一种rh高附着率喷补料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种rh高附着率喷补料及其制备方法 (RH high-adhesion-rate gunning mix and preparation method thereof ) 是由 刘孟 张剑君 万菲 彭著刚 叶途明 秦世民 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种RH高附着率喷补料,其特征在于,各组分及其所占质量百分比包括：废旧镁铬砖回收料30～60％,烧结镁砂20～45％,镁白云石砂10～30％,镁钙砂5～20％,微粉1～6％,添加物1～5％,防爆纤维0.01～0.1％,补强纤维0.5～2％,复合结合剂0.5～4％,溶胶0.5～2％；其中添加物为硅线石、红柱石、蓝晶石、锆英石中的一种或几种；复合结合剂为Ca(OH)-(2)、Mg(OH)-(2)、磷酸盐、聚磷酸盐中的两种以上。本发明所述喷补料具有附着率高、回弹小等优点,使用后可延长浸渍管的使用寿命、减小喷补次数和喷补料消耗的特点；且涉及的制备方法较简单,适合推广应用。(The invention discloses a gunning mix with high RH adhesion rate, which is characterized by comprising the following components in percentage by mass: 30-60% of waste magnesia-chrome brick reclaimed materials, 20-45% of sintered magnesia, 10-30% of magnesium dolomite sand, 5-20% of magnesia-calcium sand, 1-6% of micro powder, 1-5% of additives, 0.01-0.1% of explosion-proof fibers, 0.5-2% of reinforcing fibers, 0.5-4% of composite binders and 0.5-2% of sol; wherein the additive is one or more of sillimanite, andalusite, kyanite and zircon; the composite binder is Ca (OH) 2 、Mg(OH) 2 Two or more of phosphate and polyphosphate. The gunning material has the advantages of high adhesion rate, small resilience and the like, and has the characteristics of prolonging the service life of the dip pipe and reducing gunning times and gunning material consumption after being used; and the related preparation method is simple and is suitable for popularization and application.)
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种RH高附着率喷补料及其制备方法。
背景技术
RH真空循环脱气法精炼技术于1957年由Ruhrstahl公司和海拉斯公司(Heraeus)联合开发成功，故简称RH法。上世纪80年代后，RH装置数量增长很快，功能已由主要用于脱氢转向主要用于深脱碳和脱氧、去除夹杂物等多功能炉外精炼设备。RH精炼炉在使用过程中要经受长时间气流和钢液的高速冲刷，工作条件非常恶劣，而在组成RH炉的所有设备中，长期浸泡在钢水之中的浸溃管的工作条件最为恶劣。浸渍管不但内壁受到高速气流和钢液的冲刷，而且外壁受熔渣的侵蚀和急冷急热的作用。同时，浸溃管外壁粘渣清理时的机械损伤、浇注料与浸渍管形芯钢板受热后的热膨胀系数不匹配等多种因素均制约着它们的寿命，综合因素使浸渍管成为RH精炼设备中最薄弱的环节。因此，如何提高RH炉浸渍管的使用寿命一直受到业内人士的广泛关注和重视。
