本发明涉及高炉炼铁技术领域，尤其是一种炼铁高炉主铁沟耐火浇注料。
背景技术：
高炉出铁沟是高温铁水和熔渣自高炉炉内反复流出的通道，主要由主铁沟、支铁沟、渣沟、撇渣器和摆动溜嘴等组成，出铁沟材料的耐用性直接影响高炉炼铁的正常生产，是炼铁生产中最重要的环节之一，其中以主铁沟用耐火材料最为关键。
为适应现代化高炉出铁沟日益苛刻的使用条件，提高出铁沟使用寿命，降低耐火材料消耗和人工劳动强度，各国耐火材料工作者和炼铁工作者对高炉出铁沟衬体材料、种类以及施工方法进行了系列的研制工作，我国也相继开发出了免烘烤铁沟捣打料、以及快干型铁沟浇注料，其特点是迅速出铁，可节约炉前烘烤时间。
在申请人单位所采用的钒钛磁铁矿冶炼中，炉渣中含有大量的tio2(约20％以上)，该炉渣在炉内冶炼过程被还原成tic和tio,，使得炉渣的粘度显著增加。经实验发现主铁沟料损毁的主要部分是铁沟侧壁和落铁点，主要表现为机械性损毁(出铁口喷溅渣铁、粘渣引起的机械清理损毁)、化学侵蚀性损毁(渣中的sio2与c生成的co与耐材中的sic等反应)和机械热应力损毁(间歇性出铁、炉况不顺打水冷却)三种现象。
为了减轻上述三种主铁沟料耐材损毁现象的发生，要求主铁沟耐火材料具有耐高温冲刷性能、耐钒钛铁水及铁渣化学侵蚀性且不沾附渣铁、抗热震性能等特点，申请人提出了一种al2o3-sic-c质的炼铁高炉主铁沟耐火浇注料。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种炼铁高炉主铁沟耐火浇注料，其具有良好的耐高温冲刷性能、耐钒钛铁水及铁渣化学侵蚀性，且不沾附渣铁、具有良好的抗热震性能。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：炼铁高炉主铁沟耐火浇注料，其化学成分按重量百分比计包括：al2o3≥60％，sic≥15％，c≥2％、水≤1％。
进一步的是：所述炼铁高炉主铁沟耐火浇注料的原料按重量百分比计包括：
粒径为8～12mm的致密棕刚玉颗粒8～10％、
粒径为5～8mm的致密棕刚玉颗粒15～17％、
粒径为3～5mm的致密棕刚玉颗粒13～16％、
粒径为1～3m的致密棕刚玉颗粒10～14％、
粒径为0.149～1mm的致密棕刚玉颗粒4～6％、
粒径为0.149～1mm的亚白刚玉颗粒4～6％、
粒径＜0.044mm的亚白刚玉粉6～8％、
粒径为0.149～1mm的碳化硅颗粒8～10％、
粒径＜0.074mm的碳化硅粉10～12％、
粒径＜0.002mm的三氧化二铝微粉5～7％、
粒径为0.149～1mm的球状沥青颗粒2～3％、
粒径＜0.044mm的炭黑粉1～3％、
粒径＜0.074mm的金属硅粉1～1.5％、
粒径＜0.074mm的硅尘粉1～2％、
粒径＜0.074mm的铝酸钙系水泥2～3％、
粒径＜0.044mm的碳化硼0.2～0.4％、
粒径＜0.149mm的金属铝粉0.1～0.2％、
减水剂0.1～0.2％、
抗氧化剂1～2％、
增强剂0.5～1％、
防爆纤维0.05～0.08％。
进一步的是：所述原料中，各组分的化学成分按重量百分比计包括：
致密棕刚玉：al2o3≥97％；
亚白刚玉：al2o3≥99％；
碳化硅：sic≥97％；
三氧化二铝微粉：al2o3≥99％；
金属硅粉：金属硅≥97％；
硅尘粉：sio2≥94％；
铝酸钙系水泥：al2o3≥71％；
碳化硼：b4c≥90％；
金属铝粉：金属铝≥99％。
