一种高炉出铁口用无水炮泥.pdf

本发明公开了一种高炉出铁口用无水炮泥，属于高炉用耐火材料技术领域。本发明的一种高炉出铁口用无水炮泥，由耐火骨料和结合剂组成，所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：钛白粉12~14份，碳化钛3~5份，刚玉20~25份，碳化硅15~18份，莫来石30~38份，无钙铬渣5~7份，高炉瓦斯灰6~8份，焦炭9~11份；所述的结合剂各组分按如下质量份组成：沥青40~50份，氢化三联苯4~6份，有机硅树脂10~12份，呋喃树脂8~11份，三聚氰胺甲醛树脂11~15份，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：13~15。本发明的无水炮泥，其开口性能好，具有适度的可塑性，且耐高温渣铁冲刷侵蚀，对环境不产生污染，生产成本低。

权利要求书一种高炉出铁口用无水炮泥，由耐火骨料和结合剂组成，其特征在于：所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：
钛白粉                  12~14份
碳化钛                  3~5份
刚玉                    20~25份
碳化硅                  15~18份
莫来石                  30~38份
无钙铬渣                 5~7份
高炉瓦斯灰               6~8份
焦炭                     9~11份；
所述的结合剂各组分按如下质量份组成：
沥青                      40~50份
氢化三联苯                4~6份
有机硅树脂                10~12份
呋喃树脂                  8~11份
三聚氰胺甲醛树脂          11~15份；
上述的耐火骨料和结合剂的质量比为100：13~15。
根据权利要求1所述的一种高炉出铁口用无水炮泥，其特征在于：所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：
钛白粉                  13份
碳化钛                  4份
刚玉                    23份
碳化硅                  16份
莫来石                  35份
无钙铬渣                6份
高炉瓦斯灰              7份
焦炭                    10份。
根据权利要求2所述的一种高炉出铁口用无水炮泥，其特征在于：所述的结合剂各组分按如下质量份组成：
沥青                      43份
氢化三联苯                5份
有机硅树脂                11份
呋喃树脂                  9份
三聚氰胺甲醛树脂          14份。
根据权利要求2或3所述的一种高炉出铁口用无水炮泥，其特征在于：所述的耐火骨料和结合剂的质量比为100：14。

说明书一种高炉出铁口用无水炮泥
技术领域
本发明涉及高炉用耐火材料技术领域，更具体地说，涉及一种高炉出铁口用无水炮泥。
背景技术
炮泥是用来封堵出铁口的耐火材料，目前可分为有水炮泥和无水炮泥两大类，以水作结合剂的称为有水炮泥，以焦油，树脂等有机材料作结合剂的称为无水炮泥。前者用在顶压较低，强化冶炼程度不高的中、小型高炉，后者在顶压较高，强化冶炼程度高的大中型高炉上。炮泥组成可分为两部分：耐火骨料和结合剂。耐火骨料指刚玉、莫来石、焦宝石等耐火原料和焦炭、云母等改性材料。结合剂为水或焦油沥青和酚醛树脂等有机材料，还掺加SiC、Si3N4、膨胀剂和外加剂等。耐火骨料按一定的粒度及重量组成基质，在结合剂的调和下使之具有一定的可塑性，从而可以通过泥炮打入铁口堵住铁水。
目前，无论是有水炮泥还是无水炮泥，结合剂均为必须组分，其可随温度升高而缩聚形成网络结构，提高炮泥的高温强度。高炉炮泥用结合剂有水、焦油、树脂以及多种结合剂联合使用的结合剂。水系高炉炮泥只能用于小型高炉，大型高炉炮泥多数采用焦油和树脂结合剂，焦油结合炮泥性能优良被广泛采用，但有以下几方面的缺点：（1）在使用过程中会释放部分有害挥发份，严重污染环境并且危害操作工人的健康；（2）快干速硬性能差，稳定性差。
中国专利申请号200810054675.9，申请日：2008年3月20日，发明创造名称为：大型高炉炮泥用结合剂及其高炉炮泥，该申请案涉及一种大型高炉炮泥用结合剂，其成分（重量配比）为：煤焦油10‑60，酚醛树脂5‑20，沥青20‑80，沥青为高温粉状沥青或高聚合状沥青，软化点不小于100℃，在50℃‑70℃搅拌调制成的结合剂。此外，中国专利申请号 201110396795.9，申请日：2011年12月2日，发明创造名称为：炮泥用结合剂及其制备方法，该申请案涉及一种炮泥用结合剂，包括酚醛树脂组合物和有机溶剂，所述酚醛树脂组合物包括重量比为（2‑50）：（50‑8）的甲阶酚醛树脂和线型酚醛树脂。上述两个技术方案的高炉炮泥结合剂应用在炮泥后，其固化速率和开口性能有待进一步提高，且其生产价格较高。
