一种高炉铁口维护用压浆料及其制备方法与流程

本发明涉及钢铁冶炼，尤其涉及一种高炉铁口维护用压浆料及其制备方法。

背景技术：

1、高炉在冶炼过程中，出渣出铁是高炉的基本操作，由于铁口经常受到高温渣铁的侵蚀和冲刷，因此高炉铁口区域是炉缸结构中最薄弱部位，高炉大型化后，高风温、富氧喷吹、高压操作等强化手段使高炉生产效率不断提高，更需要加强对出铁口的维护，高炉铁口工作状态的优劣，不但影响高炉的正常稳定生产，还会影响高炉一代寿命。

2、在高炉砌筑时，炉壳和冷却壁之间的缝隙采用灌浆料密封，但是由于灌浆料干燥后收缩，形成裂纹和缝隙；高炉在冶炼过程中，炉衬既受到含尘煤气流的机械冲刷和热力冲击，同时又受到煤气中碱金属及其他元素的化学侵蚀，从而导致了炉体各部位的冷却壁相邻缝隙、冷却壁与炉壳之间出现串气现象。炉内煤气窜入炉壳和冷却壁之间，沿缝隙和裂纹窜入铁口通道，而现有的铁口结构是由组合砖砌筑而成，铁口结构和砌筑工艺存在灌浆料不密实、碳素捣打料等不密实、不饱满等问题，铁口在长期使用过程中，由于铁口组合砖砖缝开裂，开口机撞击破坏孔道、产生裂纹，炮泥体积收缩产生高温收缩裂纹，炉缸工作状态均匀性较差等等原因形成煤气窜漏，故在高炉生产过程中经常出现高炉铁口喷溅现象，喷溅问题在铁口维护过程中是比较严重的问题，而且喷溅时间伴随整个出铁过程，致使高炉的除尘效果不好，甚至由于喷溅造成渣铁出不尽或堵不上铁口，不仅影响高炉正常出铁，容易造成铁口区域炉缸烧穿的恶性事故，存在严重的安全隐患，同时制约高炉提升产能。

3、一般通过压浆料来填充炉缸侧壁的耐材及冷却器、炉壳之间的缝隙，从而降低耐材的温度，但由于铁口区域存在口径大，环境差，施工工艺参数和设备以及压入料配方等方面的限制，难以进行较好的压浆，导致压入材料与高炉内衬本体结合强度不高，压入料施工体气孔率高，填充性能差，无法有效密封铁口区域窜气通道，导致高炉铁口周围炉缸侧壁无法得到有效的修复，影响高炉铁口的维护及其使用寿命。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供一种高炉铁口维护用压浆料及其制备方法，压浆料采用合理的温度阶梯级配，压浆料中各组分对应不同温度梯度具有不同的膨胀性能，通过在铁口冷却壁上的灌浆孔处在线高压压浆作业，能够将浆料充分的挤入缝隙内部，实现铁口区域细小缝隙或者蜂窝状缝隙的致密性填充，以实现高炉铁口周围炉衬得到有效的修复，解决铁口漏煤气和喷溅的问题，提高高炉铁口区域的维护性能及其使用寿命。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种高炉铁口维护用压浆料，包括以下重量份数的各组分：焦油20-35份、粘土15-30份、可膨胀石墨5-25份、膨润土5-15份、蓝晶石或蛭石20-50份，叶腊石粉10-20份，硅石10-20份，增塑剂1-5份；

3、其中，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。

4、其中，粘土的粒度≤325目；粘土的水份控制在5%以下，其中al2o3≥34%，fe2o3<1.5，耐火度大于1700℃，可塑性指数>28；

5、其中，膨润土的粒度为40目；

6、其中，蓝晶石的粒度为80-120目；蛭石的粒度为100-200μm；

7、其中，可膨胀石墨的粒度≤150目，含碳量85-99.5%；

8、其中，叶腊石粉的粒度≤200目；

9、其中，硅石的粒度≤100μm；

10、焦油50℃热态时黏度应达到18。

11、高炉铁口维护用压浆料的制备方法包括以下步骤：

12、步骤一、将上述原料按照重量份数称量好；

13、步骤二、除焦油和增塑剂外均放入湿碾机中干混搅拌3-10分钟后，然后再加入焦油和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯混碾25-35分钟，至粘稠状，使焦油充分润浸至混合粉料中，具有一定的可塑性；

14、步骤三、将搅拌好的物料密封存放在阴凉的地方12-24h，即为高炉铁口维护用压浆料。

15、为确保高炉能够获得更长的寿命，根据工艺要求，高炉铁口压浆后无养生时间和烘烤过程就直接进入使用状态。因此，压浆料必须具备黏着性、可塑性、流动性和优良的膨胀性能，热态强度高、附着力强，抗氧化和抗侵蚀性好，耐铁水及渣侵蚀等，提高高炉铁口区域的维护性能及其使用寿命。