在现场操作过程中，通常采用后喷补耐火材料的方式来延长RH炉浸渍管的使用寿命。专利CN101367659A公开了一种高性能冶炼硅钢用镁钙质RH浸渍管热喷补料，以高纯镁砂和合成镁钙砂为主要组成，复合使用木质磺酸钙、改性淀粉醚等有机添加剂取代常规喷补料所使用的软质粘土和水玻璃等低熔有害的增塑剂，以实现喷补料良好的喷补附着性和良好的高温性能；CN102659432A公开了一种新型RH喷补料，采用电熔镁砂粗粉、细粉以及铬矿砂为主要原料，配合添加消石灰、轻质碳酸钙、六偏磷酸钠、硼砂、硅微粉、三聚磷酸钠以及羧甲基纤维素，可显著延长RH插入管的使用寿命；CN108610062A公开了一种镁钙质耐火材料喷补料，以镁砂、石灰石以及生石灰粉为主要原料，辅助添加氧化钛粉、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素钠等结合剂，具有较高的高温强度和快速凝结的性能，可应用于转炉、电炉以及RH精炼炉易冲刷部位。然而，上述报道的喷补料虽在性能上略有提升，但在喷补料附着率方面普遍不高，喷补料消耗量大(通过现场实施过程中喷补回弹情况以及单炉喷补料消耗量判断附着率和消耗情况判定)，造成大量的回弹和浪费。因此，研究和开发高附着率的RH精炼炉浸渍管用喷补料对于节省耐火材料消耗，延长浸渍管寿命具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种RH高附着率喷补料及其制备方法，该喷补料具有附着率高、回弹小等优点，使用后可延长浸渍管的使用寿命、减小喷补次数和喷补料消耗的特点，且涉及的制备方法较简单，适合推广应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种RH高附着率喷补料，各组分及其所占质量百分比包括：废旧镁铬砖回收料30～60％，烧结镁砂20～45％，镁白云石砂10～30％，镁钙砂5～20％，微粉1～6％，添加物1～5％，防爆纤维0.01～0.1％，补强纤维0.5～2％，复合结合剂0.5～4％，溶胶0.5～2％；其中添加物为硅线石、红柱石、蓝晶石、锆英石中的一种或几种；复合结合剂为Ca(OH)2、Mg(OH)2、磷酸盐(磷酸一氢铝或磷酸二氢铝)、聚磷酸盐(三聚磷酸钠或六偏磷酸钠)中的两种以上。
上述方案中，所述废旧镁铬砖回收料中不同粒径颗粒及其所占质量百分比包括：3-1mm 颗粒15-35％，1-0.5mm颗粒20-35％，0.5-0.088mm颗粒15-25％，小于0.088mm颗粒10-30％。
上述方案中，所述废旧镁铬砖回收料通过拣选、除铁、破损筛分以及化学分析等方式进行分类回收，其中MgO＞85wt％，Cr2O3>5wt％。
上述方案中，所述烧结镁砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比包括：3-1mm颗粒15-35％，1-0.5mm颗粒20-35％，0.5-0.088mm颗粒15-25％，小于0.088mm颗粒10-30％； MgO>92wt％。
上述方案中，所述镁白云石砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比包括：1-0.5mm颗粒 30-50％，0.5-0.088mm颗粒15-35％，小于0.088mm颗粒20-40％；MgO>60wt％，CaO>15wt％。
上述方案中，所述镁钙砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比包括：1-0.5mm颗粒30-50％，0.5-0.088mm颗粒15-35％，小于0.088mm颗粒20-40％；其中CaO>20wt％， Mg>65wt％。
上述方案中，所述微粉为氧化铝、氧化硅、ZrO2、MgO、SiC中的一种或几种，平均粒径为0.05～0.2μm。
上述方案中，所述添加物的平均粒径为0.5～0.088mm。
上述方案中，所述防爆纤维的直径为0.1～10μm，长度为1～5mm；可选用聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维中的一种或几种。