此外，中国专利申请号201110409057.3，申请日 2011年12月9日，发明创造名称为：一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥及其制备方法，该申请案涉及的无水泡泥，其具体成分组成如下：特级矾土颗粒0~25质量份，电熔棕刚玉颗粒10~30质量份，碳化硅颗粒5~15质量份，焦炭10~20质量份，电熔棕刚玉粉5~20质量份，碳化硅粉5~20质量份，球粘土8~20质量份，绢云母粉3~12质量份，蓝晶石粉3~10质量份，钛白粉3~25质量份，氮化硅粉2~10质量份，氮化硅‑铁粉2~10质量份，碳化钛0~5质量份，高温沥青粉2~10质量份。该申请案对均采用商用原料配制而成，对钢铁企业的废弃物资源化利用不充分，导致生产成本较高。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中高炉炮泥用结合剂污染环境，且配置的炮泥使用性能较差、生产成本较高的不足，提供了一种高炉出铁口用无水炮泥，本发明的炮泥具有良好塑性，且开口性能好。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种高炉出铁口用无水炮泥，由耐火骨料和结合剂组成，所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：
钛白粉                  12~14份
碳化钛                  3~5份
刚玉                    20~25份
碳化硅                  15~18份
莫来石                  30~38份
无钙铬渣                 5~7份
高炉瓦斯灰               6~8份
焦炭                     9~11份；
所述的结合剂各组分按如下质量份组成：
沥青                      40~50份
氢化三联苯                4~6份
有机硅树脂                10~12份
呋喃树脂                  8~11份
三聚氰胺甲醛树脂          11~15份；
上述的耐火骨料和结合剂的质量比为100：13~15。
优选地，所述的耐火骨料各组分按如下质量份组成：
钛白粉                  13份
碳化钛                  4份
刚玉                    23份
碳化硅                  16份
莫来石                  35份
无钙铬渣                6份
高炉瓦斯灰              7份
焦炭                    10份。
优选地，所述的结合剂各组分按如下质量份组成：
沥青                      43份
氢化三联苯                5份
有机硅树脂                11份
呋喃树脂                  9份
三聚氰胺甲醛树脂          14份。
优选地，所述的耐火骨料和结合剂的质量比为100：14。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种高炉出铁口用无水炮泥，其粘结剂采用有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂复配作为固化剂成分使用，且采用氢化三联苯作为增效剂，使得塑性高，热稳定性好，将三者按一定比例混合后使结合剂具有较低的固化速率，结合剂固化速率的降低有利于提高炮泥高温条件下的流动性，因此炮泥在泥炮内不易结块；
（2）本发明的一种高炉出铁口用无水炮泥，其耐火骨料中采用钛白粉和碳化钛，使得在出铁过程中与C和N反应生成TiC 和TiN 以及Ti（C，N），其中TiC、TiN 和Ti（C，N）在沉降中富集成长，然后富集在铁口区域的炉缸壁上，从而起到保护铁口区炉缸的作用；
（3）本发明的一种高炉出铁口用无水炮泥，将无钙铬渣和高炉瓦斯灰作为耐火骨料成分使用，使得这些废弃物得到资源化循环利用，降低了炮泥的生产成本；
（4）本发明的一种高炉出铁口用无水炮泥，其开口性能好，具有适度的可塑性，且耐高温渣铁冲刷侵蚀，对环境不产生污染。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种高炉出铁口用无水炮泥，由耐火骨料和结合剂组成，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：14。本实施例中耐火骨料各组分按如下质量份组成：钛白粉13份，碳化钛4份，刚玉23份，碳化硅16份，莫来石35份，无钙铬渣6份，高炉瓦斯灰7份，焦炭10份。本实施例中结合剂各组分按如下质量份组成：沥青43份，氢化三联苯5份，有机硅树脂11份，呋喃树脂9份，三聚氰胺甲醛树脂14份。
本实施例的一种高炉出铁口用无水炮泥，其具体的制备方法如下：
（1）制备耐火骨料：
按质量份数称取钛白粉13份，碳化钛4份，刚玉23份，碳化硅16份，莫来石35份，无钙铬渣6份，高炉瓦斯灰7份和焦炭10份，其中碳化钛、刚玉、碳化硅、莫来石和无钙铬渣的粒度要求小于1mm，依次加入到搅拌机中，混合11分钟，得到耐火骨料；
