本发明专利申请是针对申请号为：2014104438797的分案申请，原申请的申请日为：
2014-09-02，发明创造名称为：一种高炉出铁过程中的撇渣设备。
技术领域
本发明涉及高炉出铁过程中渣铁分离设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于制备撇
渣设备的耐火骨料。
背景技术：
高炉炼铁是应用最广泛的炼铁工艺，经高炉冶炼的高温铁水与炉渣混合在一起并由铁口
流出，铁水在从高炉出铁后由铁水包、鱼雷罐车运送到转炉工位，进行转炉炼钢。为了防止
炉渣中的有害成分再次进入铁水，在高炉出铁的过程中需要渣铁分离设备对高温渣铁进行分
离。现有技术中主要采用的渣铁分离设备为撇渣器，又称为砂口；撇渣器上接高炉主铁沟，
下接支铁沟，旁路连接渣沟，在出铁过程中，主铁沟内的炉渣和铁水因其密度不同自然分层。
炉渣因密度小浮在铁水的上面，被撇渣器挡住后转而流向渣沟；铁水因其密度大沉在下面，
并通过撇渣器与主铁沟之间的间隙流向铁沟。实现出铁过程中高温液态的渣、铁的有效分离。
撇渣器在出铁场上处于核心节点位置，是保证渣铁有效分离的唯一节点，是促进高炉出铁过
程中高温液态炉渣、铁水有效分离的装置。
但是，撇渣器在服役的过程中经受着高温铁水的机械冲刷，高温炉渣的化学侵蚀和间歇
性的热震侵蚀。且三种因素交替作用，相互加强，大大降低了撇渣器的服役寿命。现有的撇
渣器一般采用刚玉、碳化硅、氧化铝微粉和沥青等材料制成，撇渣器的抗冲刷、抗侵蚀能力、
抗剥落性能和热震稳定性较差，使得撇渣器的使用寿命只有1-2个月，且每10-15天就需补料
一次。撇渣器的频繁修补，常常影响准点出铁，导致减风减产，焦比升高。
现有撇渣器的使用寿命较短、修补频繁，直接影响了高炉准点出铁，延长了铁水存炉时
间，不仅增加了吨铁成本，给钢铁企业带来沉重的经济负担，而且带来了严重的安全隐患。
因此，亟需改进高炉出铁过程中渣铁分离设备的材料组成，使得撇渣设备具有良好的抗冲刷、
抗渣侵蚀性能，从而提高撇渣设备的服役寿命。
经专利检索，已经有相关的技术方案公开。如：一种高炉出铁沟撇渣器预制过梁
(CN200910143657.2，申请公布日：2010-12-01)，其过梁用耐火浇注料预制而成，并经过烘
烤后投入使用，预制件上部预留缺口，虽然该申请案防止了预制过梁在使用时因下部受热膨
胀变长造成上部拉伸开裂的问题，延长了撇渣器使用寿命，但是该申请案仅仅改进了撇渣器
的结构，其并没有对撇渣器的材料组成进行改进，撇渣器的服役寿命有待进一步提高。
此外，一种高炉用再生砂口料及其制备方法(CN201210187866.9，申请公布日：
2013-12-11)，其组分及重量百分比含量为：其组分及重量百分比含量为：粒度≤0.088mm的
废弃硅铝质料15-20％，粒度为1-3mm的石英砂20-30％，粒度≤0.088mm的石英砂10-20％，
粒度≤0.074mm的粘土粉8-15％，粒度≤1.0mm的沥青3-10％，粒度≤2.0mm的焦粉7-15％，
粒度≤0.088mm的废弃铁沟料细粉10-20％，九水偏硅酸钠：0.1-3％。该申请案虽然降低了撇
渣设备的生产成本，且使得含铝硅料的高铝砖等及铁沟料得到综合利用，但是撇渣设备的材
料组成有待进一步地完善，并进一步提高撇渣设备的服役寿命。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中撇渣设备使用寿命短，修补、更换频率大的不足，提
供了一种用于制备撇渣设备的耐火骨料，本发明的撇渣设备通过创造性的原料组分配比，不