上述方案中，所述补强纤维为直径0.1～1mm、长5～30mm的金属纤维(可选用普通钢纤维、耐热钢纤维等)。
上述方案中，所述溶胶为硅溶胶、铝溶胶或硅铝溶胶中的一种或几种。
上述一种RH高附着率喷补料的制备方法，包括如下步骤：
1)按配比称取各原料；
2)喷补料的制备，将原料按照预设的配比进行称量选取配料，采用混料机对其进行混合，混合过程中，先加骨料混合30min～2h，然后逐渐加入细粉、添加物、防爆剂，补强纤维、复合结合剂以及溶胶再混合1h～10h，混匀后的喷补料装袋抽真空待用。
上述方案中，步骤1)中所述骨料混合时间为30min～2h。
上述方案中，步骤1)中所述混合时间为1～10h。
优选的，步骤1)中所得混合料进行装袋抽真空待用。
上述方案中，按照耐火材料性能检测标准进行制样和烧结检测最终喷补料的性能。
根据上述方案所得RH高附着率喷补料，其1500℃烧后体积密度为2.3～2.7g/cm3，1500℃烧后抗折强度为5～15MPa，1500℃烧后线变化率-3～3％，1200℃高温抗折强度0.8～2.5MPa，喷补一次可使用3～6炉，附着率可达85～92％。
本发明的原理为：
本发明选择废旧镁铬砖回收料和烧结镁砂为主要原料，不仅可节省大量资源，由于二者主晶相中方镁石晶粒的存在，可充分保证喷补料在高温下的耐火度，同时，废旧镁铬砖中少量铬元素的存在可形成镁铬尖晶石，大幅提高喷补料的抗侵蚀性能；
镁白云石砂和镁钙砂的引入，一方面通过引入CaO进一步提高喷补料的抗侵蚀性能，同时，CaO、MgO以及SiO2在高温下还可反应生成高熔点物相，进一步提高喷补料的结合强度，有助于提高喷补时的附着率，并大大延长喷补料的使用寿命；同时红柱石等添加物在高温下的微膨胀效应可抵消喷补料高温下的烧结收缩，从而消除喷补层因开裂而产生的剥落现象，进一步提高喷补料的附着率；
微粉的加入不仅可提高喷补料在喷补过程中的流动性，同时，高温下与主料反应形成高熔点的晶间结合相，提高喷补料的高温强度；
防爆纤维的加入可在喷补料内部熔化形成排气通道，有利于结合剂中水分蒸发排出，防止喷补料的爆裂；而补强纤维的加入，可提高喷补料使用层的结合强度，防止使用过程中的快速冲蚀；
复合结合剂和溶胶的加入不仅可保证喷补料在喷补过程中的分散均匀性，还可使喷出的喷补料可快速与热态浸渍管结合，防止喷补料的回弹和脱落；
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明所述RH精炼炉浸渍管用喷补料具有较高的附着率，可有效克服目前喷补料使用寿命短、附着率不高以及回弹大等问题。
2)适用性广，不仅可应用于RH精炼炉浸渍管，同时还可以应用于钢包、中间包、铁包等耐高温行业领域；应用于浸渍管喷补后，可大幅延长浸渍管的使用寿命，减少喷补次数和喷补料的消耗，有望推广进行大规模的生产应用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种RH高附着率喷补料，其制备方法包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：废旧镁铬砖回收料(MgO＞95％) 50％，烧结镁砂(MgO>92％)28％，镁白云石砂10％，镁钙砂5％，微粉(氧化铝)2％，添加物2％(红柱石)，防爆纤维0.05％，补强纤维0.5％，复合结合剂1.95％(Ca(OH)2、磷酸盐的质量比为1:1)，溶胶0.5％(硅溶胶)；其中，废旧镁铬砖回收料中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：3-1mm颗粒35％，1-0.5mm颗粒35％，0.5-0.088mm颗粒15％，小于 0.088mm颗粒15％，其中MgO含量为86wt％，Cr2O3的含量为5.5wt％；烧结镁砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：3-1mm颗粒25％，1-0.5mm颗粒30％，0.5-0.088mm颗粒 25％，小于0.088mm颗粒20％；镁白云石砂1-0.5mm颗粒30％，0.5-0.088mm颗粒30％，小于0.088mm颗粒40％，其中MgO含量为62wt％；镁钙砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：1-0.5mm颗粒40％，0.5-0.088mm颗粒30％，小于0.088mm颗粒30％，其中CaO 的含量为22％，MgO的含量为67wt％；所述氧化铝微粉的平均粒径0.05微米；红柱石的平均粒径为0.1mm；防爆纤维为直径1μm、长3mm的有机纤维(聚丙烯纤维)；补强纤维为直径0.5mm、长15mm的金属纤维(耐热钢纤维)；硅溶胶中SiO2含量为25wt％；
