[發明專利]一種環保型高爐鐵溝用澆注料

無效

• 申請號: 201310004533.2
• 申請日: 2013-01-07
• 公開（公告）號: CN102992795A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 韋祎;王守業;惠先磊;張海燕;張三華;王戰民;祿向陽
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 李路平

技術領域

本發明屬于耐火材料領域，主要涉及一種環保型高爐鐵溝用澆注料。

背景技術

高爐鐵溝是高溫鐵水和熔渣流經的通道，隨著高爐向大型化發展，通鐵量增加，通鐵時間延長，出鐵間隔時間短，對高爐鐵溝用耐火材料提出了更加苛刻的要求。現在的高爐鐵溝通常采用A12O3-SiC-C質澆注料制成，作為碳質材料的球狀瀝青可以阻止熔渣向材料內部的滲透，提高材料的抗侵蝕性，亦可以提高材料的熱導率以改善熱震穩定性，減輕材料的結構剝落和開裂，從而提高鐵溝澆注料的使用性能。

文獻[球狀瀝青對A12O3-SiC-C質鐵溝澆注料性能的影響]（《耐火材料》，2010年4月第44卷第2期）指出：適量球狀瀝青在熱處理過程中軟化后滲入試樣孔隙中，可以提高試樣的抗渣侵蝕性能。但是，隨著球狀瀝青加入量增加到3wt%，碳氧化導致試樣結構疏松，高溫抗折強度逐漸減小，鐵溝澆注料的致密度和耐沖刷性能開始下降。

文獻[碳源對A12O3-SiC-C質出鐵溝用澆注料性能的影響]（《現代冶金》，第39卷第6期2011年12月）研究了分別添加約3wt%的球瀝青、焦炭和炭黑材料對A12O3-SiC-C質出鐵溝用澆注料性能的影響。結果表明，引入球瀝青和焦炭作碳源時，澆注料的顯氣孔率相當，而引入炭黑時，澆注料的顯氣孔率明顯增大，在出鐵溝用澆注料的試驗中，隨著澆注料攪拌時間的延長，添加炭黑的澆注料和易性變差，需追加水后才能成型，成型后材料的性能惡化。

目前，A12O3-SiC-C質鐵溝澆注料使用的碳源普遍為球狀瀝青或焦炭，加入量通常為1~3wt%。然而，球狀瀝青含有苯并芘組分，在高溫使用過程中會產生易致癌的黃色濃煙，焦炭中存在約1%的硫分和1%的揮發分（各種烷烴和芳香烴），對操作人員的健康產生威脅。因此開發低污染、高性能的澆注料已成為高爐鐵溝用澆注料研究的重點。

發明內容

本發明屬于耐火材料領域，主要涉及一種環保型高爐鐵溝用澆注料，其特點是加水量低、碳含量高、結構致密、熱態強度大、抗渣侵蝕性能優良，且施工使用過程中不造成現場環境污染。

本發明所提及的環保型高爐鐵溝用澆注料，按重量份配比的組成為：剛玉質原料50~85份，碳化硅質原料8~30份，硅灰2~6份，鋁酸鈣水泥1~5份，防氧化劑0.3~3份，減水劑0.1~0.3份，潤濕劑0.01~0.2份，水3.2~5份；所述澆注料中加入有造粒炭黑，所述造粒炭黑為呈球形的粉體，含碳量大于98%，比表面積小于12m²/g；所述造粒炭黑加入的重量份為1~10份。

澆注料組成中提及的剛玉質原料，可以是板狀剛玉、電熔白剛玉、電熔棕剛玉、電熔致密剛玉、亞白剛玉中的一種或幾種的任意比例的混合物，其粒度為<20mm；澆注料組成中提及的碳化硅質原料，可以是碳化硅含量大于98%的黑碳化硅、含量大于90%的黑碳化硅中的一種或兩種的任意比例的混合物，其粒度為<3mm。剛玉質和碳化硅質原料構成了高爐鐵溝澆注料的主體，使得該澆注料具有較好的抗侵蝕性能和耐沖刷性能。

本發明所提及的造粒炭黑，其特征在于：造粒炭黑粉體呈球形，含碳量大于98%，比表面積小于12m²/g。

市售的普通炭黑通常為爐法炭黑，炭黑粒子直徑約為10-80nm，比表面積為30-130m²/g，表面能極高，易團聚，應用于澆注料時易出現混料時揚塵污染大、在澆注料體系中難分散、易偏析、加水量極高、無澆注施工性能等缺點。

造粒炭黑則是選用直徑為240-320nm的熱裂解炭黑粒子進行造粒，得到的直徑約為0.2mm的球形粉體。該造粒炭黑引入到鐵溝澆注料中時不偏析、降低加水量，且隨著水的潤濕和機械攪拌后能夠在鐵溝澆注料體系中繼續分散，最終均勻存在于澆注料體系中。另外，造粒炭黑粉體粒徑較大，灰分含量極低（0.2%），使用過程中無污染物質揮發，是一種環保型的材料；再者，由于引入造粒炭黑不會影響鐵溝澆注料的施工性能和致密度，因此可以大幅提高造粒炭黑的引入量，以提高鐵溝澆注料的抗熱震性和抗渣性能。

因此，本發明利用造粒炭黑具有較大的粒徑、較低的比表面積、低結構、較寬的粒徑分布、良好的分散性等性能，并將其成功引入到鐵溝澆注料體系中來，顯著改善了耐火材料的抗熱震性、耐磨性、耐熱性和抗渣性能。