线使用寿命的钢包渣线喷补料。
本发明的技术方案钢包渣线喷补料，其组成物质包括主体材料、结合
剂和B203添加剂，主体材料与被喷补体材质相一致，为镁质和/或镁钙质碱性材料，主要化学组分包括MgO、 CaO、 Si02，其中MgO的含量在50 99% 之间，CaO的含量在0.5 48。/。之间，Si02的含量在0.10 5.0%之间；组成 物质的临界粒度为3mm (小于或等于3mm)，其中的粒度分布为粗颗粒中 颗粒细粉=(4.2 5.8): (L5 2.8): (2.4 3.9);结合剂为任意比例的磷酸 盐和硅酸盐复合结合剂；
主体材料、结合剂和B203添加剂的重量配比范围为镁质、镁钙质主 体材料85~95%，结合剂1 腦，B203添加剂:0.1~5%。
本发明的钢包渣线喷补料，相对于现有技术，具有如下特点
1、 喷补料中的部分B203进入渣中，与渣中的a-C2S形成固溶体，抑制 了a-C2S向Y-C2S的转变，防止因熔渣粉化而造成的镁碳砖毁损；在喷补料 表面容易形成挂渣保护层，可以有效防止镁碳砖的氧化，提高渣线镁碳砖抗LF 粉化渣侵蚀的能力。
2、 本发明的钢包渣线喷补料易输送、润湿性好、附着率高、固化特性适 当、耐用性好，喷补一次可延长使用3 5次，通过喷补维护，平均可提高钢 包渣线寿命10次以上。
3、 加入B203添加剂，可以改善钢包喷补料的烧结性能，提高喷补料的 抗侵蚀和抗剥落能力，提高钢包渣线镁碳砖的使用寿命。
具体实施例方式
本发明的钢包渣线喷补料，其组成物质包括主体材料、结合剂和B203添 加剂，主体材料与被喷补体材质相一致，为镁质和/或镁镁钙质碱性材料，化
学组分包括MgO、CaO、Si02;组成物质的临界粒度为3mm(小于或等于3mm)， 其中的粒度分布为粗颗粒中颗粒细粉=(4.2 5.8): (L5 2.8): (2.4 3.9);
结合剂为任意比例的磷酸盐和硅酸盐复合结合剂；
主体材料、结合剂和B203添加剂的重量配比范围为镁质、镁钙质主体材料85~95%，结合剂1 10%， B203添加剂0.1 5%。本文提供如下几个
具体配比主体材料88%，结合剂8%， B203添加剂4%;主体材料90°/。， 结合剂7%， B203添加剂3%;主体材料92.5%，结合剂5.5%， B2O3添 加剂2%;主体材料94%，结合剂5%， B203添加剂1%;主体材料95%， 结合剂3.5%， B203添加剂1.5%。
由于镁质原料耐侵蚀能力强且能吸收炉渣并发生反应，使其烧结温度降 低、改善粘结性、提高强度。同时，考虑喷补料使用过程中抗渣渗透性以及
炉渣碱度，而且高CaO含量镁质材料中CaO/Si02比提高，可形成高熔点 化合物，能降低熔渣的熔损速度，并在离工作面较近处结晶，能阻止渣中Si02 成份的渗透。考虑到钢包渣线采用镁碳砖砌筑，根据喷补料材质必须与被喷 补体材质相一致原则，因此，主体材料原料选用镁质和/或镁钙质碱性材料做 为主要原材料，主体材料主要化学组分包括MgO、 CaO、 Si02,其余为水分和 合理的杂质。不管采用的是镁质材料还是镁钙质碱性材料，其中MgO的含量 在50 99%之间，CaO的含量在0.5 48%之间，Si02的含量在0.10 5.0%之 间。镁质主体材料的一种具体成分MgO为95.24%、 CaO为0.87。/。、 Si02 为0.68%，其水分小于0.5%，其余为杂质，体密度大于3.20%。镁l丐质主体 材料的一种具体成分MgO为68.98%、 CaO为26.87°/。、 Si02为1.75%，其 水分小于0.5%，其余为杂质，体密度大于3.20%。
