本发明涉及不定形耐火材料技术领域，具体涉及一种高炉主铁沟工作衬用热态喷射料及其制备方法。
背景技术：
在高炉炼铁生产运行过程中，主铁沟工作衬损毁严重时，需要进行套浇修补。现有技术下，大中型高炉主铁沟工作衬修补耐材主要是低水泥耐火浇注料，但修补材料都不能达到其理想的使用要求。低水泥浇注料由于施工后需要养护，使得施工周期延长，不能快速干燥及烘烤，因此修补所需时间长，影响正常生产进度。并且，使用现有的低水泥浇注料修补后，由于残存在工作衬表层的浇注料表面氧化，使修补料层与原工作衬之间形成一个难以粘接密实的界面，在使用过程中，铁水会逐渐渗透到其中，在达到一定程度后，修补浇注料会被铁水整体的冲刷剥落。
随着钢铁冶炼技术的快速发展，对高炉铁沟工作衬耐火材料的要求更高，尤其亟待解决的是，主铁沟工作衬受高温铁水热冲击损耗较快、维修周期长、影响工作衬层耐材的整体使用寿命的问题。这种情况下，急需开发一种可快速施工，快速投入使用，并且产品材料成本低，抗侵蚀性能好、抗氧化性能、耐冲刷性能优良的工作衬层耐火材料。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速施工、节能降耗、并能有效延长主铁沟工作衬耐材使用寿命及降低施工劳动强度的高炉主铁沟工作衬用热态喷射料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种高炉主铁沟工作衬用热态喷射料，由下列质量份数的原料制备而成：电熔棕刚玉20～50份，电熔致密刚玉5～30份，黑碳化硅10～25份，电熔白刚玉8～15份，水泥结合剂5～12份，活性α-氧化铝微粉5～8份，球状沥青3～10份，膨润土2～4份，氧化硅微粉1～5份，抗氧化剂1～3份，有机防爆裂纤维0.05～0.2份，复合减水剂0.2～0.3份。
优选的，所述电熔棕刚玉包括粒度为3～5mm的电熔棕刚玉原料和粒度为1～3 mm的电熔棕刚玉原料，二者的质量比为1～3：1，所述电熔棕刚玉中氧化铝的总含量≥95%；所述电熔致密刚玉包括粒度为3～5mm的电熔致密刚玉原料和粒度为1～3mm的电熔致密刚玉原料，二者的质量比为1：1～5，所述电熔致密刚玉中氧化铝的总含量≥99%。
优选的，所述黑碳化硅包括粒度为0.088～1mm的黑碳化硅原料和粒度＜0.044mm的黑碳化硅原料，二者的质量比为1：1～5，所述黑碳化硅中SiC的总含量≥98%；所述电熔白刚玉包括粒度为0.088～1mm的电熔白刚玉原料和粒度＜0.044mm的电熔白刚玉原料，二者的质量比为1：1～3，所述电熔白刚玉中氧化铝的总含量≥99%。
优选的，所述水泥结合剂的粒度＜0.044mm；所述水泥结合剂中氧化铝的含量≥70%。如，可选用电卡水泥结合剂（河南和成无机新材料股份有限公司公开销售、生产）。
优选的，所述活性α-氧化铝微粉的粒度＜1.2μm；所述活性α-氧化铝微粉中氧化铝的含量≥99%。
优选的，所述球状沥青的粒度为0.2～1mm， 所述球状沥青中固定碳的含量≥55%；所述膨润土的粒度＜0.088mm，所述膨润土中氧化铝的含量≥15%；所述氧化硅微粉的粒度＜1μm，所述氧化硅微粉中的二氧化硅含量≥96%。
优选的，所述抗氧化剂包括质量百分数为40%～80%的金属硅粉和质量百分数为20%～60%的碳化硼粉。
优选的，所述有机防爆裂纤维包括熔点为90℃的防爆纤维。
优选的，所述复合减水剂包括质量百分数为40%～70%的无机减水剂三聚磷酸钠和质量百分数为30%～60%的密胺类有机减水剂。
