[发明专利]鱼雷罐内衬涂抹修补料、制备方法及使用方法

说明书

本发明公开了一种鱼雷罐内衬涂抹修补料、制备方法及使用方法，包括三种不同粒度的含Al₂O₃用后耐火再生料和两种不同粒度的棕刚玉，三种不同粒度的含Al₂O₃用后耐火再生料和两种不同粒度的棕刚玉表面包覆或部分包覆纳米碳膜，纳米碳膜的厚度为20～200纳米，纳米碳膜固定碳含量≥90％。具有原料成本低廉、再生资源来源广泛、热震稳定性优良、修补层界面结合强度大、抗渣铁侵蚀能力强、制备与应用简便等特点，达到延长鱼雷罐服役寿命、减少鱼雷罐耐火材料消耗与维护成本、提高鱼雷罐耐火材料衬保温隔热性能、降低铁水温降等综合使用目的。

技术领域

本发明属于含碳耐火材料衬涂抹修补料技术领域，具体涉及一种鱼雷罐内衬涂抹修补料、制备方法及使用方法。

背景技术

鱼雷罐以其铁水装载量大、运输效率高、保温性能好、铁水温降低、使用寿命长等优点，成为国内外钢铁企业炼铁高炉与炼钢转炉之间铁水运输的主要热工设备之一，其中间段为圆筒柱形，两端为锥形圆台，外形类似于鱼雷，故称为鱼雷罐。由于鱼雷罐形状不规则，因而鱼雷罐耐火材料内衬砌筑复杂，制备成本高；由于鱼雷罐耐火材料内衬使用环境极为苛刻，不仅需要承受高温铁水的剧烈冲刷，而且还要承受渣铁的高温侵蚀与渗透，尤其是肩负铁水预处理的鱼雷罐，为此，目前国内外钢铁公司普遍采用优质Al₂O₃—SiC—C耐火砖作为工作衬，以确保耐火材料内衬良好的抗损毁能力，从而导致内衬材料造价高。因而，如何进一步延长鱼雷罐耐火材料内衬使用寿命、降低耐火材料消耗成本成为国内外学者持续关注的问题之一。

