干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补料及其修补方法与流程

本发明属于耐火材料技术领域，涉及一种快速修补料及其修补方法，主要用于焦化行业的干熄焦炉斜烟道牛腿部位的修补。

背景技术：

国内对于干熄焦炉的设计始终是沿着日本发明的干熄焦技术的思路，干熄焦炉包括冷却段、斜道、环形风道的结构，斜烟道由30个牛腿立柱支撑环形风道的结构，应力大，牛腿砖寿命一般只有2-3年，每次更换检修耗资数十万元，耗时间30-50天，影响生产。如图1，斜烟道牛腿砖破坏后如果能够采用修补的方法，可将大修时间缩短到7天以内，成本减少80％以上，维护也比较方便。这种技术的储备加上后续的技术完善，利于效益的转化。从图1可以看出，牛腿立柱砖多已经开裂，采用喷补，其附着面小，很难粘接，采用浇注法，其基础没有正常立面，也很难生根，因此牛腿砖的修补是一个行业难题。

通过人工检索，共筛选出与本发明研究内容相关的专利11项，在所查公开申请的专利中，日本小泽达也等人申请的中国专利99127073《焦炉修补方法及修补砖搬入装置》，涉及焦炉燃烧室砖的部分热态更换修补方法，先对修补空间降温，拆除墙体修补部位的砖后，将应该修补的墙体分成数个层叠部分，在炉外组合好，搬入炉内后可以很快的砌筑修补到位。这个发明虽然不能直接用于干熄焦炉牛腿砖的修补，但其预组装的思路值得借鉴。英国人S.D.彻里科等人申请的中国专利96194668.7《形成耐火修补料方法》以及比利时人J.P.梅恩肯斯申请的中国专利97192000.1都是涉及到陶瓷焊补的技术，使用铝硅质耐火材料，加重油或天然气、丙烷气快速熔融喷补到待修补的表面；但是这类方法由于牛腿砖受压应力大，如果没有对上部的支撑作用，修补意义不大。

关艳等人发明的中国专利201410713958.5《一种低成本的铝质炉衬热态修补料及其制备方法》，组成为3～5mm的粗颗粒骨料5～15wt％；3～1mm的中颗粒骨料15～25wt％；组成为1～0mm的细骨料10～20wt％；不大于0.088mm的细粉20～35wt％；结合剂2～10wt％；外加剂0.1～3wt％；结合剂为氧化铝、氧化硅微粉；外加剂为三聚磷酸钠或者六偏磷酸钠，施工时再加入一定量的磷酸。还有很多类似的专利，也都加入了各种类型的结合剂，但是由于结合剂的选择或者整体体系等原因，使修补料产生的强度不够高，有退化现象。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种快速修补料，能够快速固化并产生较高强度，同时使干熄焦炉斜烟道牛腿部位能够快速修复。

本发明还提供一种上述快速修补料用于干熄焦炉斜烟道牛腿部位的修补方法，可以解决干熄焦炉斜道牛腿部位破损后的修复难题，降低生产成本，提高干熄焦炉的整体使用寿命，缩短检修时间。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种快速修补料，按质量百分比计，其原料包括：粒度1～3mm的莫来石25～55wt％；粒度不大于1mm碳化硅15～35wt％；粒度不大于1mm莫来石20～35wt％；氧化铝微粉3～8wt％；氧化铁微粉不大于2wt％；金属硅粉2～5wt％；水玻璃1～7wt％；硅溶胶不大于4wt％；铁铝酸钙水泥0.01～3wt％；硫酸铝钾不大于0.5wt％；柠檬酸钠不大于0.5wt％。

按上述方案，所述原料中所有物料的整体粒度分布中不大于0.074mm的量35wt％；且，不大于0.045mm的量不小于20wt％。

按上述方案，所述水玻璃的氧化钠与氧化硅的摩尔比不大于2.5。

按上述方案，所述硅溶胶中氧化硅的含量(质量百分比)不小于32wt％。

按上述方案，所述铁铝酸钙水泥的凝固时间不小于30分钟。

上述快速修补料的制备方法：按配比称取各原料，将1～3mm的莫来石、不大于1mm碳化硅、不大于1mm莫来石、氧化铝微粉、氧化铁微粉、金属硅粉、硫酸铝钾、铁铝酸钙水泥、柠檬酸钠均匀混合，然后加入水玻璃、硅溶胶搅拌均匀，即可得到快速修补料。

