一种较高性价比的高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种较高性价比的高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料及其制备方法和应用 (High-cost-performance high-strength wear-resistant castable for blast furnace water slag sluiceways and preparation method and application thereof ) 是由 张正富 张秀华 钱雨 田晶晶 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种较高性价比的高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料及应用,由下列原料按质量百分比组成：钢渣骨料55～70％、纯铝酸钙水泥10～15％、高铝水泥10～15％、超微细粉5～10％、不锈钢纤维1～3％、铬绿0.5～1％、三聚磷酸钠0～0.2％、FS减水剂0～0.12％、柠檬酸0～0.05％,并且三聚磷酸钠与FS减水剂不同时为0。按配比在常温下混匀、包装即得到高强耐磨浇注料产品。将该料在现场用搅拌机加水搅拌、浇筑施工,或做成预制块、运至现场直接安装。本产品施工性能良好,只需适当养护,用于高炉水冲渣沟内衬,寿命轻松超过5年以上,服役期间无需修补。(The invention provides a high-strength wear-resistant castable for a blast furnace water slag sluiceway with higher cost performance and application thereof, and the castable is prepared from the following raw materials in percentage by mass: 55-70% of steel slag aggregate, 10-15% of pure calcium aluminate cement, 10-15% of high-alumina cement, 5-10% of ultrafine powder, 1-3% of stainless steel fiber, 0.5-1% of chrome green, 0-0.2% of sodium tripolyphosphate, 0-0.12% of FS water reducer, 0-0.05% of citric acid, and the sodium tripolyphosphate and the FS water reducer are not 0 at the same time. And uniformly mixing the components at normal temperature according to the proportion, and packaging to obtain the high-strength wear-resistant castable product. The material is stirred in a stirrer in site by adding water and is cast for construction, or is made into a precast block and is transported to the site for direct installation. The product has good construction performance, only needs proper maintenance, is used for blast furnace water slag flushing ditch lining, has the service life of more than 5 years, and does not need to be repaired during service.)