本发明的有益效果是：本发明通过致密棕刚玉和亚白刚玉提供主要al2o3，通过碳化硅提供sic，通过炭黑粉提供固定c，通过碳化硼促进烧结、提高浇注料抗渣侵蚀性能，通过铝酸钙系水泥配合增强剂提供前期施工强度，为快干提供条件，通过al2o3微粉结合减水剂提供流动性能，通过抗氧化剂提高浇注料抗氧化性能，通过防爆纤维提升烘烤过程中水蒸气的输导，降低显气孔率；本发明所述的炼铁高炉主铁沟耐火浇注料在高炉主铁沟上应用施工性能优越，经过使用试验，能达到快干、抗渣侵蚀、抗热震、抗沾渣以及通铁量的要求，不经修补通铁量达10万吨以上，具有良好的应用前景。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明所述的炼铁高炉主铁沟耐火浇注料，化学成分按重量百分比计包括：al2o3≥60％、sic≥15％、c≥2％、水≤1％。
为了控制炼铁高炉主铁沟耐火浇注料的粒度、成分和含水量，本发明通过对炼铁高炉主铁沟耐火浇注料的原料进行控制，其原料按重量百分比计包括：
粒径为8～12mm的致密棕刚玉颗粒8～10％、
粒径为5～8mm的致密棕刚玉颗粒15～17％、
粒径为3～5mm的致密棕刚玉颗粒13～16％、
粒径为1～3m的致密棕刚玉颗粒10～14％、
粒径为0.149～1mm的致密棕刚玉颗粒4～6％、
粒径为0.149～1mm的亚白刚玉颗粒4～6％、
粒径＜0.044mm的亚白刚玉粉6～8％、
粒径为0.149～1mm的碳化硅颗粒8～10％、
粒径＜0.074mm的碳化硅粉10～12％、
粒径＜0.002mm的三氧化二铝微粉5～7％、
粒径为0.149～1mm的球状沥青颗粒2～3％、
粒径＜0.044mm的炭黑粉1～3％、
粒径＜0.074mm的金属硅粉1～1.5％、
粒径＜0.074mm的硅尘粉1～2％、
粒径＜0.074mm的铝酸钙系水泥2～3％、
粒径＜0.044mm的碳化硼0.2～0.4％、
粒径＜0.149mm的金属铝粉0.1～0.2％、
减水剂0.1～0.2％、
抗氧化剂1～2％、
增强剂0.5～1％、
防爆纤维0.05～0.08％。
在上述原料中，各组分的化学成分按重量百分比计包括：
致密棕刚玉：al2o3≥97％；亚白刚玉：al2o3≥99％；碳化硅：sic≥97％；三氧化二铝微粉：al2o3≥99％；金属硅粉：金属硅≥97％；硅尘粉：sio2≥94％；铝酸钙系水泥：al2o3≥71％；碳化硼：b4c≥90％；金属铝粉：金属铝≥99％。且减水剂采用fs20减水剂，抗氧化剂采用dt1400n抗氧化剂，增强剂采用sd-seed增强剂，防爆纤维采用jx-3-3防爆纤维。
本发明所述的炼铁高炉主铁沟耐火浇注料在原材料的选择上，采用致密棕刚玉和亚白刚玉提供主要al2o3，采用碳化硅提供sic，采用炭黑提供固定c，采用碳化硼促进烧结、提高浇注料抗渣侵蚀性能，采用耐火水泥配合增强剂提供前期施工强度，为快干提供条件，采用al2o3微粉结合减水剂提供流动性能，采用抗氧化剂提高浇注料抗氧化性能，采用防爆纤维提升烘烤过程中水蒸气的输导、降低显气孔率。
上述原料中，致密棕刚玉具有体积密度大、熔点高、气孔率低等特点，在高温下具有优良的耐磨性、抗渣性、抗热震性能。
亚白刚玉是在高品质棕刚玉基础上生产的，由于其化学成份和物理性能均与白刚玉接近，故称之为亚白刚玉。亚白刚玉具有白刚玉的硬度，同时兼有棕刚玉的韧性，是理想的高级耐火材料。
碳化硅是一种性能优异的耐火材料，具有耐高温、耐侵蚀、高强度、耐磨、热膨胀系数小、导热系数高等等优点，可增加浇注料抗剥落性以及抗渣侵蚀性能。
用作耐火材料的碳素材料是广泛的，炭黑和球状沥青亦在其中，其具有良好的抗渗透性和抗剥落性，球状沥青熔化渗入浇注料基质形成弥散分布，均匀分布抑制碳化硅往铁水中的损失，与此同时还能抑制浇注料的烧结特征，使修补易于清理。
众所周知，耐火行业一般选定骨料成分占产品比重的65～70％较为合适，而耐火材料微粉一般所占比例为30～35％，能在加水搅拌过程中形成的融浆，填补颗粒周边的缝隙，且具有一定流动性便于浇注施工。