（2）制备结合剂：
a）按质量份数称取沥青43份和氢化三联苯5份，依次向反应釜加入沥青和氢化三联苯，在58℃的温度下搅拌混合18分钟；
b）按质量份数称取有机硅树脂11份、呋喃树脂9份和三聚氰胺甲醛树脂14份，控制步骤a）的反应釜升温速率为 3℃/min，当反应釜的温度达到74℃后，依次向反应釜加入有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂，并继续搅拌混合14分钟，即得结合剂；
（3）将步骤（2）制备得到的结合剂加入到步骤（1）中的搅拌机，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：14，继续混合搅拌33分钟；
（4）将步骤（3）耐火骨料和结合剂的混合物，采用挤泥机挤压成块状，包装即得无水炮泥。
实施例2
本实施例的一种高炉出铁口用无水炮泥，由耐火骨料和结合剂组成，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：13。本实施例中耐火骨料各组分按如下质量份组成：钛白粉12份，碳化钛5份，刚玉20份，碳化硅18份，莫来石30份，无钙铬渣7份，高炉瓦斯灰6份，焦炭11份。本实施例中结合剂各组分按如下质量份组成：沥青40份，氢化三联苯6份，有机硅树脂10份，呋喃树脂11份，三聚氰胺甲醛树脂11份。
本实施例的一种高炉出铁口用无水炮泥，其具体的制备方法如下：
（1）制备耐火骨料：
按质量份数称取钛白粉12份，碳化钛5份，刚玉20份，碳化硅18份，莫来石30份，无钙铬渣7份，高炉瓦斯灰6份和焦炭11份，依次加入到搅拌机中，混合10分钟，得到耐火骨料；
（2）制备结合剂：
a）按质量份数称取沥青40份和氢化三联苯6份，依次向反应釜加入沥青和氢化三联苯，在55℃的温度下搅拌混合18分钟；
b）按质量份数称取有机硅树脂10份、呋喃树脂11份和三聚氰胺甲醛树脂11份，控制步骤a）的反应釜升温速率为 4℃/min，当反应釜的温度达到72℃后，依次向反应釜加入有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂，并继续搅拌混合14分钟，即得结合剂；
（3）将步骤（2）制备得到的结合剂加入到步骤（1）中的搅拌机，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：13，继续混合搅拌30分钟；
（4）将步骤（3）耐火骨料和结合剂的混合物，采用挤泥机挤压成块状，包装即得无水炮泥。
实施例3
本实施例的一种高炉出铁口用无水炮泥，由耐火骨料和结合剂组成，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：15。本实施例中耐火骨料各组分按如下质量份组成：钛白粉14份，碳化钛3份，刚玉25份，碳化硅15份，莫来石38份，无钙铬渣5份，高炉瓦斯灰8份，焦炭9份。本实施例中结合剂各组分按如下质量份组成：沥青50份，氢化三联苯4份，有机硅树脂12份，呋喃树脂8份，三聚氰胺甲醛树脂15份。
本实施例的一种高炉出铁口用无水炮泥，其具体的制备方法如下：
（1）制备耐火骨料：
按质量份数称取钛白粉14份，碳化钛3份，刚玉25份，碳化硅15份，莫来石38份，无钙铬渣5份，高炉瓦斯灰8份和焦炭9份，依次加入到搅拌机中，混合12分钟，得到耐火骨料；
（2）制备结合剂：
a）按质量份数称取沥青50份和氢化三联苯4份，依次向反应釜加入沥青和氢化三联苯，在60℃的温度下搅拌混合18分钟；
b）按质量份数称取有机硅树脂12份、呋喃树脂8份和三聚氰胺甲醛树脂15份，控制步骤a）的反应釜升温速率为 4℃/min，当反应釜的温度达到76℃后，依次向反应釜加入有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂，并继续搅拌混合14分钟，即得结合剂；
（3）将步骤（2）制备得到的结合剂加入到步骤（1）中的搅拌机，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：15，继续混合搅拌35分钟；
（4）将步骤（3）耐火骨料和结合剂的混合物，采用挤泥机挤压成块状，包装即得无水炮泥。
实施例1~3中的一种高炉出铁口用无水炮泥，结合剂采用有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂复配作为固化剂成分使用，且采用氢化三联苯作为增效剂，使得塑性高，热稳定性好，将三者按一定比例混合后使结合剂具有较低的固化速率。表1为实施例1~3的高炉出铁口用无水炮泥的测试结果，其中固化时间是结合剂在150℃时的测试数据。
表1 实施例1~3的一种高炉出铁口用无水炮泥的测试结果
测试项目实施例1实施例2实施例3对比例固化时间min1614155耐压强度MPa35343323吨铁泥耗kg/t0.40.60.51抗渣铁冲刷性能出铁后期扩孔不明显出铁后期扩孔不明显出铁后期扩孔不明显出铁后扩孔较快
本发明的一种高炉出铁口用无水炮泥，炮泥的开口性能好，且耐高温渣铁冲刷侵蚀，对环境不产生污染；将无钙铬渣和高炉瓦斯灰作为耐火骨料成分使用，使得这些废弃物得到资源化循环利用，降低了炮泥的生产成本。