技术领域
本发明属于耐火材料和冶金技术领域，涉及一种高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料，主要应用于高炉水冲渣沟内衬。
背景技术
高炉水冲渣沟常用材质有：耐磨性较好的石板、铸铁(钢)板、高强耐磨浇注料(或高强耐磨浇注料预制块)，以及碳化硅、氮化硅质材料等，其中高强耐磨浇注料最为常用。
传统的铸钢板寿命只有两年左右；碳化硅、氮化硅质冲渣沟内衬也需要不定期的修补维护，且材料需要烧成才能获得足够强度，生产和安装比较麻烦，且成本很高；高强耐磨浇注料最常见的是刚玉质耐磨浇注料，由于棕刚玉等原料价格昂贵，有的厂家把棕刚玉换成高铝矾土或均化矾土，成本有所降低，但随着国家环保要求日益苛刻、不可再生的优质铝土矿越来越少，矾土的价格也在持续上涨，而且有的刚玉质耐磨料使用寿命也仅为3～5年，总的来说刚玉质耐磨浇注料性价比不尽人意。
水冲渣沟的沟衬在服役期间，主要承受水冲渣的剧烈冲刷磨损作用，另外还要承受一定的高温和化学侵蚀。为了提高水冲渣沟用高强耐磨浇注料的耐用性，必须从以下几个方面入手：
1)提高内衬材料骨料的硬度，且断裂韧性不能太差；
2)内衬材料中的骨料与基质之间形成牢固结合，并保证基质部分也具有很高的强度；
3)内衬材料与冲渣沟基体材料之间具有良好的结合性，防止内衬材料整体脱落；
4)要充分考虑水冲渣的特性，让内衬材料尤其是基质部分能良好抵抗水渣的冲刷磨损和化学腐蚀。
发明内容
本发明提供一种较高性价比的高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料，使用寿命轻松超过5年，且在服役过程中，无需修补。
本发明提供的一种较高性价比的高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料，由下列原料按质量百分比组成：
钢渣骨料：55～70％
纯铝酸钙水泥：10～15％
高铝水泥：10～15％
超微细粉：5～10％
不锈钢纤维：1～3％
铬绿：0.5～1％
三聚磷酸钠：0～0.2％
FS减水剂：0～0.12％
柠檬酸：0～0.05％，
其中，所述超微细粉选自二氧化硅微粉和氧化铝微粉中的至少一种，并且三聚磷酸钠与FS减水剂不同时为0。
其中，钢渣骨料包含8～5mm、5～3mm、3～1mm和1～0.088mm四种粒度，它们的质量比可以为0.6～1.4:0.6～1.4:0.6～1.4:0.6～1.4，优选为0.7～1.3:0.7～1.3:0.7～1.3:0.7～1.3。
纯铝酸钙水泥具体可为CA71水泥，高铝水泥具体可为CA50-925水泥。
超微细粉的粒度≤5μm，主要是二氧化硅微粉和氧化铝微粉两种，优选为二氧化硅微粉和氧化铝微粉中的任意一种或两种。其中，二氧化硅微粉的质量百分比为3～5％。
三聚磷酸钠和FS减水剂可单用可复配，单用时宜取上限，而复配时二者均不宜取上限；柠檬酸应根据施工气温合理确定添加量，寒冷的冬季不宜加入，而炎热的夏季宜取上限，从而使产品的施工和使用性能最优。具体地，三聚磷酸钠可为0.1～0.2％，FS减水剂可为0.05～0.12％。
对于本发明中的词语或术语，若无特别说明，则为本领域中通常理解和/或使用的含义。并且，基于发明人可以适当地定义词语或术语的含义以最好地解释本发明的原则，应当将词语或术语理解为具有与它们在本发明的上下文和技术思想中的含义一致的含义。
本发明提供的一种较高性价比的高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料的制备工艺是：按上述物料配比称量各物料后，在室温条件下在搅拌装置，如搅拌机内充分混合，再包装成袋即可得到本产品。
本发明提供的一种较高性价比的高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料中各种组分的主要作用简述如下：
1)钢渣骨料：钢渣颗粒主要起骨架作用，钢渣的硬度非常高，具有优异的抗磨损性能。钢渣中气孔较多，钢渣颗粒的表面粗糙，使得基质与颗粒的粘结非常牢固。
