本发明属于不定型耐火材料
技术领域：
，具体涉及到一种转炉大面自流修补料及其制备方法。
背景技术：
：镁碳砖作为一种常见的定型耐火材料，在炼钢厂转炉工作衬、钢包渣线等部位的砌筑工艺中广泛应用，其具有优良的抗渣侵蚀性、熔渣渗透性、热震稳定性和导热性。各大炼钢厂每年都会产生大量的废旧镁碳砖，这种废镁碳砖经过精选之后，剥掉烧结层，具有较低的杂质含量，其中通常MgO含量在60～70％，C含量在10～20％，是一种非常优质的耐火材料二次资源。炼钢转炉的迎铁面，也就是我们通常说的“大面”，大面炉衬材料(通常为镁碳砖)在使用过程中，不仅受高温钢水及熔渣的化学侵蚀，而且还会受到钢水的强力冲刷和废钢材的撞击。这些不利条件均会加快转炉大面的炉衬材料的超前损毁，进而影响炼钢的正常生产。为了解决这一情况，通常采用沥青和焦油结合镁质耐火材料作为转炉大面的修补材料，但是该种材料在生产过程中需要熬制沥青，并且需要在热态下进行混炼，生产工艺复杂，冷却后会结成块状，在转炉的大面修补过程中由于受热面积限制，导致烧结时间过长，且由于受热较慢，影响修补料的流动性，在目前生产节奏紧凑的炼钢工艺条件下很难满足使用要求，对于延长转炉炉衬寿命效果不明显。另外有些钢厂采用利用水结合的转炉大面修补料，水系结合的修补料具有较好的施工流动性能以及较短的硬化时间，但是其高温抗折强度以及附着烧结强度较低。技术实现要素：针对上述技术问题，为了提高转炉大面修补料的使用寿命以及施工便捷性，降低生产成本，本发明提供一种利用废镁碳砖制备的转炉大面自流修补料及其制备方法。本发明提供一种转炉大面自流修补料，其原料包括：按重量份数计，5～10mm的废镁碳砖30～35份、1～5mm的废镁碳砖30～35份、烧结镁粉15～20份、结合剂15～20份。其中，上述转炉大面自流修补料中，还包括占废镁碳砖、烧结镁粉、结合剂总重量1～3wt％的柴油；优选的，所述柴油为0#柴油。其中，上述转炉大面自流修补料中，所述的废镁碳砖组成包括：MgO含量60～70wt％，C含量10～20wt％。其中，上述转炉大面自流修补料中，所述的烧结镁粉中MgO含量≥90wt％，粒度为过180目筛。其中，上述转炉大面自流修补料中，所述的结合剂组成为：按重量百分比计，沥青78％～90％、氧化铁粉3％～6％、金属铝粉2％～4％、己内酰胺2％～4％、粉状酚醛树脂3％～8％。本发明还提供一种上述转炉大面自流修补料用结合剂，其组成为：按重量百分比计，沥青78％～90％、氧化铁粉3％～6％、金属铝粉2％～4％、己内酰胺2％～4％、粉状酚醛树脂3％～8％。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述沥青为一级中温改质沥青。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述沥青中甲苯不溶物含量28％～34％、喹啉不溶物含量8％～14％、β-树脂含量≥18％，软化点为100～115℃，结焦值≥54％，灰分≤0.3％，水分≤5％，粒度≤1mm。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述氧化铁粉的Fe2O3含量≥90wt％，粒度为过180目筛。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述的金属铝粉的Al含量≥98wt％，粒度≤1mm。其中，上述转炉大面自流修补料专用结合剂中，所述的己内酰胺技术指标执行国家标准GB/T13254-2008；粉状酚醛树脂技术指标执行国家标准。