但大大提高了设备的使用寿命，保证了高炉的正常生产秩序，而且制造简易方便。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的撇渣设备，由耐火骨料和结合剂组成，所述的结合剂的质量为耐火骨料的质量
的6％-8％。
更进一步地，所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：
更进一步地，所述的结合剂各组分按如下质量份组成：
更进一步地，所述的刚玉砖的粒度组成为：粒度≤0.074mm：30％，0.074-1.0mm：50％，
1-3mm：20％；所述的莫来石的粒度组成为：粒度≤0.074mm：20％，0.074-1.5mm：40％，
1.5-3.5mm：40％。
更进一步地，所述的焦炭的粒度≤0.074mm。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
本发明的结合剂所采用的沥青为球状沥青，利用较高的碳素含量提高了撇渣设备的抗侵
蚀性能，且撇渣设备浇筑料的空隙中残留较多的碳素，使得撇渣设备更加致密，且结合剂中
创造性的配入酚醛树脂、古尔胶、聚氨基甲酸酯、醋酸纤维素、丙烯酸丁酯和瓜儿胶，大大
提高了结合剂的粘结性能，将其与耐火骨料按照特定的配比制成撇渣设备，使得制成的撇渣
设备的强度增强，热塑性高，稳定性好；
本发明的耐火骨料的刚玉砖和莫来石采用不同的粒度组成，使得耐火骨料的粒度组成更
加合理，并在耐火骨料中添加锆英石、苏州土、焦炭、转炉风淬渣、纽曼粉和铜矿砂，使得
烘烤制成的撇渣设备可抵抗高温铁水的机械冲刷和渣铁的侵蚀，具有良好的耐磨性、抗热震
性和抗侵蚀性，从而提高了撇渣设备的使用寿命，大大降低了炉前的劳动强度，较好地保证
了高炉炉况稳定和顺行。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的撇渣设备，由耐火骨料和结合剂组成，所述的结合剂的质量为耐火骨料的质
量的8％；所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：刚玉砖90kg，莫来石80kg，锆英石
18kg，苏州土15kg，焦炭12kg，转炉风淬渣8kg，纽曼粉2kg和铜矿砂2kg。
并在此进行说明，所述的刚玉砖的粒度组成为：粒度≤0.074mm：30％(质量百分数)，
0.074-1.0mm：50％(质量百分数)，1-3mm：20％(质量百分数)；所述的莫来石的粒度组成
为：粒度≤0.074mm：20％(质量百分数)，0.074-1.5mm：40％(质量百分数)，1.5-3.5mm：
40％(质量百分数)；所述的焦炭的粒度≤0.074mm。本实施例的锆英石的粒度为0.5-2.0mm，
配入特定比例的锆英石提高了耐火骨料的抗热震性能，提高了使用寿命；所述的苏州土为中
低温热液蚀变残余型高岭土，其成分的质量百分含量为：Al2O3：38.5％，SiO2：46.6％，其他：
14.9％；该苏州土粒度≤2.0mm。
此外，上述的转炉风淬渣是将转炉渣通过渣罐车运至风淬工位后，液态的转炉渣从渣罐
车的中间罐流出，再通过拉瓦尔喷嘴喷出的空气吹散，破碎成颗粒状即为转炉风淬渣，该转
炉风淬渣的成分的质量百分为：Al2O3：3.26％，CaO：45.02％，MgO：12.85％，MnO：0.71％，
Si2O：14.61％，TFe：21.22％，f-CaO：0.48％，其余为不可避免的杂质。上述的纽曼粉成分