16、为确保压浆料的可塑性，原料组分中同时添加了粘土、膨润土和增塑剂。粘土和膨润土也是一种增塑剂，膨润土具有强结合力，粘土具有可塑性好、流动性好、结合性好等特有的物理性能，增加压浆料的可塑性及其在应力作用下的应变能力，也增加压浆料的填充性能及烧结性；增塑剂的加入可以降低压浆料的粘度，更加容易成型。利用粘土、膨润土的特性保证了压浆料的可施工性。

17、在原料组分中添加可膨胀石墨、蓝晶石、叶腊石、硅石等受热膨胀性材料，利用不同成分材料在不同温度阶段下的受热膨胀性能不同，随着温度不断升高，硅石、粘土、可膨胀石墨、叶腊石、蓝晶石或蛭石等材料依次受热持续膨胀，铁口区域缝隙气孔被反应产物填充，堵塞了裂隙通道，从而达到密封铁口缝隙和抗氧化性能的要求，其中少量的微气孔存在又提高了压浆料的抗热震性能，以提高压浆料的整体填充性能和致密性，控制压浆料的膨胀性同时可以获得较好的强度和抗热震性能。同时发生的体积膨胀效应抵消部分液相烧结的体积收缩，保证氧化物材料过度收缩从而避免压浆料与铁口分离，在工作温度下烧结程度可控，体积微膨胀，保证铁口维护密封效果。

18、可膨胀石墨由优质天然鳞片石墨经特殊改性处理而得到的一种柔性石墨材料，可膨胀石墨粉具有遇热膨胀的特性，可膨胀石墨经950℃高温热处理，层间化合物分解，同时沿c轴急速膨胀，形成一种疏松多孔的纤维型蠕虫状石墨膨体，体积可膨胀100-400倍，这种膨胀石墨仍保持天然石墨的性质，并且具有良好的成型可塑性、柔韧延展性和密封性。

19、蓝晶石属于高绿矿物，抗化学腐蚀性能强、热震机械强度大，受热膨胀不可逆，在1100-1650℃转变为莫来石和游离二氧化硅，并形成良好的英来石针状网络，体积增加，其体积密度下降同时出现线膨胀，从而呈现出16-18%的体积膨胀特性。蓝晶石中的al2o3与sio2反应生成莫来石，莫来石具有高温下体积稳定、膨胀率低、抗化学腐蚀性强、机械强度高和抗热冲击能力强的特点，压浆料中加入蓝晶石作为高温膨胀剂，蓝晶石在高温下体积稳定、不收缩、性能好，可以弥补压浆料在高温下烧结所产生的收缩，使压浆料在高温下不收缩和剥落。

20、蛭石是一种环保、耐用且性能优异的天然矿物材料，其主要成分为硅酸盐，具有高温抗热性以及较强的膨胀性。蛭石中含有氧化铝、氧化钙、氧化镁等成分，当受到高温刺激时，膨胀性较强的成分会开设逐渐分解，释放出气体，从而导致蛭石体积的显著增加，蛭石的膨胀温度在700℃到1000℃之间，如果低于700℃，则蛭石膨胀的效果比较差，而高于1000℃，则膨胀率虽然增加，但同时也会导致蛭石形变或烧结过度，影响其性能。

21、硅石中sio2含量不小于95%，受热至某一温度时会开始产生剧烈的膨胀，由于石英的多晶转变，其比重减小、体积膨胀，300℃之前的膨胀量约为总膨胀量的70%~75%，加热到1450℃时约有1.5~2.2%的总体积膨胀，这种残余膨胀会使切缝密合，保证砌筑体有良好的气密性和结构强度。

22、叶腊石是粘土矿物的一种，具有滑腻性、化学性质稳定、良好的覆盖力和吸附性、白度高等优良性能，熔点高，高温下体积稳定，温度剧变时不易破裂。用叶蜡石在高温下膨胀系数小，热稳定性高，热辐射率低，隔热效果优良，耐烧蚀性、润滑性和密封性好，在约1200℃时，叶蜡石转变为方石英，体积有较大膨胀。

23、粘土加热至400-600℃，层之间有20 -50倍体积膨胀，膨胀后粘土具有蜂窝形状的层状结构，其中与布置在层间的水分子及有机物质部分交换以形成粘土-有机复合物的层状粘土。

24、本发明所制备的压浆料具有流动性好的特性，在压入过程中钻透力、渗透性能好，能在较小的缝隙中缓慢蠕动，能够达到完全渗透的目的，随着温度不断升高，可膨胀石墨、蓝晶石、硅石等材料随温度阶梯升高受热持续膨胀，填充于缝隙通道及空气通道中，并有效抵消因压浆料体积收缩而产生的缝隙，形成不同温度下的不同膨胀效果，在有限空间内将铁口区域缝隙堵得更加致密。气孔率大大下降，抗折强度、耐压强度较高，维持铁口压浆造衬层寿命，与铁壳和炉衬牢固粘结密封成一个整体，阻断煤气沿缝隙外窜，减少休风时间，降低生产成本和节省检修费用，从而达到铁口修补维护的目的，延长了高炉使用寿命，对稳定高炉生产、增加产量起到促进和保障作用。