本发明还提供了上述高炉主铁沟工作衬用热态喷射料的制备方法，按照上述所列的质量份数准备原料，首先将电熔棕刚玉、电熔致密刚玉、黑碳化硅、电熔白刚玉、水泥结合剂、活性α-氧化铝微粉、球状沥青、膨润土、氧化硅微粉、抗氧化剂进行混合，再依次加入复合减水剂和有机防爆裂纤维，混合搅拌均匀；然后将得到的喷射料产品称量后装入防潮包装袋中， 密封存放干燥处待用。
本发明的有益效果在于：
1.制备方法简单，易于实现；通过粒径不同的材料，提高了施工效率，通过添加水泥结合剂、促进了喷射料的快速烧结及快干高强。
2.本发明的热态喷射料附着率高，与主铁沟残衬的结合性好，抗渣铁侵蚀及冲刷能力强，使用寿命长，热态施工完毕后无需烘烤即可投入使用，可以大幅提高主铁沟的使用寿命，经济效益突出。
3.本发明的材料成本低、施工费用大大下降，从而降低了主铁沟工作衬的综合运行成本；广泛用于大中型高炉与高温铁水熔液接触部位及要求抗冲刷性及抗侵蚀性强的工作衬层等部位，能有效提高和延长工作衬使用寿命25%以上，节能降耗效果显著。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：一种高炉主铁沟工作衬用热态喷射料，由下列质量份数的原料制备而成：电熔棕刚玉50份，电熔致密刚玉10份，黑碳化硅15份，电熔白刚玉8份，水泥结合剂8份，活性α-氧化铝微粉6份，球状沥青6份，膨润土2.5份，氧化硅微粉2份，抗氧化剂1.5份，外加有机防爆裂纤维0.2份，外加复合减水剂0.25份。
其中，电熔棕刚玉包括粒度为3～5mm的电熔棕刚玉原料和粒度为1～3 mm的电熔棕刚玉原料，二者的质量比为1：1，电熔棕刚玉中氧化铝的总含量≥95%；电熔致密刚玉包括粒度为3～5mm的电熔致密刚玉原料和粒度为1～3mm的电熔致密刚玉原料，二者的质量比为1：2，电熔致密刚玉中氧化铝的总含量≥99%。黑碳化硅包括粒度为0.088～1mm的黑碳化硅原料和粒度＜0.044mm的黑碳化硅原料，二者的质量比为1：3，黑碳化硅中SiC的总含量≥98%；电熔白刚玉包括粒度为0.088～1mm的电熔白刚玉原料和粒度＜0.044mm的电熔白刚玉原料，二者的质量比为1：1.5，所述电熔白刚玉中氧化铝的总含量≥99%。所用水泥结合剂为电卡水泥结合剂（河南和成无机新材料股份有限公司生产），其粒度＜0.044mm，该水泥结合剂中氧化铝含量为≥80%；活性α-氧化铝微粉的粒度＜1.2μm，活性α-氧化铝微粉中氧化铝含量≥99%；球状沥青粒度为0.2～1mm，球状沥青中固定碳含量≥55%；膨润土的粒度＜0.088mm，膨润土中氧化铝含量≥15%；氧化硅微粉的粒度＜1μm，氧化硅微粉中二氧化硅含量≥96%。
其中的抗氧化剂是由质量百分数为50%的金属硅粉和质量百分数为50%的碳化硼粉组成；有机防爆裂纤维是由熔点为90℃的防爆纤维组成；复合减水剂是由质量百分数为70%的三聚磷酸钠（无机减水剂）和质量百分数为30%的SM(有机减水剂）组成。
经测试，实施例1中的高炉主铁沟工作衬用热态喷射料的性能指标为：经过110℃×24h干燥后常温耐压强度为大于45MPa；经过110℃×24h干燥后常温抗折强度8.5MPa；经过1450℃×3h烧后耐压强度为90MPa；经过1450℃×3h烧后抗折强度10MPa；经过1450℃×3h烧后永久线变化率为+0.05%。