的质量百分含量为：TFe：62.02％，SiO2：5.03％，CaO：0.23％，MnO：0.15％，Al2O3：0.67％，
其余为不可避免的杂质，该纽曼粉的粒度为2.0-3.5mm。所述的铜矿砂是从铜矿中开采出来
的，然后经过选矿成为含铜品质较高、精细的砂状铜矿，铜矿砂的粒度为0.5-1.5mm，该铜
矿砂为黑色的铜矿砂。
本实施例的结合剂各组分按如下质量份组成：沥青80kg，酚醛树脂25kg，古尔胶9kg，
聚氨基甲酸酯8kg，醋酸纤维素10kg，丙烯酸丁酯3kg和瓜儿胶2kg。值得说明的是，所
述的沥青为球状沥青，所述的聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化
合物的统称，它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。
此外，本实施例的醋酸纤维素为纤维素分子中羟基用醋酸酯化后得到的化学改性的天然
高聚物，且乙酰基含量为38％。所述的瓜尔胶是水溶性高分子聚合物，其化学名称为瓜尔胶
羟丙基三甲基氯化铵。
本实施例的一种高炉出铁过程中的撇渣设备，其具体的制备方法如下：
步骤一：制备耐火骨料
(1)按质量份数称取刚玉砖90kg，莫来石80kg，锆英石18kg，苏州土15kg和焦炭
12kg，将上述组分依次加入到搅拌机中，并在搅拌机中混合25min，搅拌机转速为250r/min，
混合均匀后得混合物A；
(2)按质量份数称取转炉风淬渣8kg，纽曼粉2kg和铜矿砂2kg，并将上述组分依次
加入到步骤(1)中制得的混合物A中，搅拌机继续混合搅拌20min，制备得到耐火骨料；
步骤二：制备结合剂
(1)按质量份数称取沥青80kg，酚醛树脂25kg，古尔胶9kg和聚氨基甲酸酯8kg，
依次加入到反应釜中，并在55℃的温度下搅拌混合20min，而后反应釜先以1℃/min的升
温速度升温15min，保温10min，再以2℃/min的升温速度升温5min，升温至80℃，制
备得到混合物B；
(2)按质量份数称取醋酸纤维素10kg，丙烯酸丁酯3kg和瓜儿胶2kg，依次加入到搅
拌机中，并搅拌20min，混合均匀得混合物C；
(3)将步骤(2)中制得的混合物C加入到步骤(1)中制得的混合物B中，并继续搅
拌混合30min，即得结合剂；
步骤三：将步骤二制备得到的结合剂加入到步骤一中的搅拌机内，其中结合剂的质量为
耐火骨料的质量的8％，继续混合搅拌40min，混合均匀得到撇渣设备浇筑料；
步骤四：将步骤三制成的撇渣设备浇筑料浇筑到模具中，再进行烘烤，其中烘烤的方法
如下：
(1)升温处理
首先，以10℃/h的升温速度升温到150℃，保温3h；
其二，以25℃/h的升温速度升温到650℃，保温5h；
其三，以35℃/h的升温速度升温到1100℃，保温14h；
最后，以30℃/h的升温速度升温到1500℃，保温10h；
(2)降温处理
首先，以25℃/h的降温速度降温到1200℃，保温5h；
其二，以40℃/h的降温速度降温到700℃，保温2h；
其三，以20℃/h的降温速度降温到300℃，保温2h；
最后，空冷至常温，经打磨去毛刺处理，即制备得到撇渣设备。
本实施例的一种高炉出铁过程中的撇渣设备，由于耐火骨料中创造性的配入了锆英石、
苏州土、转炉风淬渣、纽曼粉和铜矿砂，增强了该撇渣设备的抗高温、抗热震性能和抗侵蚀
性能，该耐火骨料的刚玉砖和莫来石采用不同的粒度组成，使得耐火骨料的粒度组成更加合
