[发明专利]一种喷补炉耐火材料及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷补炉耐火材料及其制备方法和使用方法。

背景技术

为延长转炉炉衬的使用寿命，世界各主要工业国家采取种种措施，以降低转炉炉衬的损毁速率。但随着钢铁工业技术的不断发展，冶炼强度和频率不断提高，对耐火材料的熔损、渣蚀不断增加，尤其是渣线区域及高温区域侵蚀、冲刷比较严重，造成炉衬的损毁不均衡，最终必须停炉整体更换。因而，用耐火喷补料对炉衬的损坏部位进行修补，是延长炉衬使用寿命，缩短停炉维修时间，提高转炉利用率的重要措施之一。

采用耐火喷补料进行喷补修炉具有以下优点：(1)提高转炉炉龄及转炉的作业率，降低炼钢成本。(2)提高转炉的使用寿命，减少大、中修的频率，从而保证生产的持续稳定。(3)喷补工艺简单，使用方便，修补速度快，占用时间短，耗费材料和劳动力少。(4)采用喷补的方式进行修炉时，衬砖的废弃量少，能使原有的衬砖达到充分利用。喷补施工方法按照其物料的含水程度可分为干法喷补、半干法喷补和湿法喷补三种。

喷补料是供以压缩气体为动力的喷射机对冶金炉局部损坏的炉衬进行修补施工用的不定形耐火材料。它是由具有一定颗粒级配的骨料、结合剂和添加剂组成。主材质的选用是根据冶金炉内可达到的最高温度、温度波动范围、炉渣性质以及炉衬本身的材质等条件选定的。通常使用的原材料有镁质、白云石质、镁铬质、硅酸铝、错英石质、碳化硅质、镁碳质、铬铁质等。粘结剂通常有硅酸盐、磷酸盐、聚磷酸盐、氯化物、沥青、树脂、水泥等。通常，根据主材质将喷补料分为镁质、高硅质、粘土质、高铝质、镁铬质等。

文献《转炉用干法喷补料的研制和应用》介绍了一种新型MgO-C干法喷补料，可广泛使用在受高温炉渣侵蚀部位。但是这种喷补料采用酚醛树脂和沥青作为结合剂，结合剂与喷补料细分之间相对很疏松，且当喷补温度较高时，结合剂容易燃烧而极大的降低耐火材料的性能。

文献《转炉镁质喷补料的研制》探讨了影响转炉喷补料的主要因素：原料的对比、粒度的影响、结合剂的影响等，通过使用复合结合剂，提高了喷补料的粘附率及其高温强度。降低大颗粒的比例，减少了颗粒的反弹。在转炉上使用实践表明，效果满意。但是这种喷补料在高温下附着率较低，快速加热时体积稳定性差。

文献《转炉用碳结合喷补料的开发》研究了以软化点不同的几种沥青作为结合剂的碳结合喷补料的性能以及添加不同量的酚醛树脂添加剂的作用。由于这种新型的碳结合喷补料具有高粘结强度、高粘结率和较短的硬化时间，在实验室中得到了良好的粘结能力、性能稳定性和较长的使用寿命。但是这种新型的碳结合喷补料并没有在实践中得到验证。

CN101519311A公开了一种采用半干法喷补转炉或电炉用镁碳质喷补料，其特征在于：该喷补料的组分重量百分比为：烧结镁砂75-90％，粘土1-5％，碳5-10％，改质沥青1-5％，复合添加剂0-5％；其中，复合添加剂为超细石墨粉、电熔镁砂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和石灰粉中的一种或一种以上的组合。但是，这种喷补料的附着率偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种成分简单并具有较高的附着率、良好的粘附性、固化性和硬化性，并使得到的喷补层具有良好的烧结能力和抗侵蚀性能的喷补炉耐火材料及其制备方法，以及该喷补炉耐火材料的使用方法。

本发明的发明人发现，在含有特定比例的镁砂、镁粉、三氧化二铝、氧化钙和六偏磷酸钠的喷补炉耐火材料中，以镁砂和镁粉作为与渣面直接接触的喷补层的主要原料，并采用六偏磷酸钠作为结合剂，能够待喷补炉耐火材料干燥之后，保证形成的喷补层稳定到温度升高至发生烧结为止。本发明所采用的结合剂六偏磷酸钠能够与氧化钙反应生成高熔点的Na₂O·2CaO·P₂O₅(Na₂OCa₂P₂O₅)和3CaO·P₂O₅，因此，可以获得附着性、耐剥落性和耐用性都很高的喷补层，且能够使喷补层更加稳定。此外，适当量的三氧化二铝能够进一步提高所述喷补炉耐火材料的附着率。优选情况下，限定其中镁砂的颗粒直径以及镁粉的颗粒直径及它们的重量比，一方面，能够保证所述耐火材料在设备中能够均匀地流动，并在管道中不形成偏析，另一方面，能够使镁砂颗粒之间、并通过小颗粒镁粉能够充分粘结，使烧结后能够得到强度高、稳定性好以及致密的喷补层。