实施例2：一种高炉主铁沟工作衬用热态喷射料，由下列质量份数的原料制备而成：电熔棕刚玉24份，电熔致密刚玉30份，黑碳化硅20份，电熔白刚玉15份，水泥结合剂5份，活性α-氧化铝微粉8份，球状沥青5份，膨润土2份，氧化硅微粉2份，抗氧化剂2份，外加有机防爆裂纤维0.2份，外加复合减水剂0.25份。
其中，电熔棕刚玉包括粒度为3～5mm的电熔棕刚玉原料和粒度为1～3 mm的电熔棕刚玉原料，二者的质量比为2：1，电熔棕刚玉中氧化铝的总含量≥95%；电熔致密刚玉包括粒度为3～5mm的电熔致密刚玉原料和粒度为1～3mm的电熔致密刚玉原料，二者的质量比为1：3，电熔致密刚玉中氧化铝的总含量≥99%。黑碳化硅包括粒度为0.088～1mm的黑碳化硅原料和粒度＜0.044mm的黑碳化硅原料，二者的质量比为1：2.5，黑碳化硅中SiC的总含量≥98%；电熔白刚玉包括粒度为0.088～1mm的电熔白刚玉原料和粒度＜0.044mm的电熔白刚玉原料，二者的质量比为1：2，所述电熔白刚玉中氧化铝的总含量≥99%。所用水泥结合剂为电卡水泥结合剂（河南和成无机新材料股份有限公司生产），其粒度＜0.044mm，该水泥结合剂中氧化铝含量为≥80%；活性α-氧化铝微粉的粒度＜1.2μm，活性α-氧化铝微粉中氧化铝含量≥99%；球状沥青粒度为0.2～1mm，球状沥青中固定碳含量≥55%；膨润土的粒度＜0.088mm，膨润土中氧化铝含量≥15%；氧化硅微粉的粒度＜1μm，氧化硅微粉中二氧化硅含量≥96%。
其中的抗氧化剂是由质量百分数为45%的金属硅粉和质量百分数为55%的碳化硼粉组成；有机防爆裂纤维是由熔点为90℃的防爆纤维组成；复合减水剂是由质量百分数为50%的三聚磷酸钠（无机减水剂）和质量百分数为50%的SM(有机减水剂）组成。
经测试，实施例2中的高炉主铁沟工作衬用热态喷射料的性能指标为：经过110℃×24h干燥后常温耐压强度为大于40MPa；经过110℃×24h干燥后常温抗折强度6.5MPa；经过1450℃×3h烧后耐压强度为70MPa；经过1450℃×3h烧后抗折强度9MPa；经过1450℃×3h烧后永久线变化率为+0.2%。
实施例3：一种高炉主铁沟工作衬用热态喷射料，与实施例1的不同之处在于，其由下列质量份数的原料制备而成：电熔棕刚玉35份，电熔致密刚玉20份，黑碳化硅25份，电熔白刚玉8份，水泥结合剂5份，活性α-氧化铝微粉5份，球状沥青3份，膨润土2份，氧化硅微粉1份，抗氧化剂1份，外加有机防爆裂纤维0.1份，外加复合减水剂0.2份。
其中，电熔棕刚玉包括粒度为3～5mm的电熔棕刚玉原料和粒度为1～3 mm的电熔棕刚玉原料，二者的质量比为1.5：1，电熔棕刚玉中氧化铝的总含量≥95%；电熔致密刚玉包括粒度为3～5mm的电熔致密刚玉原料和粒度为1～3mm的电熔致密刚玉原料，二者的质量比为1：5，电熔致密刚玉中氧化铝的总含量≥99%。黑碳化硅包括粒度为0.088～1mm的黑碳化硅原料和粒度＜0.044mm的黑碳化硅原料，二者的质量比为1：4，黑碳化硅中SiC的总含量≥98%；电熔白刚玉包括粒度为0.088～1mm的电熔白刚玉原料和粒度＜0.044mm的电熔白刚玉原料，二者的质量比为1：3，所述电熔白刚玉中氧化铝的总含量≥99%。所用水泥结合剂为电卡水泥结合剂（河南和成无机新材料股份有限公司生产），其粒度＜0.044mm，该水泥结合剂中氧化铝含量为≥80%；活性α-氧化铝微粉的粒度＜1.2μm，活性α-氧化铝微粉中氧化铝含量≥99%；球状沥青粒度为0.2～1mm，球状沥青中固定碳含量≥55%；膨润土的粒度＜0.088mm，膨润土中氧化铝含量≥15%；氧化硅微粉的粒度＜1μm，氧化硅微粉中二氧化硅含量≥96%。