理；本实施例的结合剂所采用的沥青为球状沥青，利用较高的碳素含量提高了撇渣设备的抗
侵蚀性能，且撇渣设备浇筑料的空隙中残留较多的碳素，使得撇渣设备更加致密，且结合剂
中创造性的配入酚醛树脂、古尔胶、聚氨基甲酸酯、醋酸纤维素、丙烯酸丁酯和瓜儿胶，大
大提高了结合剂的粘结性能。
本发明的一种高炉出铁过程中的撇渣设备，耐火骨料与结合剂通过创造性的组分配比，
完善了撇渣设备的浇筑料，而后通过特定的烧结方法制得撇渣设备，该撇渣设备具有良好的
耐磨性、抗热震性和抗侵蚀性。大大提高了高炉撇渣设备的服役寿命，撇渣设备在不修补的
情况下使用寿命达到48天，且在使用过程中不需要补料，安装方便，不但大大降低了炉前的
劳动强度，而且为高炉准点出铁提供保障，保证了高炉炉况稳定和顺行。
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，其不同之处在于：本实施例的结合剂的质量为耐火骨
料的质量的7.5％；所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：刚玉砖85kg，莫来石75kg，
锆英石16kg，苏州土14kg，焦炭10kg，转炉风淬渣6kg，纽曼粉1kg和铜矿砂1kg。本
实施例的结合剂各组分按如下质量份组成：沥青75kg，酚醛树脂20kg，古尔胶8kg，聚氨
基甲酸酯6kg，醋酸纤维素8kg，丙烯酸丁酯2kg和瓜儿胶1kg。
本实施例的一种高炉出铁过程中的撇渣设备，其具体的制备方法如下：
步骤一：制备耐火骨料
(1)按质量份数称取刚玉砖85kg，莫来石75kg，锆英石16kg，苏州土14kg和焦炭
10kg，将上述组分依次加入到搅拌机中，并在搅拌机中混合22min，搅拌机转速为250r/min，
混合均匀后得混合物A；
(2)按质量份数称取转炉风淬渣6kg，纽曼粉1kg和铜矿砂1kg，并将上述组分依次
加入到步骤(1)中制得的混合物A中，搅拌机继续混合搅拌20min，制备得到耐火骨料；
步骤二：制备结合剂
(1)按质量份数称取沥青75kg，酚醛树脂20kg，古尔胶8kg和聚氨基甲酸酯6kg，
依次加入到反应釜中，并在55℃的温度下搅拌混合20min，而后反应釜先以1℃/min的升
温速度升温15min，保温10min，再以2℃/min的升温速度升温5min，升温至80℃，制
备得到混合物B；
(2)按质量份数称取醋酸纤维素8kg，丙烯酸丁酯2kg和瓜儿胶1kg，依次加入到搅
拌机中，并搅拌20min，混合均匀得混合物C；
(3)将步骤(2)中制得的混合物C加入到步骤(1)中制得的混合物B中，并继续搅
拌混合30min，即得结合剂；
步骤三：将步骤二制备得到的结合剂加入到步骤一中的搅拌机内，其中结合剂的质量为
耐火骨料的质量的7.5％，继续混合搅拌35min，混合均匀得到撇渣设备浇筑料；
步骤四：将步骤三制成的撇渣设备浇筑料浇筑到模具中，再进行烘烤，其中烘烤的方法
如下：
(1)升温处理
首先，以10℃/h的升温速度升温到150℃，保温3h；
其二，以25℃/h的升温速度升温到650℃，保温5h；
其三，以35℃/h的升温速度升温到1100℃，保温14h；
最后，以30℃/h的升温速度升温到1500℃，保温10h；
(2)降温处理
首先，以25℃/h的降温速度降温到1200℃，保温5h；
其二，以40℃/h的降温速度降温到700℃，保温2h；
其三，以20℃/h的降温速度降温到300℃，保温2h；
最后，空冷至常温，经打磨去毛刺处理，即制备得到撇渣设备。