粉料的选型也极为重要，如耐火微粉选型无法与颗粒成分相似或同步，在浇注使用后初期、中期将会出现开裂、结合性差等问题。亚白刚玉粉、三氧化二铝微粉其成分主要为al2o3，其作用是与浇注料中的微硅粉高温下反应生成莫来石相，这种莫来石相为针柱状，能有效阻止熔渣的渗透，同时降低浇注料的显气孔率，提高浇注料耐压强度及热震稳定性。
水泥采用铝酸钙系水泥，氧化铝含量在70％左右的铝酸钙系水泥均可作为本发明使用的水泥，这类水泥水化性能稳定，机械强度优异，而且强度提升合适，适于作为炼铁高炉主铁沟耐火浇注料提供前期施工强度。特别的，申请人采用的铝酸钙系水泥具体为赛卡牌ca-71铝酸盐水泥，其氧化铝含量在70％左右，其在施工过程中具有稳定的水化性能，强度提升合适以及优异的机械强度等特点。
硅粉、三氧化二铝微粉、水泥同时在水化过程中具有一定的结合性能，无需加入任何结合剂成分，即能满足施工浇注要求。
申请人采用的外加剂具体为武汉善达化工生产的fs20减水剂、sd-seed增强剂，能实现浇注料在4％加水情况下的浇注，实现快干的目的；dt1400n抗氧化剂与炭黑作用防止炭黑被氧化；外加剂中的金属铝粉和金属硅粉在铁沟料中通常作为抗氧化剂和快干剂，加入金属硅粉其作用也是防止碳素材料的氧化，而加入金属铝粉是促进浇注料的快干；碳化硼的加入能降低渣的熔点，缓解浇注料粘渣的现象。
防爆纤维为细小纤维状物质，可贯穿于浇注料的各个缝隙中，能在钢包罐烘烤过程中输导水蒸气的排出，避免水蒸气无法排出，爆裂产生气孔。
将上述原料进行称量、搅拌、包装即制得到本发明所述的炼铁高炉主铁沟耐火浇注料，原料的检验结果如表1所示，制备所得炼铁高炉主铁沟耐火浇注料的理化指标如表2所示：
表1试验用炼铁高炉主铁沟耐火浇注料原料检验结果/％
表2炼铁高炉主铁沟耐火浇注料的理化指标
实施例1
采用如表3所示原料配方进行配料，原料经检测合格后，经过称量、搅拌、包装后取样检测，理化指标如表4所示：
表3实施例1所采用原料配比
表4实施例1所制得炼铁高炉主铁沟耐火浇注料的理化检测结果
实施例1采用炼铁高炉主铁沟耐火浇注料作为炼铁主铁沟整体浇注材料，参与试验高炉(1#)的容积1740立方米，试验期间未出现其他炉况问题，日均出铁4000吨，铁水温度1450℃，主沟长约13米，出铁沟施工后，工作面距永久衬约450mm厚，主铁沟经一轮使用后不经修补通铁量达到了12.3万吨，在拆沟时发现，侵蚀严重的部位尚有112mm的残料，从整体工作面看出，侵蚀较为均匀，无钻铁现象，沾渣情况也较少，对残料进行检测后发现，残料用后强度较大，铁沟料烧结性能良好。
实施例2
采用如表5所示原料配方进行配料，原料经检测合格后，经过称量、搅拌、包装后取样检测，理化指标如表6所示：
表5实施例2所采用原料配比
表6实施例2所制得炼铁高炉主铁沟耐火浇注料的理化检测结果
实施例2采用炼铁高炉主铁沟耐火浇注料作为炼铁主铁沟整体浇注材料，参与试验高炉(3#)的容积1740立方米，试验期间未出现其他炉况问题，日均出铁3800吨，铁水温度1430℃，主沟长约13米，出铁沟施工后，在八小时内免烘烤迅速投入使用，工作面距永久衬约450mm厚，主铁沟经一轮使用后不经修补通铁量达到了13万吨，在拆沟时发现，侵蚀严重的部位尚有98mm的残料，从整体工作面看出，侵蚀较为均匀，无钻铁现象，沾渣情况也较少，对残料进行检测后发现，残料用后强度较大，铁沟料烧结性能良好。
通过上述实施例1、2的内容可知，本发明炼铁高炉主铁沟耐火浇注料在炼铁高炉主铁沟上应用施工性能优越，能达到快干、抗渣侵蚀、抗热震、抗沾渣以及通铁量的要求，应用前景广阔。