本发明所述快速修补料，特别是适用于干熄焦炉斜烟道牛腿部位的修补，可以采用焊接钢结构网，围板支护模具，结合灌浆浇注的方法，以解决牛腿砖修复困难的难题。

上述快速修补料用于干熄焦炉斜烟道牛腿部位的修补方法：采用模具将于干熄焦炉斜烟道牛腿部位(包括牛腿部位的左侧面、右侧面、上侧面、前侧面)封闭起来，并在模具顶部开一灌浆孔，将快速修补料从灌浆孔灌入模具与干熄焦炉斜烟道牛腿部位形成的腔体内，并用然后可以用振动锤在模具外适度敲打，以使快速修补料均压分布，从而完成干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补，压浆后24h后即可烘烤，不用拆除模具。

按上述方案，所述模具由左侧板、右侧板、顶部胎膜、前侧面胎膜构成，其中顶部胎膜上开设有灌浆孔。进一步地，所述左侧板、右侧板均为耐火预制件，该耐火预制件由耐火板、主耐热钢筋、V形锚固件组成，其中，主耐热钢筋不少于2根，沿耐热板纵向分布且其高度大于耐热板，若干个V形锚固件设在耐热板上；所述顶部胎膜、前侧面胎膜是由横耐热钢筋和胎膜板构成，其中，横耐热钢筋与主耐热钢筋相垂直并编制成钢筋网，覆盖模具左侧板、右侧板之间所形成的上侧面、前侧面，并在钢筋网外部用塑料板或木板制作胎模。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述快速修补料科学地设计了原料的选择及其粒度级配，莫来石抗热破坏性好，性能稳定，其中粒度1～3mm的起骨架作用，而粒度不大于1mm的起基质细粉作用，辅以碳化硅以达到耐磨损的效果；同时氧化铝微粉、氧化铁微、金属硅粉能够促进烧结、防止氧化，水玻璃、硅溶胶、铁铝酸钙水泥协同作用以促进结合，硫酸铝钾、柠檬酸钠促进凝固作用并调节凝固时间，最终有效保证修补料能够快速固化并产生较高强度。

2、本发明所提供的修补方法在干熄焦炉斜烟道牛腿部位修补有支撑，有钢筋网织成的胎模可以用于灌修补料修补；而普通修补的方法，喷补料无法生根，压浆会掉落。本发明首先锚固的主耐热钢筋及钢筋网就支撑了牛腿部位的力量，其次在胎模内灌修补料后，不用脱模就可以等待材料固化，按照烘烤曲线升温后，胎模烧损掉，剩下的就是修补料以及其中的主耐热钢筋及钢筋网，它可以起到承重作用。

3、使用本发明快速修补料和修补方法，可以在2-3天内完成斜烟道牛腿部位的破损修补工作，一周内即可解决牛腿部位的修复问题；而传统的检修方法是拆除，更换炉衬，这样的需要时间至少20天左右，长的可以达到1个多月。

本发明所述快速修补料更具体地可以说是干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补料，主要涉及干熄焦斜烟道牛腿部位的修补，以往干熄焦炉使用1-2年后，牛腿部位最容易发生剥落坍塌，需要全部拆除后重新建造，时间长，成本高，如果使用的莫来石-碳化硅砖或碳化硅砖，成本约30万元，耗时间30-50天左右，影响高炉的生产。本发明所述快速修补料用于干熄焦炉斜烟道牛腿部位的修补，从技术层面上克服了干熄焦炉斜烟道牛腿砖破损后难以修复的问题，降低生产成本，提高干熄焦炉的整体使用寿命，缩短检修时间。

附图说明

图1为干熄焦炉斜烟道牛腿部位的破坏后的形貌。

图2为干熄焦炉斜烟道牛腿部位快速修补的预制件结构示意图。

图3为干熄焦炉斜烟道牛腿部位快速修补的模具结构示意图。

其中，1-主耐热钢筋，2-V形锚固件，3-耐火预制件，4-主耐热钢筋，5-横耐热钢筋，6-灌浆孔，7-侧面封板，8-密封胶，9-胎模。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中，快速修补料用于干熄焦炉斜烟道牛腿部位的修补方法：采用模具将于干熄焦炉斜烟道牛腿部位(包括牛腿部位的左侧面、右侧面、上侧面、前侧面)封闭起来，并在模具顶部开一灌浆孔6，将快速修补料从灌浆孔6灌入模具与干熄焦炉斜烟道牛腿部位形成的腔体内，并用然后可以用振动锤在模具外适度敲打，以使快速修补料均压分布，从而完成干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补，压浆后24h后即可烘烤(按照烘烤曲线升温后，胎模烧损掉，剩下的就是修补料以及其中的主耐热钢筋及钢筋网，它可以起到承重作用)，不用拆除模具。