本发明还提供了一种上述转炉大面自流修补料的制备方法，包括以下步骤：a、废镁碳砖的精选与加工将回收的废镁碳砖进行精选，去除杂质并剥掉表层的烧结层，再破碎、筛分成粒度为1～5mm和5～10mm的废镁碳砖；b、制备结合剂将78～90％的沥青、3～6％的氧化铁粉、2～4％的金属铝粉、2～4％的己内酰胺、3～8％的粉状酚醛树脂混匀，制得结合剂；c、转炉大面自流修补料的制备先加入30～35份5～10mm的废镁碳砖和30～35份1～5mm的废镁碳砖，搅拌混匀后，再加入占废镁碳砖、烧结镁粉、结合剂总重量1～3wt％的柴油，搅拌混匀，保证柴油将废镁碳砖充分润湿，再依次加入15～20份的烧结镁粉和15～20份结合剂，搅拌混匀，制得转炉大面自流修补料。其中，上述转炉大面自流修补料制备方法中，步骤b中所述的混匀时间为5～8min，步骤c中所述的搅拌混匀时间分别为2～5min，5～8min和5～8min。本发明的有益效果为：本发明利用废镁碳砖制备转炉大面自流修补料，将原废弃的镁碳砖得到了充分利用，制备的转炉大面自流修补料具有良好的流动性能以及高温强度，而且具有烧结时间短、使用便捷、生产成本低等性能，不仅能够满足产品质量要求，还降低了生产成本，为废镁碳砖的利用开辟了一种新方法。具体实施方式本发明提供了一种转炉大面自流修补料，其原料包括：按重量份数计，5～10mm的废镁碳砖30～35份、1～5mm的废镁碳砖30～35份、烧结镁粉15～20份、结合剂15～20份。其中，上述转炉大面自流修补料中，还包括占废镁碳砖、烧结镁粉、结合剂总重量1～3wt％的柴油；优选的，所述柴油为0#柴油。其中，上述转炉大面自流修补料中，所述的废镁碳砖组成包括：MgO含量60～70wt％，C含量10～20wt％。其中，上述转炉大面自流修补料中，所述的烧结镁粉中MgO含量≥90wt％，粒度过180目筛。其中，上述转炉大面自流修补料中，所述的结合剂组成为：按重量百分比计，沥青78％～90％、氧化铁粉3％～6％、金属铝粉2％～4％、己内酰胺2％～4％、粉状酚醛树脂3％～8％。本发明中选用废镁碳砖制备转炉大面自流修补料，原材料废镁碳砖成分与转炉炉衬耐火砖近似，具有优良的抗渣侵蚀性、熔渣渗透性、热震稳定性和导热性，而且废镁碳砖中所含的C成分一般由鳞片石墨所提供，它不仅具有超高的熔点和稳定性，而且在高温下能够与结合剂中的各种成分发生有效的物化反应，大大提高修补料的各项性能；再配合使用烧结镁粉，为修补料提供了高耐火度的粉状基质，并调节了修补料的粒级搭配，使得修补料具有足够的耐火度和流动性；柴油的加入起到润湿原料的作用，并在高温的作用下使得修补料内部充分烧结，提高烧结效率。本发明还提供一种上述转炉大面自流修补料用结合剂，其组成为：按重量百分比计，沥青78％～90％、氧化铁粉3％～6％、金属铝粉2％～4％、己内酰胺2％～4％、粉状酚醛树脂3％～8％。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述沥青为一级中温改质沥青。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述沥青中甲苯不溶物含量28％～34％、喹啉不溶物含量8％～14％、β-树脂含量≥18％，软化点为100～115℃，结焦值≥54％，灰分≤0.3％，水分≤5％，粒度≤1mm。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述氧化铁粉的Fe2O3含量≥90wt％，粒度为过180目筛。