高炉系统用低反弹铝硅质喷涂料的研制

NA I H UO CA I L I A O /耐火材料2008,42(1)63～64

开发应用

2008/1耐火材料/NAI H UO CAI L I A O

63

　高炉系统用低反弹铝硅质喷涂料的研制

杨守成　李桂芳

中冶集团武汉冶建技术研究有限公司　武汉430081

摘　要　为了解决高炉系统用耐火喷涂料在使用过程中出现的反弹率高,烧后线变化大,施工体强度低等问题,以普通焦宝石骨料、低铁优质焦宝石骨料、高铝矾土骨料(w (A l 2O 3)=55%～65%)、莫来石轻骨料(d =0.8～1.2g ・c m

-3

)、低铁优质焦宝石粉、Si O 2微粉、矾土水泥以及3种增塑剂为主要原料,通过3种不同骨料的对

比试验,增塑剂品种和加入量试验,以及水泥加入量试验,研制出了高炉系统用铝硅质低反弹喷涂料。在多个钢厂的高炉、热风炉及管道维修中的应用结果表明,此喷涂料施工性能好,附着率高,抗侵蚀性和抗冲刷性好。关键词　高炉,热风炉,低反弹,喷涂料

耐火喷涂料是不定形耐火材料中继浇注料后应用最广泛的耐火材料之一。使用部位不同,对耐火喷涂料的施工性能和理化指标要求也不尽相同。针对高炉系统用喷涂料在施工和使用过程中出现的问题,如:反弹率高,烧后线变化大,施工体强度低等,从修建、维修等实际需要出发,研究开发了高炉系统用低反弹铝硅系列耐火喷涂料,极大地改善了喷涂料的施工性能。

1　试验

本试验采用的主要原料如下:普通焦宝石骨料、低铁的优质焦宝石骨料、高铝矾土骨料(w (A l 2O 3)=

55%～65%)、莫来石轻骨料(d =0.8～1.2g ・c m -3)、

低铁优质焦宝石粉、Si O 2微粉、矾土水泥、有机增塑剂、无机增塑剂和复合增塑剂。

首先对普通焦宝石骨料、低铁的优质焦宝石骨料、高铝矾土骨料进行了对比试验。试验确定重质骨料的颗粒级配为:5～3mm 的5%～10%,3～1mm 的20%～30%,1～0.088mm 的25%～35%,≤0.088mm 的15%～25%,再配入部分粒度为3～1mm 的莫

来石轻质骨料,加入15%～25%的矾土水泥作结合剂,根据喷涂料的需水量、反弹率和常规性能指标确定最佳骨料。

采用优选出的骨料,在固定骨料与细粉的质量比为55∶45的基础上,对增塑剂的品种和加入量以及水泥的加入量进行了试验,试验的配料组成见表1。

按设计的试验配方配料5kg,搅拌均匀后浇注成160mm ×40mm ×40mm 的试样,室温下自然养护24h,

表1　试样的配料组成(w )

%

编　号A1A2A3B1B2B3低铁优质焦宝石303030303030莫来石轻骨料252525252525低铁优质焦宝石粉

262422211915Si O 2微粉

333333增塑剂135333矾土水泥

15

15

15

18

20

24

脱模后继续于室温下养护24h,放入电热干燥箱中,以正常速度升温至110℃保温24h,然后在硅钼棒电阻炉中于1300℃保温3h 煅烧,冷却后按相关标准检测其体积密度、烧后线变化率、抗折强度、耐压强度。对于成型后剩余的浇注料,模拟喷涂施工现场进行附着率试验,并按下式计算喷涂料的反弹率:

反弹率=

反弹料质量

施工前料质量-损耗质量

×100%

式中:损耗量为施工损耗与喷涂后的找平损耗之和。

2　结果与讨论

2.1　骨料对喷涂料需水量和反弹率的影响

分别采用3种不同骨料制成的喷涂料的需水量和反弹率见表2。可以看出:骨料采用低铁优质焦宝石时,喷涂料的需水量较少,反弹率较低;而使用普通焦宝石或高铝矾土时,需水量相对较多,反弹率较高,而且由于这两种料中杂质含量较高,从烧后试样断面可看出其发生了明显的过烧结。

3杨守成:男,1980年生,助理工程师。

E 2mail:xiaobaiyang1128@yahoo 收稿日期:2007-06-20

表2　骨料对喷涂料需水量和反弹率的影响

项　目普通焦宝石低铁优质焦宝石矾土料需水量(外加)/%≤24≤20≤22反弹率/%≤25≤20≤25

2.2　增塑剂对喷涂料烧后线变化率的影响

对于喷涂料而言,在保证其理化指标的同时还要考虑其施工性能,这就需要加入适当品种和数量的增塑剂。但是,有机增塑剂对喷涂料的常温强度有一定影响,无机增塑剂使喷涂料在高温下易产生更多的低熔点物质,影响其高温使用性能,并产生较大的烧后收缩。本试验以1300℃烧后线变化率为考核指标,对有机增塑剂、无机增塑剂和复合增塑剂进行了对比试验,结果见表3。可以看出,加入复合增塑剂的喷涂料1300℃烧后收缩最小。

