脱硫喷枪用耐火浇注料 【技术领域】
本发明涉及一种脱硫喷枪用耐火浇注料，具体地说是一种用于鱼雷罐、铁水罐喷吹脱硫的喷枪用耐火浇注料，属转炉炼钢前铁水脱硫预处理用耐火材料领域。【背景技术】
目前，国内外冶金企业转炉炼钢前铁水炉外喷吹脱硫所使用的脱硫喷枪结构根据所采用的铁水容器结构与脱硫剂种类的不同而不同。对于鱼雷罐内的铁水喷吹脱硫，尽管使用的脱硫剂种类不同，但所采用的脱硫喷枪均是倒T形双喷孔脱硫喷枪；对于铁水罐内铁水的喷吹脱硫，若脱硫剂是CaO系、Ca2C系或复合脱硫剂时，所采用的喷枪结构有底部单喷孔和倒T形双喷孔、三喷孔结构，若采用纯金属镁脱硫剂，其脱硫喷枪结构则有汽化室式和非汽化室式的同心单喷孔结构。由黄晓鹏等人在《江苏冶金》1990(5)上公开的“BL-2耐火浇注料在宝钢铁水脱硫喷枪上的应用”可知，各种不同结构的脱硫喷枪耐火材料覆盖层所采用的均是莫来石刚玉质浇注料，其主要原料有电熔莫来石(0～15mm与180目)、红柱石(0～3mm)、耐热钢纤维、硅微粉、α-Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥等。该浇注料在脱硫枪的实际应用中存在易剥落与脱硫枪寿命短的问题。如：武钢三炼钢厂鱼雷罐上使用的脱硫喷枪平均枪龄只有14次/支左右，平均浸泡时间为450-550分钟/支；首钢三炼钢厂鱼雷罐上使用的脱硫喷枪平均枪龄仅有10次/支左右，平均浸泡时间为250-300分钟/支。为此，国内外学者对脱硫喷枪用耐火浇注料进行了广泛的研究，由日本川崎制铁株式会社公开的专利昭61-99614“溶铣予傭处理用インヅユクシヨンランス”可知，脱硫喷枪用浇注料的主要改进措施有：采用铝含量高的电熔莫来石、刚玉材料以改善浇注料的耐火性能，添加碳化硅、碳素材料、镁砂粉、镁铝尖晶石以提高浇注料地抗侵蚀性能，采用预熔柱状陶瓷骨料以提高浇注层的抗冲蚀性能等；其不足之处是在实际应用中均未取得显著的效果，同时，还导致浇注料成本急剧上升，影响了铁水喷吹脱硫预处理生产的经济效益。【发明内容】
本发明的目的在于提供一种性能优良、成本低廉、原材料来源广的脱硫喷枪用耐火浇注料，在不改变喷枪结构与使用条件下，可使脱硫喷枪的平均使用寿命提高3～10次/支。
本发明为了达到上述目的，根据脱硫预处理铁水具体温度，提供了预处理铁水温度≥1320℃和小于1320℃两种条件下脱硫喷枪用浇注料配料组分。其主要原材料有：焦宝石、普通电熔莫来石、红柱石、耐热钢纤维、硅微粉、α-Al2O3微粉、锂辉石、碳化硅、纯铝酸钙水泥等，所用原材料均为市售原料。
本发明提供的一种脱硫喷枪用耐火浇注料，其特征是按预处理铁水温度将配料组分分两种，以重量百分数计分别为：
a、预处理铁水温度≥1320℃的浇注料：焦宝石25～45，普通电熔莫来石5～15，普通电熔莫来石粉1～10，红柱石15～35，致密刚玉细粉5～10，a-Al2O3微粉3～9，硅微粉2～7，碳化硅1～5，纯铝酸钙水泥4～8；
b、预处理铁水温度小于1320℃的浇注料：焦宝石35～65，红柱石15～35，致密刚玉细粉5～10，a-Al2O3微粉3～9，硅微粉2～7，碳化硅1～5，纯铝酸钙水泥4～8；