根据资料“范万臣，首钢鱼雷罐衬砖剥落现象分析，耐火材料，2011，No1”报道，当鱼雷罐车砌筑完成以后,要经历烘烤、使用、维修和拆除大修几个阶段；鱼雷罐Al₂O₃—SiC—C耐火砖工作衬的损坏主要通过铁水和铁渣与内衬材料的化学侵蚀以及一些物理现象引起的耐火材料损伤，如与铁水接触部位的机械磨损；铁水渗透到砖的气孔和龟裂中，在温度变化时引起的组织劣化和崩裂；铁水和铁渣粘附引起的损伤等。主要有氧化剥落，结构剥落，化学剥落与热剥落四种损坏形式。为此，对于延长鱼雷罐Al₂O₃—SiC—C耐火砖工作衬使用寿命，国内外学者从提高工作衬耐火材料性能、优化鱼雷罐运行管理与强化内衬维护等方面开展了大量的工作，指出了合理有效的工作衬修补维护是延长鱼雷罐工作衬使用寿命、降低耐火材料消耗成本有效手段，并利用鱼雷罐大修、中修与小修的机会，开展了大量的修补材料与维护工艺技术研究。如：文献“马明锴，鱼雷罐喷补料的研制开发与应用，山东冶金，2012年，No2”报道了一种以致密高铝矾土、碳化硅、白刚玉细粉、SiO₂微粉、Al₂O₃微粉和纯铝酸钙水泥等为原料的鱼雷罐喷补料，以三乙醇胺作为促凝剂，在鱼雷罐使用650次后进行内衬简单清理再喷补施工，一次使用喷补料10t，喷补层平均厚度45mm，喷补附着率达到95％以上，喷补层养护24h后开始烘烤，按照设定的升温曲线烘烤24h后开始使用；喷补一次平均使用寿命达到200次以上，若对鱼雷罐进行两次喷补，可使鱼雷罐的平均使用寿命达到1000次以上。文献“温太阳，首钢260t鱼雷罐内衬修补浇注料的研制与应用，炼铁，2006年，No6”报道了一种由棕刚玉骨料及细粉、蓝晶石、一级碳化硅及复合防氧化剂及微粉等组成的修补浇注料，考虑在罐内渣线及顶部区域表面修补，确保料在缝隙内能达到同样的强度，增强修补料与砖衬紧密结合，选用临界粒度尺寸为3mm。修补时，将罐内待修补区域的附渣清理干净，在修补料自流的同时，用工具将其涂抹在其表面，修补层厚度≤30mm，确保施工后，料高过砖面10mm左右，养护烘烤后，投入使用，修补层使用寿命不小于150次。中国专利“刘国友，王效东，童大志等，一种鱼雷罐内衬修补喷补料，授权公告号：CN10372402B”公开了一种修补喷补料，组分重量百分比为：棕刚玉颗粒45-60％、碳化硅颗粒或粉10-20％、蓝晶石粉1-5％、广西土1-5％、氮化硅铁1-10％、活性α-Al₂O₃粉1-10％、硅微粉1-7％、金属硅粉1-5％、球状沥青0-5％、土状石墨0-5％、纯铝酸酸钙水泥2-10％；通过不同组分的合理配制，保证了该喷补料在1400～1530℃的鱼雷罐使用温度下具有良好的耐火度、抗氧化性、抗渣铁渗透侵蚀性能，通过专业喷补设备对已将残渣清理干净的鱼雷罐内衬待修补区域实施喷补施工，加水量≤12％，实现破损区域的修补维护，并在首秦260t鱼雷罐上应用，提高鱼雷罐使用寿命220次以上。中国专利“王立旺，常正钦，朱国平等，一种鱼雷罐用热态喷补料及其制备方法，申请公布号CN104829250A”，公开了一种热态喷补料，按照质量份数包括20～30份3～5mm的高铝矾土、10～15份1～3mm的高铝矾土、20～25份0～1mm的碳化硅、10～20份不大于200目的高铝矾土、10～20份铝酸钙水泥、4～6份鳞片石墨粉、2～5份树脂粉、1～3份不大于180目的沥青粉、0.01～0.02份防爆纤维、0.01～0.02份氮化硅铝，上述原料与8～10％的水混合均匀后，再采用喷涂机进行喷补施工，实现鱼雷罐的在线热态喷补，克服现有鱼雷罐热态修补的喷补料脆性大、容易开裂的不足。然而，上述技术均以天然矿物熟料和人工合成原料为主要原材料，导致修补料制备成本高，影响实际应用的经济性，针对这一不足，中国专利“朱继昌左亮珠范凌江等，鱼雷罐内衬修补喷涂料及其制备方法与使用方法，申请公布号：CN104744060A”公开了一种采用用后耐火材料再生料为主要原材料的鱼雷罐内衬修补喷涂料及其制备方法与使用方法，原料的质量百分比为：废旧鱼雷罐砖35～45％、棕刚玉20～25％、碳化硅粉12～18％、废旧铁沟料粉10～15％、纯铝酸钙水泥4～6％、添加剂3～5％、防氧化剂0.5～1.5％，并外加减水剂0.1～0.5％、防爆剂0.02～0.05％，临界粒度为5mm；其制备方法为：将上述原料按配比在强力搅拌机中混匀2～4min即可获得喷涂料；其使用方法为：向喷涂料中加入总质量5～7％的水，在强力搅拌机中混匀1～2min即可进行喷涂操作；喷涂后在500～700℃下烘烤2～3h后，鱼雷罐即可正常使用；通过采用废弃材料降低生产和使用成本，有利于环境的保护。