阅读说明：本技术 一种高炉出铁沟用修补料及制备方法 (Repairing material for blast furnace iron tap channel and preparation method thereof ) 是由 张立国 朱建伟 李金莲 李仲 赵正洪 赵德胜 张伟 任伟 韩子文 王亮 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及耐火材料技术领域,特别涉及一种高炉出铁沟用修补料及制备方法。包括以下重量份的原料：除尘灰3～15份；膨润土5～3份0；刚玉粉20～50份；氧化铝微粉5～20份；铝酸钙粉3～15份；氮化硅粉5～25份；结合剂10～35份。本发明采用除尘灰、膨润土等廉价物料,利用其廉价易得的优势,作为高炉铁沟用修补料的部分原料,可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时,提升出铁沟的通铁量,进而实现降低炼铁生产成本的效果。(The invention relates to the technical field of refractory materials, in particular to a repair material for a blast furnace tapping channel and a preparation method thereof. The feed comprises the following raw materials in parts by weight: 3-15 parts of dedusting ash; 5-3 parts of bentonite 0; 20-50 parts of corundum powder; 5-20 parts of alumina micro powder; 3-15 parts of calcium aluminate powder; 5-25 parts of silicon nitride powder; 10-35 parts of a binding agent. The invention adopts cheap materials such as dedusting ash and bentonite, and utilizes the advantages of low price and easy availability as partial raw materials of the repairing material for the blast furnace iron runner, thereby improving the iron passing amount of the iron runner while greatly reducing the maintenance cost and the maintenance workload of the iron notch, and further realizing the effect of reducing the iron-making production cost.)

一种高炉出铁沟用修补料及制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，特别涉及一种高炉出铁沟用修补料及制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展，对于不同种类的材料需求也越来越大，尤其是以钢铁为代表的黑色系材料，为应对这种局面，冶金企业也因时而异，不断的扩大自身产能，具体表现为高炉、转炉呈现出了有区别以往的大型化、自控化的变化趋势，以满足社会不同行业对于钢铁产品的需求。而在这其中，高炉经历了近些年大型化、强化冶炼的发展趋势，在带来了产能增加同时，吨铁能耗也在不断下降，高炉仍然是利用效率最高的炼铁设备，使得现代炼铁工艺中，高炉炼铁应具有很强的竞争力。而高炉大型化、强化冶炼的同时，也带来了一些问题出现。问题之一就是，随着有效炉容和冶炼强度的提升，日产量较过去有了大幅度的增加，导致高炉出铁时间延长，铁口的出铁量增加，现代大型高炉虽然采用了多铁口(注：3个或4个)轮换出铁方式，但就单个出铁沟而言，通铁量仍较过去有大幅度的提升，目前已经达到或超过15万吨的水平。通铁量的增加，铁水沟耐材的侵蚀日益加重，增加了企业维护成本和工作量，而随着市场形势异常严峻，成本竞争就成为企业之间的核心比拼，做到降低每一处成本，是企业生存的当务之急。

众多钢铁企业认识到延长出铁沟的使用寿命，降低吨铁制造加工成本，也将会给企业带来较大的经济效益。为此，多家企业及院校，如宝武、河钢、沙钢、北京科技大学、东北大学等多家单位都开展了延长出铁沟使用寿命的课题研究，通过对出铁沟在使用过程中，炉衬侵蚀机理、温度梯度分布等多方分析与工业实践，在此基础上形成了一系列的出铁沟材质及结构技术，并在实际生产中取得较好的使用效果。如材质中通过增加碳纤维、碳化硅、氮化硅以及一些独有结合剂等材料，来抵抗出铁过程中的渣铁侵蚀；或者结构中采用独特设计方式，利用可更换内衬、外加衬体等技术，来实现出铁沟保温及快速更换；再有设计结构上采用了复合介质、以及外部冷却手段，以增加铁水沟的耐侵蚀性；还有就是喷补物料技术的应用，来实现快速修复铁沟，这些技术的应用实施，是可以做到延长出铁沟浇注工作层的使用寿命。但好的出铁沟维护料的价格一直较高，这也成为降低企业生铁制造成本的难题之一。