本发明的一种高炉出铁过程中的撇渣设备，耐火骨料与结合剂通过创造性的组分配比，
完善了撇渣设备的浇筑料，而后通过特定的烧结方法制得撇渣设备，该撇渣设备具有良好的
耐磨性、抗热震性和抗侵蚀性。大大提高了高炉撇渣设备的服役寿命，撇渣设备在不修补的
情况下使用寿命达到51天，且在使用过程中不需要补料，安装方便，不但大大降低了炉前的
劳动强度，而且为高炉准点出铁提供保障，保证了高炉炉况稳定和顺行。
实施例3
本实施例的基本内容同实施例1，其不同之处在于：本实施例的结合剂的质量为耐火骨
料的质量的6％；所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：刚玉砖80kg，莫来石60kg，锆
英石14kg，苏州土12份，焦炭8kg，转炉风淬渣5kg，纽曼粉1kg和铜矿砂1kg；本实施
例的结合剂各组分按如下质量份组成：沥青70kg，酚醛树脂10kg，古尔胶5kg，聚氨基甲
酸酯5kg，醋酸纤维素7kg，丙烯酸丁酯2kg和瓜儿胶1kg。
本实施例的一种高炉出铁过程中的撇渣设备，其具体的制备方法如下：
步骤一：制备耐火骨料
(1)按质量份数称取刚玉砖80kg，莫来石60kg，锆英石14kg，苏州土12kg和焦炭8
kg，将上述组分依次加入到搅拌机中，并在搅拌机中混合20min，搅拌机转速为250r/min，
混合均匀后得混合物A；
(2)按质量份数称取转炉风淬渣5kg，纽曼粉1kg和铜矿砂1kg，并将上述组分依次
加入到步骤(1)中制得的混合物A中，搅拌机继续混合搅拌20min，制备得到耐火骨料；
步骤二：制备结合剂
(1)按质量份数称取沥青70kg，酚醛树脂10kg，古尔胶5kg和聚氨基甲酸酯5kg，
依次加入到反应釜中，并在55℃的温度下搅拌混合20min，而后反应釜先以1℃/min的升
温速度升温15min，保温10min，再以2℃/min的升温速度升温5min，升温至80℃，制
备得到混合物B；
(2)按质量份数称取醋酸纤维素7kg，丙烯酸丁酯2kg和瓜儿胶1kg，依次加入到搅
拌机中，并搅拌20min，混合均匀得混合物C；
(3)将步骤(2)中制得的混合物C加入到步骤(1)中制得的混合物B中，并继续搅
拌混合30min，即得结合剂；
步骤三：将步骤二制备得到的结合剂加入到步骤一中的搅拌机内，其中结合剂的质量为
耐火骨料的质量的6％，继续混合搅拌30min，混合均匀得到撇渣设备浇筑料；
步骤四：将步骤三制成的撇渣设备浇筑料浇筑到模具中，再进行烘烤，其中烘烤的方法
如下：
(1)升温处理
首先，以10℃/h的升温速度升温到150℃，保温3h；
其二，以25℃/h的升温速度升温到650℃，保温5h；
其三，以35℃/h的升温速度升温到1100℃，保温14h；
最后，以30℃/h的升温速度升温到1500℃，保温10h；
(2)降温处理
首先，以25℃/h的降温速度降温到1200℃，保温5h；
其二，以40℃/h的降温速度降温到700℃，保温2h；
其三，以20℃/h的降温速度降温到300℃，保温2h；
最后，空冷至常温，经打磨去毛刺处理，即制备得到撇渣设备。
本发明的一种高炉出铁过程中的撇渣设备，耐火骨料与结合剂通过创造性的组分配比，
完善了撇渣设备的浇筑料，而后通过特定的烧结方法制得撇渣设备，该撇渣设备具有良好的
耐磨性、抗热震性和抗侵蚀性。大大提高了高炉撇渣设备的服役寿命，撇渣设备在不修补的
情况下使用寿命达到47天，且在使用过程中不需要补料，安装方便，不但大大降低了炉前的
劳动强度，而且为高炉准点出铁提供保障，保证了高炉炉况稳定和顺行。