一种高炉出铁沟浇注料的制作方法

本发明属于耐火材料，具体涉及一种高炉出铁沟浇注料。

背景技术：

1、出铁沟是铁水的流经通道，铁水长期浸泡在铁沟内，铁水与铁沟浇注料会存在长时间的直接接触，为了抵抗铁水和铁渣的侵蚀，浇注料需要引入碳素材料，碳素具有不易被铁水和熔渣润湿、热膨胀系数小及热导率高的特点，引入碳素材料可以增加耐火材料制品的热震稳定性和抗侵蚀能力。目前含碳耐火材料已在高炉炉底和出铁沟，转炉、电炉和钢包的衬体、水口、滑板及塞棒等钢铁工业的诸多部位得到广泛应用，但是，由于碳素的水润湿性差，其在浇注料中易漂浮而难以均匀分散，引入浇注料后，为达到合适的流动性需要在含碳浇注料中加入较多量的水，以提高浇注料的施工性能，但加入较多量水后，材料固化时所需的时间会大大增加。因为高炉冶炼受时间限制，一般固化时间仅1-2小时，而在1-2小时内需要将浇注料里的水排出是不可能的。

2、为此，有研究在浇注料中加入铝粉，以实现浇注料的快干。公开号为cn109133881a的中国专利文献公开了一种耐火浇注料，包括电熔刚玉、碳化硅粉、氧化铝粉、球状沥青、金属硅粉、促凝剂、金属铝粉、有机纤维、粉状结合剂。通过引入铝粉，铝粉与浇注料中的水反应，消耗一部分水，生成氢气，同时，反应生成的氢气将在浇注料内部形成气孔通道，另一部分水蒸气会沿着这些气孔通道排出，由此实现浇注料中水的快速排出。但是，水蒸气快速排出后，会在浇注料中形成气孔通道，使材料的高温强度性能显著下降，从而降低了出铁沟浇注料的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种高炉出铁沟浇注料，通过加入金属钛粉，金属钛粉、金属铝粉、金属硅粉、焦炭粉高温下原位生成铝碳化钛/硅化钛复合材料，可弥补引入快干防爆剂金属铝粉导致的材料强度下降，还可增强浇注料的抗氧化性能。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种高炉出铁沟浇注料，包括以下质量百分比的组分：

3、板状刚玉58%~70%、碳化硅15%~24%、α氧化铝微粉4%-7%、钛白粉1%~5%、焦炭粉0.5%~4%、防爆纤维0.01%~0.1%、金属铝粉0.05%~0.3%、金属硅粉0.5%~4%、金属钛粉0~3%、结合剂0.5%~4%、减水剂0.1%~0.8%；且金属钛粉不为0%。

4、优选地，高炉出铁沟浇注料包括以下质量百分比的组分：

5、板状刚玉62.5%~66.6%、碳化硅18%~21%、α氧化铝微粉6%、钛白粉2%~3%、焦炭粉1%~3%、防爆纤维0.05%~0.08%、金属铝粉0.1%~0.2%、金属硅粉1%~3%、金属钛粉0~2%、结合剂1%~3%、减水剂0.2%~0.5%；且金属钛粉不为0%。

6、优选地，高炉出铁沟浇注料包括以下质量百分比的组分：

7、板状刚玉63%~65%、碳化硅20%、α氧化铝微粉6%、钛白粉2.5%、焦炭粉2.5%、防爆纤维0.08%、金属铝粉0.15%、金属硅粉1.5%~2.5%、金属钛粉0.5%~1.5%、结合剂2%、减水剂0.2%。

8、优选地，所述焦炭粉、所述金属铝粉、所述金属硅粉、所述金属钛粉的质量比为1:0.04-0.08：0.6-1:0.2-0.6。

9、优选地，所述板状刚玉包括粒度为＜15mm且≥8mm的颗粒、粒度为＜8mm且≥5mm的颗粒、粒度为＜5mm且≥3mm的颗粒、粒度为＜3 mm且≥1mm的颗粒、粒度为＜1mm且≥0mm的细粉和粒度为200目的细粉；粒度为＜15mm且≥8mm的颗粒、粒度为＜8mm且≥5mm的颗粒、粒度为＜5mm且≥3mm的颗粒、粒度为＜3 mm且≥1mm的颗粒、粒度为＜1mm且≥0mm的细粉、粒度为200目的细粉的质量比为8-12:12-18:8-12:15-20:3-8:3-8。