出铁沟的使用寿命与吨铁制造成本是息息相关，适宜的铁水沟材料，除了要有较好的保温、耐渣铁侵蚀的使用效果外，还应具有价格优势，只有做到这些，才能够减轻炼铁生产成本。对此，不少院校和企业都在此方面开展了研究，并将不同技术付诸应用。例如采用不同耐火材料，进行铁沟喷补、浇筑修复的技术(见中国专利“一种高炉出铁沟喷补料”专利申请号：CN104086191A，“改良的高炉出铁沟用耐火浇注料”专利申请号：CN1641048，“单铁口高炉出铁主沟喷补料”专利申请号：CN102557696A，“一种铁沟热补料”专利申请号：CN102101781A10，“一种浇注料及采用该浇注料的单铁口高炉储铁式出铁主沟”专利申请号：CN102557697A，“一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料”专利申请号：CN103113120A，“一种自流型热补料及其制造方法”专利申请号：CN1160030等)，由此类技术所制作的出铁沟修补用料，适用于铁沟上侵蚀严重而需要修补的部位，能够延长铁沟使用寿命，可起到降低炉前操作劳动强度，提高通铁量，进而提高高炉生产能力效果，但采购价格较高，不利于降低炼铁生产成本。还有就是关于铁钩合理设计及安装的技术(见中国专利“一种可修补粘结浆料的高炉出铁沟”专利申请号：CN202786290U，“一种塞隆结合耐火材料的铁沟复合衬体及其制作方法”专利申请号：CN103642960A，“高炉出铁场用铁沟料预制件”专利申请号：CN205133640U，“一种更换式高炉出铁沟”专利申请号：CN205275628U，“整体组装式高炉出铁沟”专利申请号：CN201971846U，“用于高炉出铁沟或渣沟沟口的预制件”专利申请号：CN202090006U等)此类发明创造可以实现缩短初始施工周期、烘烤周期和再次挖修施工周期的效果，使用过程中，呈现出抗渣铁侵蚀性强、耐冲刷等特点，可提高铁水沟的寿命，为炼铁厂高炉的顺产、高产提供了保障，提高了经济效益，但是缺点是需要整体施工，一次性投入较大。还有一些其它方面的技术，如采用多层复合材质或其它方法，来提升高炉铁沟日常通铁量的措施(见中国专利“高炉出铁沟浇注料一种带有冲击区衬层的高炉出铁沟”专利申请号：CN203346412U，“一种内衬方便更换的高炉出铁沟”专利申请号：CN108085443A，“一种带有添加物的高炉出铁沟”专利申请号：CN202881300U等)这些发明，可以虽起到提高铁沟的热震稳定性、抗氧化性、增强其抗渣铁侵蚀和耐冲刷能力效果，但是缺点是结构复杂，使用成本偏高，效果有限。此外，就是国内外可查阅到的众多关于此方面技术论述的文献资料(见期刊《耐火材料》“Al₂O₃-SiC-C质湿式喷射浇注料的研究和应用”2012年，42卷，2期，119；《耐火材料》“高炉出铁沟喷补料实验室研制”2001年，35卷，3期，173；《四川冶金》“高炉出铁沟长寿化技术研究新进展”2009年，31卷，1期，57；《炼铁》“高炉铁沟自流浇注料的研究”2001年，20卷，4期，36等)，不少文献资料都有论述到目前大型高炉出铁沟采用Al₂O₃-SiC-C浇注料，使用安全寿命长，消耗少，施工维修方便，为高炉的稳产、顺产作出了巨大贡献；也有说到修补用的喷补料主要采用棕刚玉为骨料，外加一些刚玉、碳化硅细粉，也有使用特级铝矾土作为骨料的成品配方方面的，但这些文献资料对于成本因素，例如如何降低铁钩维护成本，对于铁钩运行成本和高炉联系方面论述较少。因此，就现有技术来讲，出铁沟的日常维护具有较大的降低成本空间。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高炉出铁沟用修补料及制备方法。在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时，提升出铁沟的通铁量，进而实现降低炼铁生产成本的效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高炉出铁沟用修补料，包括以下重量份的原料：

所述除尘灰的粒度控制范围为≤0.074mm部分所占除尘灰整体质量比例不低于60％。

所述膨润土中蒙脱石含量不低于57％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占膨润土整体质量比例不低于90％。