表3　加入不同增塑剂的喷涂料的烧后线变化率(1300℃)

%

增塑剂种类

增塑剂加入量

1%3%5%

有机增塑剂-0.2-0.5-0.8

无机增塑剂-0.3-0.6-0.8

复合增塑剂-0.2-0.4-0.6

2.3　水泥加入量对喷涂料强度的影响

水泥加入量对喷涂料耐压强度的影响见表4。随着水泥加入量的增多,材料的常温耐压强度提高很快。但在满足喷涂料强度要求的情况下,应尽可能减表4　水泥加入量对喷涂料强度的影响

水泥加入量/%15182024

耐压强度/

MPa 110℃24h≥5≥8≥12≥15

1300℃3h≥10≥15≥18≥20

少水泥加入量,防止因高温下生成太多的低熔物而降

低材料的使用寿命。

2.4　研制料的性能

本试验最终确定的喷涂料配方为:低铁优质焦宝

石骨料(≤5mm)占30%～35%;莫来石轻骨料(≤3

mm)占25%～30%;低铁优质焦宝石粉(≤0.088

mm)占15%～22%;Si O2微粉3%;复合增塑剂2%～

4%;矾土水泥15%～25%。按此配方生产的高炉系

统用低反弹耐火喷涂料的理化性能指标见表5。

表5　研制的高炉系统用低反弹耐火喷涂料的理化性能指标

项 目指　标

化学组成(w)/%

A l2O343.6

Si O237.2

Fe2O3 2.1

体积密度/(g・c m-3)≥1.40

抗折强度/MPa

110℃24h≥3.0

1300℃3h≥5.0

耐压强度/MPa

110℃24h≥8.0

1300℃3h≥15.0

烧后线变化率/%1300℃3h±0.8

耐火度/℃1530

热导率/[(W・(m・K)-1)](350℃)≤0.3

加水量(外加)/%≤22

3　应用

研制的高炉系统用铝硅质系列低反弹耐火喷涂

料曾在邯钢、湘钢、宁钢、唐钢、通钢等多个钢厂的高

炉、热风炉及管道维修中应用。结果表明,此系列喷

涂料施工性能好,反弹率低,抗侵蚀性和抗冲刷性好,

得到客户的一致好评。

D eve l o pm en t o f l o w re bo und a lum ina-s ilica ba sed sp rayi ng m ix f o r b l a s t fu rnace/Yang S ho uche ng, L i Gu ifang//N a ihuo C a ili ao.-2008,42(1):63

The low re b ound a lum ina-s ilic a b a s e d sp ra ying m ix fo r b la s t fu rna c e w a s s uc c e s s fu lly d e ve lop e d us ing o rd ina ry J ia o B a o S h i a g g re g a te,low iron h ig h q ua lity J ia o B a o S h i a g g re g a te,h ig h2a lum ina b a uxite a g g re2 g a te(w(A l2O3)=55%～65%),lig h t w e ig h t m u llite a g g re g a te(d=0.8～1.2g・cm-3),low iron h ig h q ua li2 ty J ia o B a o S h i p ow d e r,m ic ros ilic a,b a uxite2b a s e d c em e n t a nd th re e kind s of p la s tic iz ing a g e n ts a s s ta rting m a te ria ls,a nd b y c om p a ring te s ts of3kind s of a g g re g a te s,e xp e ri m e n ts of the typ e a nd a d d ition of p la s ti2 c iz ing a g e n ts a nd e xp e ri m e n t of c em e n t a d d ition in o rd e r to s o lve the p rob lem s s uc h a s h ig h re b ound ra te, la rg e p e r m a ne n t line a r c ha ng e ra te,low g re e n b od y s tre ng th a nd s o on,w h ic h us ua lly ap p e a r in the ap p li2 c a tion of re fra c to ry sp ra ying m ix.The ap p lic a tion re s u lts ob ta ine d from s om e b la s t fu rna c e s,ho t b la s t fu r2 na c e s a nd p i p e line rep a iring s how e d tha t the sp ra y ing m ix ha s g ood c ons truc tion a b ility,h ig h a d he s ion ra te,h ig h c o rros ion re s is ta nc e a nd w e a r re s is ta nc e.

Key wo rd s:B la s t fu rna c e,H o t b la s t fu rna c e,L ow re b ound,Sp ra y ing m ix

Au tho r’s a dd re s s:W uha n M e ta llu rg ic a l C ons truc tion C o.,L td.,M CC G roup,W uha n430081,C h ina

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