本发明属于冶金耐火材料技术领域，涉及高炉炉缸修复用材料及其制备方法，更具体而言，涉及一种用于高炉炉缸修复的快硬型泵送自流修复料及其制备方法。
背景技术：
自从炉身炉腹采用铜冷却壁之后，高炉长寿的薄弱环节已从炉身中下部、炉腰、炉腹转移到炉缸部位。据不完全统计，最近几年国内就有50多座大型高炉炉缸发生了烧穿事故，国外也有10多座高炉发生了烧穿事故，有很多甚至发生在炉役初期，有的甚至开炉不到1年。同时国内有许多高炉在开炉不久还出现炉缸侧壁温度大幅度上升的现象，严重威胁着高炉的安全生产和一代炉役寿命。经研究分析，目前高炉普遍采用的砌砖或陶瓷杯的炉缸结构，不仅制品需提前定制，施工时间长，而且各部位砌体的砖缝厚度对高炉长寿的影响较大，一般炉缸侵蚀都是从砌体缝隙开始，而且炉缸修复时很难解决陶瓷杯与残余炭砖间的契合问题。这些生产隐患的存在给企业带来了巨大的经济损失，应当采取有效措施，解决这方面问题。
技术实现要素：
高炉炉缸整体浇注修复技术应运而生，施工采用连续泵送方式，材料采用溶胶结合，无自由水，可快烘防爆；施工体具有整体性好、强度高、耐渣铁侵蚀等特点；为缩短炉缸检修时间，延长使用寿命，提供了可靠保障。鉴于炉缸是泵送分层浇注，所以材料首先要有自流性，便于施工；其次材料的硬化时间应在具有可施工时间的基础上尽量快硬产生强度，利于缩短工程期，提高施工效率和创造工程效益。
因此，本发明是针对高炉炉缸整体浇注修复技术研发的，本发明的目的在于，提供一种快硬型高炉炉缸修复料及其制备方法，该修复料是自流型和快硬型，可紧贴炉缸碳砖支模泵送浇注，浇注体与碳砖紧密贴合，施工快速简便，且修复料硬化快，能有效缩短四分之一的施工周期；修复后的炉缸结构整体性好，没有砖缝存在，致密性高。
根据本发明的一方面，本发明提供一种快硬型高炉炉缸修复料，固体料、外加剂和结合剂，所述固体料包括刚玉颗粒和/或细粉、碳化硅颗粒和/或细粉、碳素添加剂以及复合超微粉，所述外加剂包括分散剂和促凝剂。
其中，所述固体料组份以重量百分比计，
所述刚玉颗粒和/或细粉62％～72％；
所述碳化硅颗粒和/或细粉15％～23％；
所述碳素添加剂1％～3％；
所述复合超微粉8％～12％；
优选地，所述刚玉颗粒或细粉中al2o3含量≥94％；所述刚玉颗粒粒度为5～8mm、3～5mm、1～3mm、0～1mm的组合；所述刚玉细粉粒度≤0.088mm；所述刚玉颗粒粒度大于1mm的原料占所述固体料总重量的40％～52％。
优选地，所述碳化硅颗粒或细粉中sic含量≥95％；所述碳化硅颗粒粒度≤1mm；所述碳化硅细粉粉料粒度≤0.088mm。
优选地，所述碳素添加剂为球沥青颗粒，所述球沥青颗粒的软化点≥90℃；所述球沥青颗粒粒度≤1mm。
优选地，所述复合超微粉包括活性sio2粉和α-al2o3粉，所述复合超微粉粒度≤5μm；其中，所述活性sio2粉的sio2含量≥90％，所述α-al2o3粉的al2o3含量≥99％。
优选地，所述分散剂的重量为所述复合超微粉的1％，所述分散剂为六偏磷酸钠。
优选地，所述促凝剂包括纯铝酸钙水泥、硫酸铝以及任选组分中至少一种组分，其中，所述任选组分包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸镁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸镁、磷酸钠、磷酸钾、磷酸锂、磷酸镁和亚磷酸钠、亚磷酸钾、亚磷酸锂、亚磷酸镁，其中，所述纯铝酸钙水泥占所述固体料总重量的1％，所述硫酸铝占所述固体料总重量的0.04％，所述任选组分占所述固体料总重量的0.01％。
优选地，所述结合剂为硅溶胶，sio2含量30％～31％，所述结合剂的重量为所述固体料总重量的7％～8％。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种快硬型高炉炉缸修复料的制备方法，步骤如下：
将所述复合超微粉和所述分散剂、所述促凝剂按上述重量百分比取样备料，在双螺旋锥形搅拌机中，均匀混合5-8分钟，得到混合粉，取出混合粉；
将除复合超微粉外的固体料按所述比例备好，与得到的上述混合粉在行星式强制搅拌机中，均匀混合3-5分钟，得到混合料；
在得到的上述混合料中加入按比例备好的溶胶结合剂，在行星式强制搅拌机中，均匀混合5-10分钟，搅拌均匀得到所述快硬型高炉炉缸修复料。
本发明经工程检验，具有以下有益效果：
1.本发明快硬型高炉炉缸修复料适用于泵送施工，自流性好，硬化快，施工简便效率高；
2.本发明快硬型高炉炉缸修复料，只需要局部拆除严重粉化炭砖进行修复，无需大量拆除炭砖重新砌筑；
3.本发明快硬型高炉炉缸修复料的材料无水快干又防爆，可快速恢复高炉生产；
4.采用本发明快硬型高炉炉缸修复料，修复后的炉缸整体无缝，且保证与炭砖膨胀匹配，避免渗铁钻铁；