其中的抗氧化剂是由质量百分数为80%的金属硅粉和质量百分数为20%的碳化硼粉组成；有机防爆裂纤维是由熔点为90℃的防爆纤维组成；复合减水剂是由质量百分数为40%的三聚磷酸钠（无机减水剂）和质量百分数为60%的SM(有机减水剂）组成。
经测试，实施例3中的高炉主铁沟工作衬用热态喷射料的性能指标为：经过110℃×24h干燥后常温耐压强度为大于38MPa；经过110℃×24h干燥后常温抗折强度7.5MPa；经过1450℃×3h烧后耐压强度为65MPa；经过1450℃×3h烧后抗折强度8MPa；经过1450℃×3h烧后永久线变化率为+0.12%。
实施例4：一种高炉主铁沟工作衬用热态喷射料，与实施例1的不同之处在于，其由下列质量份数的原料制备而成：电熔棕刚玉30份，电熔致密刚玉15份，黑碳化硅20份，电熔白刚玉10份，水泥结合剂5份，活性α-氧化铝微粉6份，球状沥青8份，膨润土3份，氧化硅微粉2份，抗氧化剂2份，外加有机防爆裂纤维0.1份，外加复合减水剂0.2份。
其中，电熔棕刚玉包括粒度为3～5mm的电熔棕刚玉原料和粒度为1～3 mm的电熔棕刚玉原料，二者的质量比为3：1，电熔棕刚玉中氧化铝的总含量≥95%；电熔致密刚玉包括粒度为3～5mm的电熔致密刚玉原料和粒度为1～3mm的电熔致密刚玉原料，二者的质量比为1：1.5，电熔致密刚玉中氧化铝的总含量≥99%。黑碳化硅包括粒度为0.088～1mm的黑碳化硅原料和粒度＜0.044mm的黑碳化硅原料，二者的质量比为1：2，黑碳化硅中SiC的总含量≥98%；电熔白刚玉包括粒度为0.088～1mm的电熔白刚玉原料和粒度＜0.044mm的电熔白刚玉原料，二者的质量比为1：1，所述电熔白刚玉中氧化铝的总含量≥99%。所用水泥结合剂为电卡水泥结合剂（河南和成无机新材料股份有限公司生产），其粒度＜0.044mm，该水泥结合剂中氧化铝含量为≥80%；活性α-氧化铝微粉的粒度＜1.2μm，活性α-氧化铝微粉中氧化铝含量≥99%；球状沥青粒度为0.2～1mm，球状沥青中固定碳含量≥55%；膨润土的粒度＜0.088mm，膨润土中氧化铝含量≥15%；氧化硅微粉的粒度＜1μm，氧化硅微粉中二氧化硅含量≥96%。
其中的抗氧化剂是由质量百分数为60%的金属硅粉和质量百分数为40%的碳化硼粉组成；有机防爆裂纤维是由熔点为90℃的防爆纤维组成；复合减水剂是由质量百分数为55%的三聚磷酸钠（无机减水剂）和质量百分数为45%的SM(有机减水剂）组成。
经测试，实施例4中的高炉主铁沟工作衬用热态喷射料的性能指标为：经过110℃×24h干燥后常温耐压强度为大于40MPa；经过110℃×24h干燥后常温抗折强度8MPa；经过1450℃×3h烧后耐压强度为75MPa；经过1450℃×3h烧后抗折强度9MPa；经过1450℃×3h烧后永久线变化率为+0.15%。
以上实施例中高炉主铁沟工作衬用热态喷射料的制备方法为：按照实施例中所列的质量份数准备原料，首先将电熔棕刚玉、电熔致密刚玉、黑碳化硅、电熔白刚玉、水泥结合剂、活性α-氧化铝微粉、球状沥青、膨润土、氧化硅微粉、抗氧化剂进行混合，再依次加入复合减水剂和有机防爆裂纤维，混合搅拌均匀；然后将得到的喷射料产品称量后装入防潮包装袋中，密封存放干燥处待用即可。
在以上实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。