所述刚玉粉中Al₂O₃含量不低于57％，粒度控制范围为≤0.125mm部分所占刚玉粉整体质量比例不低于65％。

所述氧化铝微粉中Al₂O₃含量不低于97％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氧化铝粉整体质量比例不低于90％。

所述铝酸钙粉中Al₂O₃含量不低于50％、CaO含量不高于25％、MgO含量不高于3％、SiO₂不高于8％、Fe₂O₃不高于3％，粒度控制范围为≤0.125mm部分所占铝酸钙粉整体质量比例不低于95％。

所述氮化硅粉中Si₃N₄含量不低于97％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氮化硅铁整体质量比例不低于90％。

所述结合剂由焦油、高温沥青中的一种或几种，与酚醛树脂、三聚磷酸钠中的一种或几种组合而成。

一种高炉出铁沟用修补料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将除尘灰、膨润土、刚玉粉、氧化铝微粉、铝酸钙粉、氮化硅粉、以及结合剂作为出铁沟修补料，并按上述所述不同质量比例，不分先后顺序投入混合机；

(2)将混合物碾制20min～60min，制得以高炉出铁沟用修补料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用除尘灰、膨润土等廉价物料，利用其廉价易得的优势，作为高炉铁沟用修补料的部分原料，可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时，提升出铁沟的通铁量，进而实现降低炼铁生产成本的效果。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：

一种高炉出铁沟用修补料，包括以下重量份的原料：

所述除尘灰为炼焦干法除尘灰、水熄焦粉、高炉瓦斯灰、高炉干法除尘灰、高炉炉前除尘灰、高炉矿焦槽除尘灰中的一种或者几种，所述除尘灰粒度控制范围为≤0.074mm部分所占除尘灰整体质量比例不低于60％。

所述膨润土中蒙脱石含量不低于57％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占膨润土整体质量比例不低于90％。

所述刚玉粉中Al₂O₃含量不低于57％，粒度控制范围为≤0.125mm部分所占刚玉粉整体质量比例不低于65％。

所述氧化铝微粉中Al₂O₃含量不低于97％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氧化铝粉整体质量比例不低于90％。

所述铝酸钙粉中Al₂O₃含量不低于50％、CaO含量不高于25％、MgO含量不高于3％、SiO₂不高于8％、Fe₂O₃不高于3％，粒度控制范围为≤0.125mm部分所占铝酸钙粉整体质量比例不低于95％。

所述氮化硅粉中Si₃N₄含量不低于97％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氮化硅铁整体质量比例不低于90％。

所述结合剂由焦油、高温沥青中的一种或几种，与酚醛树脂、三聚磷酸钠中的一种或几种组合而成。

一种高炉出铁沟用修补料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将除尘灰、膨润土、刚玉粉、氧化铝微粉、铝酸钙粉、氮化硅粉、以及结合剂作为出铁沟修补料，并按上述所述不同质量比例，不分先后顺序投入混合机；

(2)将混合物碾制20min～60min，制得以高炉出铁沟用修补料。

以下列举5个实施例对本发明具体实施方式的具体说明，具体内容如下所示。

实施例1

某钢铁厂有效炉容450m³高炉应用为例说明：

1.1出铁沟修补料配比方案

出铁沟修补料配比方案见表1。

表1出铁沟修补料配比方案

1.2出铁沟修补料应用效果

依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料，在某钢铁厂有效炉容450m³高炉，采用喷补的工艺应用后的效果见表2。

表2高炉应用效果

项目	单个铁沟通铁量(万吨)	耐材费用(元/吨)	制造成本(元/吨)
				原有铁沟	13	9.0	2235.00
修补铁沟	30	4.5	2231.50
				效果	+17	-4.5	-4.50

按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料，利用其廉价易得的优势，作为高炉铁沟用修补料的部分原料，在某钢铁厂有效炉容450m³高炉应用后，可以提升单个出铁沟通铁量17万吨，吨铁耐材费用下降4.5元/吨，吨铁制造成本下降4.5元/吨，可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时，提升出铁沟的通铁量，实现降低炼铁生产成本的效果。