5.本发明快硬型高炉炉缸修复料的高温抗冲刷抗侵蚀性能好，能有效延长高炉使用寿命两年以上。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细的说明，其目的在于更好的理解本发明的内容而非限定本发明的保护范围：
本发明提供一种快硬型高炉炉缸修复料，包括，固体料、外加剂和结合剂，所述固体料包括刚玉颗粒和/或细粉、碳化硅颗粒和/或细粉、碳素添加剂以及复合超微粉，所述外加剂包括分散剂和促凝剂；
其中，所述固体料组份以重量百分比计，
所述刚玉颗粒和/或细粉62％～72％；
所述碳化硅颗粒和/或细粉15％～23％；
所述碳素添加剂1％～3％；
所述复合超微粉8％～12％；
在上述修复料中，所述刚玉颗粒或细粉中al2o3含量≥94％；所述刚玉颗粒粒度为5～8mm、3～5mm、1～3mm、0～1mm四档搭配组合，在修复料中起到骨架支撑作用；所述刚玉细粉粒度≤0.088mm。其中，为了保证修复料的自流性，所述刚玉颗粒粒度为1mm～8mm的原料占固体料总重量的40％～52％；优选地，选用棕刚玉颗粒和/或棕刚玉细粉；由于炉缸在高炉冶炼过程中要承受液态渣铁的机械冲刷、高温热应力的破坏、铁水的渗透和漂浮作用，所以必须选用刚玉类原料作为支撑骨架，以提高材料的耐火度，保证炉缸修复料的耐火性能和抗冲刷性能。
所述碳化硅颗粒或细粉中sic含量≥95％；所述碳化硅颗粒粒度≤1mm；所述碳化硅细粉粉料粒度≤0.088mm。加入碳化硅可以提高材料的抗热震性和抗氧化性，改善材料的抗剥落性和抗侵蚀性。
所述碳素添加剂优选球沥青颗粒，所述球沥青颗粒的软化点≥90℃；所述球沥青颗粒粒度≤1mm。碳素添加剂，起到粘结和增碳作用，提高致密性、抗氧化性和抗渗透性，增强修复料的抗侵蚀和抗冲刷能力。而且优选球状沥青能够改善材料的自流性，易于修复料的泵送施工及保证炉缸衬体的完整性。
所述复合超微粉优选活性sio2粉和α-al2o3粉，所述复合超微粉粒度≤5μm；优选地，其中，所述活性sio2粉的sio2含量≥90％，所述α-al2o3粉的al2o3含量≥99％。复合超微粉可以填充微孔隙，提高修复料的流动性和体积密度，降低显气孔率，促进材料的烧结，显著提高修复料的高温强度。
所述分散剂含量为所述复合超微粉重量的1％；所述分散剂为六偏磷酸钠，可提高复合超微粉的分散性。
所述促凝剂包括纯铝酸钙水泥、硫酸铝以及任选组分中至少一种组分，其中，任选组分包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸镁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸镁、磷酸钠、磷酸钾、磷酸锂、磷酸镁和亚磷酸钠、亚磷酸钾、亚磷酸锂、亚磷酸镁。其中，所述纯铝酸钙水泥结合强度高，凝结时间稳定。优选地，所述纯铝酸钙水泥占所述固体料总重量的1％，所述硫酸铝占所述固体料总重量的0.04％，所述任选组分占所述固体料总重量的0.01％。更优选地，所述促凝剂包括占所述固体料总重量的1％的纯铝酸钙水泥，占所述固体料总重量的0.04％的硫酸铝，占所述固体料总重量的0.01％的氢氧化钠。
所述结合剂为硅溶胶，其中，sio2含量30％～31％，所述结合剂的重量占所述固体料总重量的7～8％。所述硅溶胶结合剂具有较大的比表面积和吸附性，较好的粘结性和良好的耐高温性，无自由水，可快烘防爆，是炉缸修复料的理想结合剂。
本发明的快硬型高炉炉缸修复料的制备方法，步骤如下：
按重量份计，先将上述的复合超微粉和分散剂、促凝剂按所述的比例备料，在双螺旋锥形搅拌机中，均匀混合5-8分钟，得到混合粉，取出混合粉；
然后将除复合超微粉外的固体料按所述比例备好，与所取出的混合粉在行星式强制搅拌机中均匀混合3-5分钟，得到混合料；
最后在施工现场，在得到的混合料中加入按所述比例备好的溶胶结合剂，在行星式强制搅拌机中均匀混合5-10分钟，搅拌均匀得到快硬型高炉炉缸修复料即可用于泵送施工。
通过如下实施例进一步阐述本发明的技术方案，但以下实施例不应理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
本发明的快硬型高炉炉缸修复料各实施例的原料及其按重量份计量的含量、主要技术性能指标如表1所列。
表1各实施例及性能
自流值的测定是将混合均匀的修复料倒入水泥砂浆流动度测定仪的截锥圆模中，提起圆模让修复料在光滑平板上流动到不动为止，此时测量修复料的直径大小为自流值。将混匀的修复料在40㎜×40㎜×160㎜的标准模具中浇注成型，以表明按压不动为硬化标准。本发明快硬型高炉炉缸修复料自流性好，硬化快。按照国家标准中的规定测定抗折、耐压强度，线变化率等性能指标优良。