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述的金属铝粉的Al含量≥98wt％，粒度≤1mm。其中，上述转炉大面自流修补料用结合剂中，所述的己内酰胺技术指标执行国家标准GB/T13254-2008；粉状酚醛树脂技术指标执行国家标准。本发明在制备转炉大面自流修补料时，选用了专门的结合剂，选用一级中温改质沥青，使得转炉大面自流补炉料在高温下具有良好的自流性能，并且沥青在补炉料烧结过程中配合粉状酚醛树脂形成均匀交错的碳网结构，兼顾了修补料的流动性能和烧结强度；此外，一级中温改质沥青杂质含量低，结合剂生产完成后不会因温度过高出现软化而导致结合剂粘结失效。结合剂中还加入了一定量的氧化铁粉，促进了修补料在高温下的烧结，提升其高温强度。结合剂中的金属铝粉使得Al和C在高温下反应生成Al4C3晶须，能够起到纤维增强的作用，使得修补料的强度大大提高。己内酰胺在结合剂体系中属于助流动剂，它的加入能够大大提高修补料的自流性能。通过将上述原料的合适配比，制备得到了本发明专用的结合剂，该结合剂的应用能够明显提高修补料的施工流动性和烧结强度，制备的修补料在使用过程中方便快捷，具有更高的寿命。本发明还提供了一种上述转炉大面自流修补料制备方法，包括以下步骤：a、废镁碳砖的精选与加工从炼钢厂收集得到废镁碳砖，通过人工拣选出块状废镁碳砖，去除钢渣等杂质，并剥离烧结层，控制废镁碳砖MgO含量60％～70％、C含量10％～20％，通过破碎、筛选设备将废镁碳砖粒度加工到1～5mm和5～10mm备用；b、制备结合剂将78～90％的沥青、3～6％的氧化铁粉、2～4％的金属铝粉、2～4％的己内酰胺、3～8％的粉状酚醛树脂放入搅拌机中混匀5min以上，制得结合剂；c、转炉大面自流修补料的制备先加入30～35份5～10mm的废镁碳砖和30～35份1～5mm的废镁碳砖，搅拌混匀后，再加入占废镁碳砖、烧结镁粉、结合剂总重量1～3wt％的柴油，搅拌混匀，保证柴油将废镁碳砖充分润湿，再依次加入15～20份的烧结镁粉和15～20份结合剂，搅拌混匀，制得转炉大面自流修补料。其中，上述转炉大面自流修补料制备方法中，步骤b中所述的混匀时间为5～8min，步骤c中所述的搅拌混匀时间分别为2～5min，5～8min和5～8min。下面结合实施例对本发明作进一步描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例中的废镁碳砖由回收、精选、加工制得；烧结镁粉、柴油等原料均由市场购得；结合剂自行生产得到，并由下述重量百分比的组分组成：一级中温改质沥青78～90％、氧化铁粉3～6％、金属铝粉2～4％、己内酰胺2～4％、粉状酚醛树脂3～8％。实施例1实施例1中转炉大面自流修补料生产配方如下：转炉大面自流修补料用结合剂生产配方见表1：表1实施例1转炉大面自流修补料用结合剂生产配方原材料名称配比/％一级中温改质沥青78氧化铁粉6金属铝粉4己内酰胺4粉状酚醛树脂8转炉大面自流修补料生产配方见表2表2实施例1转炉大面自流修补料生产配方原材料名称配比/％备注废镁碳砖30粒度5～10mm废镁碳砖30粒度1～5mm烧结镁粉20粒度-180目结合剂20按表1中配方制得柴油3外加制备方法包括以下步骤：a、废镁碳砖的精选与加工将回收的废镁碳砖进行精选，去除杂质并剥掉表层的烧结层，再破碎、筛分成粒度为1～5mm和5～10mm的废镁碳砖；b、制备结合剂将表1的原料按配比称取，混匀，制得结合剂；c、转炉大面自流修补料的制备按表2的配比称好原料，先加入5～10mm的废镁碳砖和1～5mm的废镁碳砖，搅拌混匀后，再加入柴油，搅拌混匀，保证柴油将废镁碳砖充分润湿，再依次加入烧结镁粉和结合剂，搅拌混匀，制得转炉大面自流修补料。