上述模具由左侧板7、右侧板、顶部胎膜、前侧面胎膜9构成，其中顶部胎膜上开设有灌浆孔6。进一步地，所述左侧板7、右侧板均为耐火预制件3，该耐火预制件3由耐火板、主耐热钢筋1、V形锚固件2组成，其中，主耐热钢筋1不少于2根，沿耐热板纵向分布且其高度大于耐热板，若干个V形锚固件2设在耐热板上；所述顶部胎膜、前侧面胎膜9是由横耐热钢筋5和胎膜板构成，其中，横耐热钢筋5与主耐热钢筋4相垂直并编制成钢筋网，覆盖模具左侧板1、右侧板之间所形成的上侧面、前侧面，并在钢筋网外部用塑料板或木板制作胎模9。更具体的模具支护过程如下：

在牛腿部分上下合适的位置钻孔打上不锈钢的膨胀螺栓，将两端有主耐热钢筋1的耐火预制件3焊接到膨胀螺栓上，在原有牛腿砖的高度方向，用主耐热钢筋1与上下预先钻孔安置的不锈钢的膨胀螺栓焊接，类似的高度方向的主耐热钢筋1不少于4根；然后沿垂直高度方向的主耐热钢筋4之间焊接横向耐热钢筋5，通过多根横向耐热钢筋5组成钢筋网外设置胎模9，在钢筋网外设置胎模9的外部用塑料板或木板制作胎模9，形成浇注牛腿部位的腔体，塑料板或木板与牛腿部分残砖的缝隙用密封胶填满，待干燥后即可施工，本发明所述快速修补料从上部的灌浆孔加入腔体内，可以用振动锤在模具外适度敲打，以使物料均压分布。

实施例1

干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补料，其组成按质量百分比计，包括：粒度1～3mm的莫来石50.6wt％；粒度不大于1mm碳化硅15wt％；粒度不大于1mm莫来石23.7wt％；氧化铝微粉3wt％；金属硅粉2wt％；水玻璃1wt％；硅溶胶4wt％；铁铝酸钙水泥0.5wt％；硫酸铝钾0.1wt％；柠檬酸钠0.1wt％。并且，该快速修补料所有物料的整体粒度分布中，不大于0.074mm的量为45wt％，其中不大于0.045mm的量为32wt％；所用水玻璃的氧化钠与氧化硅的摩尔比2.2，所用硅溶胶中氧化硅的固体份含量32.5wt％，所用铁铝酸钙水泥的凝固时间35分钟。

上述快速修补料的制备方法：按配比称取各原料，将1～3mm的莫来石、不大于1mm碳化硅、不大于1mm莫来石、氧化铝微粉、氧化铁微粉、金属硅粉、硫酸铝钾、铁铝酸钙水泥、柠檬酸钠均匀混合，然后加入水玻璃、硅溶胶搅拌均匀，即可得到可以浇注或者灌浆的快速修补料，灌入支护好的模具中。

该快速修补料在110℃干燥后的强度达到35MPa，1000℃烧后的强度可以达到77.2MPa，修补后可以满足生产需要。

实施例2

干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补料，其组成按质量百分比计，包括：粒度1～3mm的莫来石40wt％；粒度不大于1mm碳化硅16wt％；粒度不大于1mm莫来石20wt％；氧化铝微粉8wt％；氧化铁微粉1.5wt％；金属硅粉3.5wt％；水玻璃7wt％；硅溶胶2wt％；铁铝酸钙水泥1.5wt％；硫酸铝鉀0.4wt％；柠檬酸钠0.1wt％。并且，该快速修补料所有物料的整体粒度分布中，不大于0.074mm的量35wt％，其中不大于0.045mm的量20wt％；所用水玻璃的氧化钠与氧化硅的摩尔比2.5，所用硅溶胶中氧化硅的固体份含量32wt％，所用铁铝酸钙水泥的凝固时间30分钟。

上述快速修补料的制备方法：按配比称取各原料，将1～3mm的莫来石、不大于1mm碳化硅、不大于1mm莫来石、氧化铝微粉、氧化铁微粉、金属硅粉、硫酸铝钾、铁铝酸钙水泥、柠檬酸钠均匀混合，然后加入水玻璃、硅溶胶搅拌均匀，即可得到可以浇注或者灌浆的快速修补料，灌入支护好的模具中。

