[发明专利]一种微膨胀快凝耐火粘结材料及配制工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼铁高炉炉体冷却设备采用的耐火材料，特别是一种微膨胀快凝耐火粘结材料及其配制工艺。

背景技术

高炉冷却壁属于高炉炉体冷却设备，主要为埋管铸铁件、铸钢件或铜件，它担负冷却高炉炉体以保护炉壳及钢结构、支撑耐火材料以及维护合理炉型以实现顺产的重要任务。高炉的炉腹、炉腰和炉身下部的冷却壁所采用的结构形式，一般是冷却壁内面采用捣打耐火材料，后来又经历了冷镶砖和热镶砖等不断改进设计，使冷却壁服役前期的使用寿命有所提高。

冷却壁冷镶砖工艺由于施工简便，得到广泛应用。但目前冷镶砖工艺使用的耐火粘结材料存在许多缺陷和不足，在镶砖时由于这类耐火粘结材料在干燥过程中收缩以及镶嵌过程中耐火粘结材料的饱满度都会导致冷却壁本体与镶砖间产生一定量的缝隙、气孔和裂纹，此类缝隙、气孔和裂纹热阻很大，而且耐火粘结材料导热系数低，直接影响冷却壁的使用性能；这类耐火粘结材料干燥时间慢，特别是在冬季温度较低的环境条件下，直接影响了冷却壁生产周期。还有，由于该耐火粘结材料结合强度低，在冷却壁搬运和安装过程中会出现镶砖脱落现象，给制造商和用户带来很大不便和质量问题。

鉴于上述现有冷却壁冷镶砖耐火粘结材料存在的诸多技术问题，研发一种凝固快，即便低温条件下效果依然良好，结合强度高，收缩小，导热系数高的冷却壁冷镶砖耐火粘结材料非常迫切和必要。

发明内容

    为解决现有冷却壁冷镶砖耐火粘结材料存在的诸多技术问题，研发了一种微膨胀快凝耐火粘结材料，该材料凝固快、结合强度高、收缩小、导热系数高，能满足冷却壁冷镶砖工艺顺利实施和高炉使用。

本发明包括无机非金属混合材料和固化剂，其中，无机非金属混合材料的组分及含量按质量计的百分配比如下：

碳化硅 38～50%，

氧化铝 10～35%                         

鳞片石墨 4～12%                           

白刚玉 3～5%

二氧化硅    5～12%                               

煅烧α-氧化铝 4～15%                             

矾土、铝酸盐水泥或熟土 2～15%

上述无机非金属材料经粉碎机粉碎或直接采用粒度不大于100μm的颗粒，其中鳞片石墨粒度0.2～1.5mm，经混合成为无机非金属混合材料即粉料；

在混合完成的无机非金属混合材料中加入固化剂，二者按份数的配比为：100份：45～60份，即制成所述粘结材料。

当气温达到15℃以上，所述固化剂采用酚醛树脂、高氮呋喃树脂或饱和度为40～45%的磷酸二氢铝。

气温低于15℃以下，所述固化剂采用酚醛树脂或高氮呋喃树脂，此种状况下固化剂需配合催化剂使用，固化剂与催化剂配合使用按份数比例为：50份：10～19份。

所述粘结材料在酸性使用环境中，催化剂选用硫酸、混合比例为3：1硫酸和冰乙酸混合物、苯磺酸、盐酸、硫酸酯、氨乙基哌嗪、乙二胺、乙二醇、磷酸或苯磺酰氯；在碱性使用环境中，催化剂采用氢氧化钠、乙二胺或乙二醇；在中性使用环境中，催化剂采用硫酸、混合比例为3：1硫酸和冰乙酸混合物、苯磺酸、盐酸、硫酸酯、氨乙基哌嗪、乙二胺、乙二醇、苯磺酰氯、磷酸或氢氧化钠。

如果有提高材料凝固后韧性的要求，可以外加入桐油或天然橡胶添加剂，添加量为所用固化剂的0.01～0.1%。

根据冷却壁冷镶砖的不同要求和不同季节环境温度，为提高凝固速率和膨胀性，外加入所述固化剂2%～5%的98%工业乙醇和正戊烷，或外加入所述固化剂2%～5%的98%工业乙醇和硫酸铝钙，或外加入固化剂2%～5%的氢氧化钡、氨水、碳酸钙或碳酸钡作添加剂。

根据冷却壁冷镶砖的粘结材料不同要求，为提高初期凝固速率，外加入所述固化剂1%～3%的硅烷或T-31改性胺添加剂。

本发明微膨胀快凝耐火粘结材料的配制工艺如下：

a. 无机非金属材料的粉碎：无机非金属材料粉碎成或直接采用粒度不大于100μm的颗粒，其中鳞片石墨粒度0.2～1.5mm；

b. 配制无机非金属混合材料：称量各种原材料用量，在强制混合机中加入除鳞片石墨以外的材料，经混合机混合25～30分钟，再放入鳞片石墨，混合15～20分钟，完成无机非金属混合材料即粉料的配制；

c. 配制微膨胀快凝耐火粘结材料：在混合完成的粉料中加入固化剂即制成粘结材料。