2)采用混料机对称取的各原料进行混合，混合过程中，先加骨料混合30min，然后逐渐加入细粉、添加物、防爆纤维，补强纤维、复合结合剂以及溶胶再混合5h，混匀后，将所得混合料装袋抽真空待用，即得所述RH高附着率喷补料。
经测试，本实施例所得产物1500℃烧后体积密度为2.57g/cm3，1500℃烧后抗折强度为 6.5MPa，1500℃烧后线变化率-1.3％，1200℃高温抗折强度1.2MPa，喷补一次可使用3炉，附着率为87％。
实施例2
一种RH高附着率喷补料，其制备方法包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：废旧镁铬砖回收料(MgO＞95％) 55％，烧结镁砂(MgO>92％)20％，镁白云石砂13％，镁钙砂5％，微粉(氧化铝和氧化硅微粉)3％，添加物1％(红柱石)，防爆纤维0.03％，补强纤维0.8％，复合结合剂1.17％(Mg(OH)2与磷酸盐的质量比为1:2)，溶胶1％(铝溶胶，Al2O3含量为20wt％以上)；其中，废旧镁铬砖回收料中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：3-1mm颗粒30％，1-0.5mm颗粒35％，0.5-0.088mm颗粒20％，小于0.088mm颗粒15％，其中MgO含量为88.5wt％，Cr2O3的含量为6.5wt％；烧结镁砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：3-1mm颗粒25％， 1-0.5mm颗粒30％，0.5-0.088mm颗粒25％，小于0.088mm颗粒20％；镁白云石砂1-0.5mm 颗粒30％，0.5-0.088mm颗粒30％，小于0.088mm颗粒40％，其中MgO含量为63wt％；镁钙砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：1-0.5mm颗粒40％，0.5-0.088mm颗粒30％，小于0.088mm颗粒30％，其中CaO的含量为25％，MgO的含量为66.5wt％；所述微粉由氧化铝和氧化硅微粉按1:1的质量比加入，平均粒径0.1微米；红柱石的粒径为0.1mm；防爆剂为直径2μm、长3.5mm的有机纤维(聚乙烯纤维)；补强纤维为直径0.6mm、长20mm的金属纤维(耐热钢纤维)；硅溶胶中SiO2含量为25％；
2)采用混料机对称取的各原料进行混合，混合过程中，先加骨料混合1min，然后逐渐加入细粉、添加物、防爆剂，补强纤维、复合结合剂以及溶胶再混合4h，混匀后，将所得混合料装袋抽真空待用，即得所述RH高附着率喷补料。
经测试，本实施例所得产物1500℃烧后体积密度为2.45g/cm3，1500℃烧后抗折强度为 8.5MPa，1500℃烧后线变化率-1.6％，1200℃高温抗折强度1.5MPa，喷补一次可使用4炉，附着率为88％。
实施例3
一种RH高附着率喷补料，其制备方法包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：废旧镁铬砖回收料(MgO＞95％) 