10、优选地，所述碳化硅包括粒度为＜3 mm且≥1mm的颗粒、粒度为＜1mm且≥0mm的细粉和粒度为200目的细粉；粒度为＜3 mm且≥1mm的颗粒、粒度为＜1mm且≥0mm的细粉和粒度为200目的细粉的质量比为3-8:3-8:8-12。

11、优选地，所述α氧化铝微粉的粒度≤1μm；

12、所述钛白粉的粒度≤1μm；

13、所述焦炭粉的粒度为320目；

14、所述金属铝粉的粒度为200目；

15、所述金属硅粉的粒度为200目；

16、所述金属钛粉的粒度为200目。

17、优选地，所述结合剂为水泥；

18、所述减水剂为六偏磷酸钠。

19、优选地，所述板状刚玉中，al2o3≥99.5wt%、fe2o3≤0.05wt%，所述板状刚玉的颗粒体积密度≥3.5g/cm3。

20、优选地，所述碳化硅为97碳化硅；所述水泥为80水泥；所述金属硅粉为98金属硅粉。

21、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

22、本发明的高炉出铁沟浇注料，主要成分是氧化铝，浇注料中，板状刚玉、α氧化铝微粉均为氧化铝的主要来源；α氧化铝微粉、钛白粉均可提高出铁沟浇注料的流动性，从而提高其施工性能；α氧化铝微粉还可提高出铁沟浇注料的黏性，使材料附着率升高，提高材料的结合强度；钛白粉主要成分为二氧化钛，二氧化钛属于高熔点氧化物，在高温下可与氧化铝反应生成钛酸铝，钛酸铝具有与铁液和熔渣不浸润的特性；为了提高出铁沟浇注料的抵抗铁水和铁渣侵蚀的能力，加入了焦炭粉，焦炭粉中的碳不易被铁水和熔渣润湿、热膨胀系数小、热导率高，可提高材料的热震稳定性和抗渣侵蚀性能；金属硅粉作为还原剂，可优先于焦炭粉中的碳与氧气发生反应，从而防止因碳与空气反应而使材料强度降低；由于加入焦炭粉后，浇注时需要在浇注料中加入较多的水，为加快水蒸气的排出，加入了铝粉，铝粉与浇注料中的水反应，消耗一部分水，生成氢气，同时，反应生成的氢气将在浇注料内部形成气孔通道，另一部分水蒸气会沿着这些气孔通道排出。

23、本发明的高炉出铁沟浇注料，进一步加入了金属钛粉，焦炭粉、金属铝粉、金属硅粉、金属钛粉在高温下可发生反应，原位生成ti3alc2/ti5si3，即铝碳化钛/硅化钛复合材料，铝碳化钛/硅化钛复合材料是一种具有抗热震性和优良的高温强度性能、高温抗氧化性能的材料，兼具陶瓷和金属的诸多优异性能，高温下，由于新相ti3alc2/ti5si3的生成，填充了水蒸气排出时在浇注料中产生的气孔，使工作情况下浇注料的致密性提高，从而提高了出铁沟浇注料的高温强度性能；并且，金属硅粉作为还原剂，在保护碳不被氧化时，金属硅粉与氧气反应，生成二氧化硅，由于其自身被氧化，也会对材料的强度造成一些影响，而随着温度的升高，新相ti3alc2/ti5si3生成填充了浇注料中的气孔，从而减少或防止了含氧气体进入，从而减少或避免了内部的碳、硅被氧化，提高了浇注料的抗氧化性能和高温强度。

24、本发明的高炉出铁沟浇注料，主要原料是板状刚玉，板状刚玉纯度高，成本高，用于高端需求的高炉出铁沟浇注料，由于板状刚玉纯度高，该产品适用于冶炼温度高、冲击强度大的大型高炉；和冶炼铁矿石品质不好，对耐火材料纯度要求更高的大型高炉出铁沟。

25、本发明的高炉出铁沟浇注料，采用钛白粉替代出铁沟浇注料中常规使用的硅微粉，以提高浇注料的流动性，提高其减水效果，该浇注料不含有硅微粉，属于超低二氧化硅或者无二氧化硅浇注料，可防止二氧化硅与二氧化钙、氧化铝生成长石、硅酸铁等低熔点物质，影响浇注料高温强度。