[发明专利]利用高炉渣离心铸造复合钢管的方法

说明书

本发明提供了利用高炉渣离心铸造复合钢管的方法，包括：C)用离心铸造工艺将熔融状态的高炉渣浇铸到钢管内，D)使高炉渣冷却，在钢管内表面形成玻璃和/或微晶玻璃内衬。本发明还提供了用上述方法制造的复合钢管。本发明利用炼钢过程中产生的熔融高炉渣，采用离心铸造技术在钢管内表面制备一层耐磨耐腐蚀的玻璃和/或微晶玻璃内衬层，制备过程不需要外部提供能量。普通钢管内衬高炉渣后形成复合钢管，该复合钢管可用于腐蚀性液体、含磨损颗粒的腐蚀性液体及气体的输送，在冶金、矿石和化工领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及利用高炉渣离心铸造复合钢管的方法。

背景技术

高炉渣是炼铁过程的副产品，产量巨大，每冶炼1吨生铁可产生300～450kg高炉渣，按吨铁产渣量350kg计算，我国2018年生铁产量7.71亿吨，高炉渣产量则高达2.7亿吨。高炉渣是由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质所形成的易熔物质，高炉渣的化学成分波动小，高炉渣的化学成分与普通硅酸盐水泥类似，组成为硅酸盐和铝硅酸盐，主要成分有CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃和MnO等，一些特种生铁渣中还有TiO₂和V₂O₅等。高炉渣出渣温度在1400℃以上，吨渣热量约1675MJ，与58kg标准煤释放的热量相当。目前，我国高炉渣处理主要途径是经水淬或空冷后用于生产水泥或混凝土，不但在冷却过程中浪费了大量的熔渣热量，而且其附加值一般较低，仅高炉渣热量损失一项，能源损失量就高达1420万吨标煤/年。

高炉渣的利用目前主要集中在如下几个方面，最广泛和成熟的应用是在建筑行业，高炉渣经水淬后再粉碎球磨，用于生产水泥。在材料领域的应用主要是将高炉渣制备成微晶玻璃和多孔玻璃，也有人研究利用离心工艺将高炉熔渣制备成玻璃纤维和纤维制品，例如矿物棉，用于保温和隔热材料，但还没有成熟的工业应用。

以高炉渣为主要原料制备微晶玻璃的工艺已经较为成熟，所制备的微晶玻璃性能亦较为稳定。但由于高炉渣中Al₂O₃、SiO₂含量较高，限制了高炉渣的利用率以及微晶玻璃的性能。

微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是由特定组成的玻璃经晶化热处理后得到的多晶固体材料，是微晶和玻璃组成的复相材料。微晶玻璃于1957年由美国发明，20世纪60年代前苏联利用高炉渣研制成功矿渣微晶玻璃。将高炉渣制造成微晶玻璃有如下优点：①代替天然矿石原料，减少矿产资源开采，消除废渣对环境的不良影响；②制备成本低，属环保项目，享受国家减免税待遇；③冶金渣微晶玻璃可用化废渣中重金属离子、放射性比天然材料小；④微晶玻璃硬度高、耐磨性好、耐腐蚀、机械强度高，可用于建材、管道、化工等行业；⑤将熔渣直接变成产品，利用熔渣余热，不需外部提供能量，节约能源。1959年前苏联世界上首次利用高炉渣成功合成人工微晶玻璃，到1975年产量达到150万吨。我国于上世纪70年代起开始研究利用矿渣制造微晶玻璃，如中国建材院、清华大学、东北大学等，但研究成果还处于实验室阶段，但这些成果均未实现工业规模生产。

矿物棉主要包括岩棉、玻璃棉和矿渣棉，大多数矿物棉以玄武岩、辉绿岩、白云石和花岗石等为原料生产。矿物棉纤维具有质轻、保温、隔热、隔音、防震等性能，常用做保温材料、防火材料和吸音材料，其产品类型主要包括保温板、保温毡、吸音板等，广泛用于冶金、机械、建筑、化工和交通等部门。国内外矿物棉的需求市场巨大，我国每年需要保温施工的建筑面积合计约40亿平方米，需要400～1000万吨的墙体保温材料，但我国矿物棉的研制起步较晚，产量较低，远远不能满足建筑市场和其它领域对保温材料的需求。但是，目前国内外还没有高炉熔渣直接合成和制备成纤维的工业化应用，现有的矿物棉生产主要以冲天炉重熔方式进行，消耗了大量的矿物资源和大量焦炭等能源，生产1吨渣棉能耗高达490kg标煤。

发明内容

根据本发明，提供了利用高炉渣离心铸造复合钢管的方法，其特征在于包括：

C)用离心铸造工艺将熔融状态的高炉渣浇铸到钢管内，