43％，烧结镁砂(MgO>92％)30％，镁白云石砂13％，镁钙砂7％，微粉(氧化铝和MgO微粉)2％，添加物1％(锆英石)，防爆纤维0.05％，补强纤维0.95％，复合结合剂2％(Mg(OH)2、磷酸盐的质量比为1:3)，溶胶1％(铝溶胶)；其中，废旧镁铬砖回收料中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：3-1mm颗粒35％，1-0.5mm颗粒30％，0.5-0.088mm颗粒20％，小于0.088mm颗粒15％，其中MgO含量为88wt％，Cr2O3的含量为7.2wt％；烧结镁砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：3-1mm颗粒35％，1-0.5mm颗粒30％，0.5-0.088mm颗粒25％，小于0.088mm颗粒10％；镁白云石砂1-0.5mm颗粒40％，0.5-0.088mm颗粒30％，小于0.088mm颗粒30％，其中MgO含量为64wt％；镁钙砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：1-0.5mm颗粒35％，0.5-0.088mm颗粒25％，小于0.088mm颗粒40％，其中CaO 的含量为21wt％，MgO的含量为68wt％；所述微粉由氧化铝和MgO微粉按1:1的质量比混合，平均粒径0.1微米；红柱石的粒径为0.1mm；防爆剂为直径5μm、长5mm的有机纤维(聚酯纤维)；补强纤维为直径0.2mm、长15mm的金属纤维(耐热钢纤维)；硅铝溶胶，其中SiO2占15wt％，Al2O3占10wt％；
2)采用混料机对称取的各原料进行混合，混合过程中，先加骨料混合1min，然后逐渐加入细粉、添加物、防爆剂，补强纤维、复合结合剂以及溶胶再混合4h，混匀后，将所得混合料装袋抽真空待用，即得所述RH高附着率喷补料。
经测试，本实施例所得产物1500℃烧后体积密度为2.53g/cm3，1500℃烧后抗折强度为 7.1MPa，1500℃烧后线变化率1.1％，1200℃高温抗折强度1.8MPa，喷补一次可使用5炉，附着率为90％。
实施例4
一种RH高附着率喷补料，其制备方法包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：废旧镁铬砖回收料(MgO＞95％) 40％，烧结镁砂(MgO>92％)26％，镁白云石砂15％，镁钙砂10％，微粉(氧化硅、ZrO2、SiC)2％，添加物3％(锆英石和硅线石按质量比1:1添加)，防爆纤维0.03％，补强纤维0.5％，复合结合剂1.97％(Ca(OH)2、磷酸盐、聚磷酸盐的质量比为1:1:1)，溶胶1.5％(铝溶胶)；其中，废旧镁铬砖回收料中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：3-1mm颗粒35％，1-0.5mm 颗粒35％，0.5-0.088mm颗粒15％，小于0.088mm颗粒15％，其中MgO含量为89wt％，Cr2O3的含量为5.5wt％；烧结镁砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：3-1mm颗粒25％，1-0.5mm颗粒30％，0.5-0.088mm颗粒25％，小于0.088mm颗粒10％；镁白云石砂1-0.5mm 颗粒30％，0.5-0.088mm颗粒30％，小于0.088mm颗粒40％，其中MgO含量为63wt％；镁钙砂中不同粒径颗粒及其所占质量百分比为：1-0.5mm颗粒40％，0.5-0.088mm颗粒30％，小于0.088mm颗粒30％，其中CaO的含量为26％，MgO的含量为66wt％；所述微粉由氧化硅、ZrO2、SiC微粉按2:1:1的质量比加入，平均粒径0.1微米；红柱石和硅线石的平均粒径为0.3mm；防爆剂为直径3μm、长3.5mm的有机纤维(聚丙烯纤维和聚乙烯纤维按1:1的质量比添加)；补强纤维为直径0.7mm、长20mm的金属纤维(普通钢纤维)；SiO2含量为30％的硅溶胶和Al2O3含量为35％的铝溶胶，质量比为1:1；
2)采用混料机对称取的各原料进行混合，混合过程中，先加骨料混合1.5h，然后逐渐加入细粉、添加物、防爆剂，补强纤维、复合结合剂以及溶胶再混合6h，混匀后，将所得混合料装袋抽真空待用，即得所述RH高附着率喷补料。
经测试，本实施例所得产物1500℃烧后体积密度为2.6g/cm3，1500℃烧后抗折强度为 9.0MPa，1500℃烧后线变化率-1.5％，1200℃高温抗折强度2.0MPa，喷补一次可使用5炉，附着率为90％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。