上述a或b配料组分，还需外加按重量百分数为：耐热钢纤维1～5，锂辉石0～5，乳酸铝0～0.5，金属铝粉0～0.5，三聚磷酸钠0～0.3，三聚氰胺0～0.5。
本发明脱硫喷枪用耐火浇注料，其特征在于配料组分的粒度为焦宝石0～20mm，普通电熔莫来石0～5mm，普通电熔莫来石粉100～325目，红柱石0～3mm，致密刚玉细粉300～400目，碳化硅100～325目，锂辉石100～325目。
本发明对多种脱硫喷枪耐火材料覆盖层进行研究，发现了耐火材料覆盖层组织疏松、结合强度较低，说明目前所使用的浇注料在脱硫喷枪使用温度条件下不能进行好的烧结，致使覆盖层组织疏松、结合强度低；脱硫喷枪在实际应用中耐火材料覆盖层熔渣侵蚀层很薄，说明侵蚀不是引起脱硫喷枪破损的主要原因。因此仅提高脱硫喷枪浇注料耐火性能与抗熔渣侵蚀性能的技术措施不能获得提高喷枪的使用寿命。本发明从改善脱硫喷枪使用温度条件下的烧结状况、施工性能、使用性能与调整浇注料烧后线膨胀率出发，同时考虑原料来源及性价比，设计了以焦宝石、普通电熔莫来石与红柱石为浇注料的骨料原料；为了改善耐火浇注料的施工性能与使用性能，在浇注料中选择性地添加了适量的增强剂、矿化剂、减水剂与防爆剂。设计了耐热钢纤维为浇注料的增强剂、锂辉石为矿化剂、三聚磷酸钠与三聚氰胺为减水剂、金属铝粉与乳酸铝为防爆剂的脱硫喷枪用耐火浇注料。根据浇注料原料致密堆积的原则，进行了浇注料骨料颗粒级配与粉料级配的设计。
本发明针对脱硫喷枪使用条件下浇注料覆盖层烧结不充分以及使用后覆盖层侵蚀厚度较小的实际情况，以改善脱硫喷枪浇注料在喷吹脱硫条件下的烧结状况与降低生产成本为目的。从增强浇注料骨料与粉料间的烧结、浇注料粉料部分的烧结和降低原材料纯度等角度，研究了价格低廉、来源广阔、烧结温度较低的焦宝石与普通电熔莫来石原料的级配与配入比例对脱硫喷枪用浇注料骨料与粉料间烧结状况的影响，以及锂辉石矿化剂对浇注料粉料部分烧结状况的影响，由于普通电熔莫来石耐火性能优于焦宝石，所以在预处理铁水温度≥1320℃的浇注料中含有普通电熔莫来石，而在预处理铁水温度小于1320℃的浇注料中不含普通电熔莫来石。本发明开拓了采用价格低廉、来源广阔的普通原料生产脱硫喷枪用浇注料的新思路，获得了显著延长脱硫喷枪使用寿命与降低脱硫喷枪浇注料生产成本的效果。
本发明脱硫喷枪用耐火浇注料具有如下优点：
1.本发明根据脱硫铁水温度选择了价格低廉、来源广泛的焦宝石与普通电熔莫来石为主要原料，大幅度降低了浇注料的生产成本。本发明所用原材料均为市售，原材料来源广阔。
2.本发明耐火浇注料在使用条件下烧结状况优良，烧后强度高。本发明通过添加适量的锂辉石烧结矿化剂以改善烧结状况；选择了烧结温度较低的焦宝石与普通电熔莫来石为主要骨料，以进一步改善浇注料骨料与粉料间的烧结状况。
3.采用本发明耐火浇注料生产的喷枪性能优良、成本低廉，在不调整喷枪结构和其它生产与应用条件的情况下，平均使用寿命提高了3-10次/支。【具体实施方式】