该快速修补料在110℃干燥后的强度达到42MPa，1000℃烧后的强度可以达到82.5MPa，修补后可以满足生产需要。

实施例3

干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补料，其组成按质量百分比计，包括：粒度1～3mm莫来石38wt％；粒度不大于1mm碳化硅18wt％；粒度不大于1mm莫来石22wt％；氧化铝微粉4wt％；氧化铁微粉1wt％；金属硅粉5wt％；水玻璃5wt％；硅溶胶4wt％；铁铝酸钙水泥2wt％；硫酸铝鉀0.5wt％；柠檬酸钠0.5wt％。并且，该快速修补料所有物料的整体粒度分布中，不大于0.074mm的量55wt％，其中不大于0.045mm的量35wt％；所用水玻璃的氧化钠与氧化硅的摩尔比2.0，所用硅溶胶中氧化硅的固体份含量35wt％，所用铁铝酸钙水泥的凝固时间40分钟。

上述快速修补料的制备方法：按配比称取各原料，将1～3mm的莫来石、不大于1mm碳化硅、不大于1mm莫来石、氧化铝微粉、氧化铁微粉、金属硅粉、硫酸铝钾、铁铝酸钙水泥、柠檬酸钠均匀混合，然后加入水玻璃、硅溶胶搅拌均匀，即可得到可以浇注或者灌浆的快速修补料，灌入支护好的模具中。

该快速修补料在110℃干燥后的强度达到39.2MPa，1000℃烧后的强度可以达到68.5MPa，修补后可以满足生产需要。

实施例4

干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补料，其组成按质量百分比计，包括：粒度1～3mm的莫来石51wt％；粒度不大于1mm碳化硅15wt％；粒度不大于1mm莫来石20.3wt％；氧化铝微粉3.7wt％；金属硅粉4wt％；水玻璃4wt％；硅溶胶1wt％；铁铝酸钙水泥0.5wt％；硫酸铝鉀0.3wt％；柠檬酸钠0.2wt％。并且，该快速修补料所有物料的整体粒度分布中，不大于0.074mm的量35wt％，其中不大于0.045mm的量20wt％；所用水玻璃的氧化钠与氧化硅的摩尔比2.4，所用硅溶胶中氧化硅的固体份含量33wt％，所用铁铝酸钙水泥的凝固时间30分钟。

上述快速修补料的制备方法：按配比称取各原料，将1～3mm的莫来石、不大于1mm碳化硅、不大于1mm莫来石、氧化铝微粉、氧化铁微粉、金属硅粉、硫酸铝钾、铁铝酸钙水泥、柠檬酸钠均匀混合，然后加入水玻璃、硅溶胶搅拌均匀，即可得到可以浇注或者灌浆的快速修补料，灌入支护好的模具中。

该快速修补料在110℃干燥后的强度达到37.8MPa，1000℃烧后的强度可以达到72.3MPa，修补后可以满足生产需要。

实施例5

干熄焦炉斜烟道牛腿部位的快速修补料，其组成按质量百分比计，包括：粒度1～3mm的莫来石25wt％；粒度不大于1mm碳化硅25wt％；粒度不大于1mm莫来石35wt％；氧化铝微粉5wt％；氧化铁微粉1wt％；金属硅粉5wt％；水玻璃1.5wt％；硅溶胶2wt％；铁铝酸钙水泥0.01wt％；硫酸铝鉀0.39wt％；柠檬酸钠0.1wt％。并且，该快速修补料所有物料的整体粒度分布中，不大于0.074mm的量50wt％，其中不大于0.045mm的量35wt％；所用水玻璃的氧化钠与氧化硅的摩尔比2.5，所用硅溶胶中氧化硅的固体份含量40wt％，所用铁铝酸钙水泥的凝固时间30分钟。

上述快速修补料的制备方法：按配比称取各原料，将1～3mm的莫来石、不大于1mm碳化硅、不大于1mm莫来石、氧化铝微粉、氧化铁微粉、金属硅粉、硫酸铝钾、铁铝酸钙水泥、柠檬酸钠均匀混合，然后加入水玻璃、硅溶胶搅拌均匀，即可得到可以浇注或者灌浆的快速修补料，灌入支护好的模具中。

该快速修补料在110℃干燥后的强度达到20.8MPa，1000℃烧后的强度可以达到82.6MPa，修补后可以满足生产需要。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。