喷补料的组成物质的粒度组成对附着性和耐用性都有很大影响。细粒度 能改善粘附性能、可塑性好、喷补料附着率高，但喷补时用水量较大使材料 体积密度低、气孔率高、抗剥落性差且耐侵蚀性不好；粗颗粒可使喷补层稳 定、喷补料密度高、耐用性好，但粗颗粒过多时喷枪容易堵、回弹率高、损 耗大，严重时影响喷补效率，使用效果也不理想。
为使喷补料具有合理的粒度组成，确保喷补时较高的附着率和良好的耐 用性，我们采用相同的原料、结合剂和添加剂，对不同粒度组成的喷补料进行了实验。通过试验比较，并根据现场实际操作情况，确定喷补料临界粒度
为3mm，粒度分布范围为粗颗粒中颗粒细粉=(4.2 5.8): Q.5 2.8):
(2.4 3.9);最佳粒度分布范围为粗颗粒中颗粒细粉=5: 2: 3。
结合剂对喷补料的附着性、施工性能和耐用性都有很大影响。选择喷补 料结合剂时必须考虑分散性、速溶性、施工特性及对喷补料粘度和强度等性 能即喷补料耐用性的影响，确保在整个温度范围内喷补料具有足够的强度和 最大限度减少结合剂对喷补使用性能的影响等。喷补料用结合剂一般分为磷 系(磷酸盐，多为复合磷酸盐)和非磷系(有硅酸盐和纯铝酸钙水泥、微粉 等)。其中，硅酸盐结合喷补料多采用速溶硅酸钠为结合剂(水玻璃的模数即
Si02/Na20 2.7)，这种喷补料喷补初期的附着性能好，但800r 100(TC的中 温强度低，高温时强度下降、抗侵蚀性差、耐用性不好。此时若要提高喷补 料的耐侵蚀性必须控制原料中CaO的含量，使硅酸盐不与CaO和MgO反应 生成低熔点的CaO'MgO'Si02，提高喷补料的熔化温度，进而提高其使用 性能。采用磷酸盐为结合剂时，喷补料受热处理温度的影响较大，干燥性差、 易出现龟裂和炸裂现象，使用中常出现斑状剥落。为减少以磷酸盐为结合剂 喷补料在使用过程中的剥落，应选高CaO / Si02比的镁砂.使磷酸钠与CaO 反应生成高熔点的Na20 2 CaO P205等矿物，从而使喷补料与母材之间由 于高熔点矿物"搭桥"形成直接结合，在提高喷补料耐剥落性的同时，提高 附着率和耐用性。具体的结合剂选取任意比例的磷酸盐和硅酸盐复合结合剂。
在具体操作时，可以配以现有技术的辅助添加剂(包括促凝剂、助烧结 剂和抗爆裂剂等)，该喷补料硬化时间适宜，并具有良好的烧结性和粘附性等。
根据钢包渣线的侵蚀情况，对需要进行喷补的部位要采取均匀喷补，经 常移动喷枪调整喷补位置，保持被喷补部位光滑平整，并适当扩大喷补范围， 保证喷补料与钢包渣线砖母体的烧结性能。对局部出现深坑或断砖的地方， 采用近距离一次喷平。钢包热态喷补本着均补、快补、薄补的原则，喷补不均匀或过厚都会造成喷补料脱落，增加吨钢消耗。喷补厚度控制在50mm以 内。每喷补一次钢包渣线用料量约为120Kg， 一共在20个钢包上进行了试验 跟踪，每个钢包至少采取喷补维护3次以上，最优试验方案可以使钢包渣线 镁碳砖使用寿命平均提高10次以上。
钢包装满钢水后，少量的B203进入渣中，根据"硼反常现象"，B2(33含