本发明脱硫喷枪用浇注料结合实施例进一步详述：
实施例1：用本发明预处理铁水温度≥1320℃的脱硫喷枪用耐火浇注料配料浇注制备一批脱硫喷枪，其配料的组分按重量百分数计为：
焦宝石29，其中：7(8～20mm)、13(5～8mm)、9(3～5mm)
普通电熔莫来石8，其中：6(3～5mm)、1(1～3mm)、1(0～1mm)
普通电熔莫来石粉3.5(180目)
红柱石33，其中：15(1～3mm)，18(0～1mm)
致密刚玉细粉9(325目)
a-Al2O3微粉5，硅微粉5，碳化硅2(180目)，纯铝酸钙水泥5.5。
外加：耐热钢纤维2.5，锂辉石4(180目)，乳酸铝0.5，三聚磷酸钠0.15，三聚氰胺0.5。
浇注制备的脱硫喷枪在炼钢厂应用，炼钢厂采用鱼雷罐进行铁水输送，喷吹脱硫预处理时铁水温度均大于1320℃。在不调整脱硫喷枪结构和其它生产与应用条件的情况下，用本发明浇注制备的脱硫喷枪实际应用的平均枪龄为18.5次/支，比同期使用的原脱硫喷枪平均枪龄14.5次/支提高4次/支，同时，浇注料成本下降15％～30％。
实施例2：用本发明预处理铁水温度≥1320℃的脱硫喷枪用耐火浇注料浇注制备一批颗粒镁脱硫喷枪，其配料组分按重量百分数计为：
焦宝石39，其中：10(8～20mm)、13(5～8mm)、16(3～5mm)
普通电熔莫来石13，其中：8(1～3mm)，5(0～1mm)
普通电熔莫来石粉6.5(180目)
红柱石18，其中：8(1～3mm)、10(0～1mm)
致密刚玉细粉5(325目)
a-Al2O3微粉6.5，硅微粉6，碳化硅1(180目)，纯铝酸钙水泥5。
外加：耐热钢纤维3.5，锂辉石1.5(180目)，金属铝粉0.5，三聚磷酸钠0.3。
在炼钢厂应用，采用220吨大型铁水罐短距离铁水输送，喷吹脱硫预处理铁水温度≥1320℃。在进行枪芯调整的情况下，浇注制备的脱硫枪实际应用的平均枪龄为70次/支，比同期使用的原脱硫喷枪平均枪龄12.5次/支有了显著提高，同时，浇注料成本下降15％～30％。
实施例3：用本发明预处理铁水温度小于1320℃的脱硫喷枪用耐火浇注料，浇注制备了一批脱硫喷枪在炼钢厂铁水罐上应用，其配料的组分按重量百分数计为：
焦宝石50，其中：7(8～20mm)、13(5～8mm)、15(3～5mm)、6(1～
3mm)、9(0～1mm)
红柱石20，其中：10(1～3mm)、10(0～1mm)
致密刚玉细粉7.5(325目)
a-Al2O3微粉9，硅微粉3，碳化硅3(180目)，纯铝酸钙水泥7.5。
外加：耐热钢纤维1.5，乳酸铝0.3，金属铝粉0.3，三聚氰胺0.5。
浇注制备的是炼钢厂铁水罐上应用的倒T形脱硫喷枪，脱硫时铁水温度小于1320℃。在不调整其它生产与应用条件的情况下，脱硫喷枪实际应用的平均枪龄为45次/支，比同期使用的原脱硫喷枪平均枪龄36次/支提高了9次/支，同时，浇注料成本下降20％～45％。
本发明浇注料适用于急冷急热工况条件下热工设备与热构件的耐火工作衬的整体浇注，尤其是铁水预处理用脱硫、脱磷喷枪耐火材料覆盖层的整体浇注。