2)纯铝酸钙水泥和高铝水泥：它们是高强耐磨浇注料主要的结合强度来源。试验发现，单一水泥加入到一定值后，浇注料的施工性变差，甚至随着水泥加量的继续增大，导致流动性丧失，而基质中复合加入纯铝酸钙和高铝水泥，就可以在保证良好施工性的前提下，提高水泥的总加量，进而提高强度，且成本更可控。水泥自有的水硬性使得材料在浇注施工、硬化后即可获得足够的强度，本发明生产的产品在浇注、养护3天后常温耐压强度可轻松超过150～160MPa，且后期强度还会缓慢增加(最大理论强度为养护28天左右)。
3)超微细粉：主要包含二氧化硅微粉和氧化铝微粉两种，其中二氧化硅微粉能显著提高浇注料流动性，可选择92硅灰、94硅灰或其它硅灰。夏季施工季节，宜选择pH值较低的二氧化硅微粉和氧化铝微粉。
4)不锈钢纤维：加入适量，可以提高施工体的整体性、耐用性。
5)铬绿：引入少量的铬绿，可显著提高浇注料的养护强度，在热渣流过时，又能活化晶格、促进材料在中低温烧结、弥补水泥基材料中温强度急剧下降的缺点，避免工作衬的耐磨性能被严重损害。
6)三聚磷酸钠和FS减水剂：二者可单独或复合使用，复合使用比单独使用其中一种，减水效果更佳，可减少加水量、提高浇注料的养护强度。而且不同的季节，可通过调整二者的加入量，在一定程度上减小气温对施工性的不利影响。
7)柠檬酸：它的主要作用是调节浇注料的凝固速度，冬季可以加入微量或不加，而炎热的夏季有必要多加入一些。
本发明提供的一种较高性价比的高炉水冲渣沟用高强耐磨浇注料，其生产和应用方法是：(1)生产设备采用搅拌装置(如搅拌机)，将各原料按比例配料；(2)在室温下搅拌机里混合均匀(如3～6分钟)、出料、包装；(3)在高炉水冲渣沟的基体上焊接锚固钉和龟甲网，并按设计的施工厚度支模；(4)将物料运输至冲渣沟现场，在搅拌机内加适量水搅拌均匀(如3～5分钟)、浇注施工、用震动棒适度震动(振捣密实)，待硬化后脱模经短期养护即可投入使用。或者第(3)和第(4)步采取另一种方法：(3)根据高炉水冲渣沟内衬所需的尺寸，制作模具，将物料加水搅拌均匀后浇注制成预制块；(4)将预制块运输至冲渣沟现场，进行安装投入使用。
本发明的主要创新点和有益效果是：1)采用资源丰富、价格低廉、超硬耐磨的钢渣作为主要原料，加量占全部比例的55～70％；2)采用水泥复配，增加了水泥的总加量、提高了产品强度，又可控制成本；3)引入微量的铬绿，明显提高了材料的养护强度和耐用性；4)通过调节复合减水剂的比例、选择微粉种类、调整柠檬酸的加量，可满足高强耐磨浇注料在不同季节的施工环境下获得理想的施工性能；5)该产品在服役期间具有优异的耐冲刷磨损性，使用寿命最少5年以上且在服役期间无需修补，性价比较高。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明做进一步说明，下述各实施例仅用于说明本发明而非对本发明的限制。
实施例1
按以下原料配比进行配料：钢渣骨料8～5mm 15％、5～3mm 20％、3～1mm 20％、1～0.088mm 13.5％、CA71纯铝酸钙水泥10％、CA50-925高铝水泥10％、94硅灰3％、氧化铝超微粉6％、不锈钢纤维2％、铬绿0.5％、三聚磷酸钠0.1％、FS减水剂0.05％、柠檬酸0.02％。
该高强耐磨浇注料养护3d后耐压强度156MPa，在某1080m3高炉的水冲渣沟上浇注施工，最薄处施工厚度30cm。签约合同为保证服役寿命达5年。服役3年后，现场测量得平均磨损厚度在5.5～6cm之间，按此磨损速度，使用寿命可轻松超过5年，甚至不出意外的话，服役时间有望达10年以上。
实施例2
按以下原料配比进行配料：钢渣骨料8～5mm 15％、5～3mm 19％、3～1mm 19％、1～0.088mm 15％、CA71纯铝酸钙水泥15％、CA50-925高铝水泥10％、96硅灰5％、不锈钢纤维1％、铬绿1％、三聚磷酸钠0.05％、FS减水剂0.1％、柠檬酸0.03％。
该高强耐磨浇注料养护3d后耐压强度168MPa，若应用于高炉的水冲渣沟上，有望获得令人满意的耐磨性，使用寿命极有可能达到5～10年。
实施例3
按以下原料配比进行配料：钢渣骨料8～5mm 16％、5～3mm 16％、3～1mm 16％、1～0.088mm 14.5％、CA71纯铝酸钙水泥12％、CA50-925高铝水泥13％、94硅灰4％、氧化铝微粉5％，不锈钢纤维3％、铬绿0.5％、三聚磷酸钠0.15％、柠檬酸0.05％。
该高强耐磨浇注料养护3d后耐压强度162MPa，若应用于高炉的水冲渣沟上，有望获得令人满意的耐磨性，使用寿命极有可能达到5～10年。