实施例2

某钢铁厂有效炉容1280m³高炉应用为例说明：

2.1出铁沟修补料配比方案

出铁沟修补料配比方案见表3。

表3出铁沟修补料配比方案

2.2出铁沟修补料应用效果

依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料，在某钢铁厂有效炉容1280m³高炉，采用喷补的工艺应用后的效果见表4。

表4高炉应用效果

项目	单个铁沟通铁量(万吨)	耐材费用(元/吨)	制造成本(元/吨)
				原有铁沟	15	8.5	2170.40
修补铁沟	35	4.0	2165.90
				效果	+20	-4.5	-4.5

按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料，利用其廉价易得的优势，作为高炉铁沟用修补料的部分原料，在某钢铁厂有效炉容1280m³高炉应用后，可以提升单个出铁沟通铁量20万吨，吨铁耐材费用下降4.5元/吨，吨铁制造成本下降4.5元/吨，可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时，提升出铁沟的通铁量，实现降低炼铁生产成本的效果。

实施例3

某钢铁厂有效炉容2580m³高炉应用为例说明：

3.1出铁沟修补料配比方案

出铁沟修补料配比方案见表5。

表5出铁沟修补料配比方案

3.2出铁沟修补料应用效果

依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料，在某钢铁厂有效炉容2580m³高炉，采用喷补的工艺应用后的效果见表6。

表6高炉应用效果

项目	单个铁沟通铁量(万吨)	耐材费用(元/吨)	制造成本(元/吨)
				原有铁沟	15	8.0	2031.42
修补铁沟	35	4.0	2027.42
				效果	+20	-4.0	-4.0

按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料，利用其廉价易得的优势，作为高炉铁沟用修补料的部分原料，在某钢铁厂有效炉容2580m³高炉应用后，可以提升单个出铁沟通铁量20万吨，吨铁耐材费用下降4.0元/吨，吨铁制造成本下降4.0元/吨，可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时，提升出铁沟的通铁量，实现降低炼铁生产成本的效果。

实施例4

某钢铁厂有效炉容3200m³高炉应用为例说明：

4.1出铁沟修补料配比方案

出铁沟修补料配比方案见表7。

表7出铁沟修补料配比方案

4.2出铁沟修补料应用效果

依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料，在某钢铁厂有效炉容3200m³高炉，采用喷补的工艺应用后的效果见表8。

表8高炉应用效果

项目	单个铁沟通铁量(万吨)	耐材费用(元/吨)	制造成本(元/吨)
				原有铁沟	15	7.5	1935.48
修补铁沟	35	4.0	1931.98
				效果	+20	-3.5	-3.5

按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料，利用其廉价易得的优势，作为高炉铁沟用修补料的部分原料，在某钢铁厂有效炉容3200m³高炉应用后，可以提升单个出铁沟通铁量20万吨，吨铁耐材费用下降3.5元/吨，吨铁制造成本下降3.5元/吨，可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时，提升出铁沟的通铁量，实现降低炼铁生产成本的效果。

实施例5

某钢铁厂有效炉容4038m³高炉应用为例说明：

5.1出铁沟修补料配比方案

出铁沟修补料配比方案见表9。

表9出铁沟修补料配比方案

5.2出铁沟修补料应用效果

依据本发明说给出的出铁沟修补料配方所制作的铁沟修补料，在某钢铁厂有效炉容4038m³高炉，采用喷补的工艺应用后的效果见表10。

表10高炉应用效果

项目	单个铁沟通铁量(万吨)	耐材费用(元/吨)	制造成本(元/吨)
				原有铁沟	18	7.0	1887.59
修补铁沟	38	3.5	184.09
				效果	+20	-3.5	-3.5

按照此方法采用除尘灰、膨润土等廉价物料，利用其廉价易得的优势，作为高炉铁沟用修补料的部分原料，在某钢铁厂有效炉容4038m³高炉应用后，可以提升单个出铁沟通铁量20万吨，吨铁耐材费用下降3.5元/吨，吨铁制造成本下降3.5元/吨，可以做到在较大幅度减少铁口维护成本、维护工作量的同时，提升出铁沟的通铁量，实现降低炼铁生产成本的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。