将实施例1制备得到的转炉大面自流修补料于某炼钢厂220t炼钢转炉炉衬维护中使用，使用过程中按照炼钢转炉炉衬熔损程度向炼钢转炉大面(迎铁面)投放修补料1～2吨，投放后进行摇炉操作(摇炉倾角为40°～50°)，一般摇炉2～3次，摇炉完成后将转炉摇至一定的倾角，使得修补料尽可能的处于水平位置，在投补操作过程中，修补料能够迅速软化并自然流平，修补料自然流平后向修补位置进行吹氧操作辅助修补料烧结，吹氧时间5～10min，吹氧结束后平均20min能够完成烧结，烧结过程中烟尘小，烧结时间短，整个修补过程基本能够控制在30min以内，一次修补使用寿命平均为55次，与原用白云石、镁砂、沥青为主要原料的修补料相比，使用寿命能够提高15次以上，平均烧结时间也能够降低10min左右，且使用过程中未出现因烧结不完全导致的掉料等现象。实施例2实施例2中转炉大面自流修补料生产配方如下：转炉大面自流修补料用结合剂生产配方见表3：表3实施例2转炉大面自流修补料用结合剂生产配方原材料名称配比/％一级中温改质沥青90氧化铁粉3金属铝粉2己内酰胺2粉状酚醛树脂3转炉大面自流修补料生产配方见表4表4实施例2转炉大面自流修补料生产配方原材料名称配比/％备注废镁碳砖35粒度5～10mm废镁碳砖35粒度1～5mm烧结镁粉15粒度-180目结合剂15按表3中配方制得柴油1外加制备方法包括以下步骤：a、废镁碳砖的精选与加工将回收的废镁碳砖进行精选，去除杂质并剥掉表层的烧结层，再破碎、筛分成粒度为1～5mm和5～10mm的废镁碳砖；b、制备结合剂将表3的原料按配比称取，混匀，制得结合剂；c、转炉大面自流修补料的制备按表4的配比称好原料，先加入5～10mm的废镁碳砖和1～5mm的废镁碳砖，搅拌混匀后，再加入柴油，搅拌混匀，保证柴油将废镁碳砖充分润湿，再依次加入烧结镁粉和结合剂，搅拌混匀，制得转炉大面自流修补料。将实施例2制备得到的转炉大面自流修补料于某炼钢厂220t提钒转炉炉衬维护中使用，使用过程中按照提钒转炉炉衬熔损程度向炼钢转炉大面(迎铁面)投放修补料1～2吨，投放后进行摇炉操作(摇炉倾角为40°～50°)，一般摇炉2～3次，摇炉完成后将转炉摇至一定的倾角，使得修补料尽可能的处于水平位置，在投补操作过程中，修补料能够迅速软化并自然流平，修补料自然流平后向修补位置进行吹氧操作辅助修补料烧结，吹氧时间5～10min，吹氧结束后平均25min能够完成烧结，烧结过程中烟尘小，烧结时间短，整个修补过程基本能够控制在40min以内，一次修补使用寿命平均为65次，与原用白云石、镁砂、沥青为主要原料的修补料相比，使用寿命能够提高20次以上，平均烧结时间也能够降低15min左右，且使用过程中未出现因烧结不完全导致的掉料等现象。综上所述，本发明所提供的转炉大面自流修补料是利用回收的废镁碳砖资源为主要原材料生产的一种优质散状耐火材料，施工过程中具有良好的流动性，具有较高的耐火度和烧结强度，且烧结过程中产生的烟尘小，烧结时间短，使用寿命长。本发明最大的亮点就是以废镁碳砖为主要原材料，配合使用专门的结合剂，其不仅能够很好的匹配转炉炉衬材料，在修补过程中与炉衬完全融合，使用时不易脱落，且修补料中的成分完全融入炉衬中，在后续使用过程中无残留，不会引入杂质；并且，能够大大降低转炉大面修补料的生产成本，符合国家绿色、循环经济的政策，应用前景广阔。当前第1页1 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