量较少时，硼离子处于[B04]四面体状态，使熔渣结构紧密，粘度升高，在 渣线镁碳砖脱碳层工作面形成一层致密的粘滞性炉渣保护层，阻碍镁碳砖内 自耗反应产生的Mg蒸气和CO气体的逸出，导致MgO与碳反应的开始温度
升高，从而减缓或阻止镁碳砖内自耗反应的进行。喷补料中的B203部分进入
渣中，与渣中的a-C2S形成固溶体，抑制了a-C2S向y-C2S的转变，防止因 熔渣粉化而造成的镁碳砖毁损；在喷补料表面容易形成挂渣保护层，可以有 效防止镁碳砖的氧化，提高渣线镁碳砖抗LF粉化渣侵蚀的能力。
具体喷补操作时，用水量和风压的选择控制对粘附性影响很大。水量过 小会引起"发烟"现象，喷补料与受喷面因水量小而无法润湿，发生弹性碰 撞，材料无法附着；水量过大，喷补料流淌严重，亦无法附着。喷补时水量 应在保证附着率的前提下尽可能减少用量，以免影响喷补料的使用性能。喷 补操作时高压风是输送喷补料的载体，风压过大会导致材料与水在枪口处的 混合不够充分、润湿不理想，且与内衬弹性碰撞过大，附着性差；风压不够 时，喷补料与受喷面的接触不充分，附着率也不理想。另外，钢包内衬所需 喷补厚度需经多次喷补操作，每次喷补的厚度不能过厚，这不仅有利于喷补 料的烧结，也使最先附着在钢包内衬上的喷补料成为再次喷补操作的受喷面， 降低了喷补时的回弹率，附着率提高。
本发明的喷补料除了能够很好的应用于钢包渣线喷补维护之外，同时也 可以应用于所有使用镁质、镁碳质耐火材料砌筑的工业窑炉的热态喷补维护， 提高炉衬使用寿命。如炼钢转炉、电炉等炉衬的喷补维护。
权利要求
1、钢包渣线喷补料，其特征在于组成物质包括主体材料、结合剂和B2O3添加剂，主体材料为镁质和/或镁钙质碱性材料，化学组分包括MgO、CaO、SiO2；其中MgO的含量在50～99％之间，CaO的含量在0.5～48％之间，SiO2的含量在0.10～5.0％之间；组成物质的粒度小于或等于3mm，其中的粒度分布范围为粗颗粒中颗粒∶细粉＝(4.2～5.8)∶(1.5～2.8)∶(2.4～3.9)；结合剂为任意比例的磷酸盐和硅酸盐复合结合剂；主体材料、结合剂和B2O3添加剂的重量配比范围为主体材料85～95％，结合剂1～10％，B2O3添加剂0.1～5％。
2、根据权利要求1所述的钢包渣线喷补料，其特征在于所述组成物质 的粒度分布范围为粗颗粒中颗粒细粉=5: 2: 3。
全文摘要
本发明公开了一种钢包渣线喷补料，包括主体材料、结合剂和B₂O₃添加剂，主体材料与被喷补体材质相一致，为镁质和/或镁钙质碱性材料，化学组分为MgO、CaO、SiO₂；组成物质的临界粒度小于或等于3mm，其中的粒度分布为粗颗粒∶中颗粒∶细粉＝(4.2～5.8)∶(1.5～2.8)∶(2.4～3.9)；结合剂为任意比例的磷酸盐和硅酸盐复合结合剂；镁质、镁钙质主体材料85～95％，结合剂1～10％，B₂O₃添加剂0.1～5％。本发明的钢包渣线喷补料，易输送、润湿性好、附着率高、固化特性适当、耐用性好，喷补一次可延长使用3～5次，平均可提高钢包渣线寿命10次以上；能改善钢包喷补料的烧结性能，提高喷补料的抗侵蚀和抗剥落能力，提高钢包渣线镁碳砖的使用寿命。
文档编号C04B35/66GK101481257SQ200910103178
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月12日 优先权日2009年2月12日
发明者林 帅, 李万绪 申请人:重庆自力耐火材料有限公司