高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料及其制备方法，解决现有高炉炉衬耐材与高炉铸铁冷却壁之间产生缝隙的技术问题。本发明专利技术一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其组成组分的重量百分比为：SiC 70～82％,Al

【技术实现步骤摘要】
高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料及其制备方法
本专利技术涉及一种高炉炉衬用耐火材料，特别涉及一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料及其制备方法，属于冶金耐火材料

技术介绍
高炉作为当前炼铁的主要工艺设备，其本体使用大量的铸铁冷却壁用于对高炉炉衬的冷却，起到保护炉衬延长高炉寿命的作用。高炉生产工矿下，高炉风口区，温度高，高炉风口区域的还原性气氛强，有大量的液态渣铁存在，所以高炉炉衬采用的是铝质耐火材料，一般采用高铝质组合砖砌筑，为保证冷却效果，并在高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬交界处压入碳质捣料，以尽量消除高炉炉衬耐材与高炉铸铁冷却壁之间的间隙。由于高炉炉衬耐材与高炉铸铁冷却壁属于不同材质，其热膨胀性能有一定差别，所以高炉生产时在高炉炉衬耐材与高炉铸铁冷却壁之间还是会产生一定缝隙，由于气体导热系数仅为0.0385W/m·K，高炉炉衬耐材与高炉铸铁冷却壁之间的缝隙带来热阻占总热阻的40～70％，这会极大降低高炉铸铁冷却壁对高炉炉衬耐材的冷却效果，缩短了高炉风口区炉衬耐材的使用寿命，最终缩短高炉的整体寿命。现有技术中缺乏修补高炉炉衬耐材与高炉铸铁冷却壁之间缝隙的耐火材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料及其制备方法，解决现有高炉炉衬耐材与高炉铸铁冷却壁之间产生缝隙的技术问题，本专利技术喷涂料能够消除高炉炉衬耐材与高炉铸铁冷却壁之间的缝隙，实现高炉铸铁冷却壁对高炉炉衬耐材有效冷却，延长高炉内衬的使用寿命。本专利技术的技术思路是，在高炉铸铁冷却壁工作表面喷涂一层金属陶瓷质耐火涂料；高炉生产工矿下，喷涂料与高炉铸铁冷却壁中Fe元素形成稳定的金属键，使的高炉铸铁冷却壁与喷涂料紧密结合；其中的特定金属氧化物能够提高喷涂层的热膨胀系数，增强喷涂料抗剥落性，从而保证高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬耐材的紧密结合，避免高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬耐材之间产生缝隙；实现高炉铸铁冷却壁对高炉炉衬耐材的有效冷却，延长高炉内衬的使用寿命。本专利技术采用的技术方案是：一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其组成组分的重量百分比为：SiC70～82％,Al2O34～9.5％,NiO1～9.5％,Cr0.55～1.60％,Fe0.45～1.30％,CeO20.5～1.0％,SiO23.0～5.0％,球状沥青0.5～2.0％，其余为水及其他不可避免的杂质，各组成组分的重量百分比之和为100％。本专利技术喷涂料的导热系数为14～16W/m·K。本专利技术喷涂料既可以单独作为高炉炉衬耐材使用，又可以作为高炉炉衬与高炉铸铁冷却壁之间的过渡层。本专利技术喷涂料中含有氧化铝，在与铝质耐材配合使用时，既可以紧密结合高炉铸铁冷却壁，又可以紧密结合铝质耐材，发挥有效联接作用，保证高炉铸铁冷却壁对高炉炉衬的冷却效果，提高高炉炉衬寿命。上述高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)配料，按配比分别称量碳化硅颗粒、碳化硅细粉、α-Al2O3微粉、氧化镍粉、金属铬铁粉、氧化铈粉、硅溶胶结合剂和球状沥青；2)混料，用搅拌机将碳化硅颗粒、碳化硅细粉、α-Al2O3微粉、氧化镍粉、金属铬铁粉、氧化铈粉和球状沥青混匀后得到一次混匀料；在一次混匀料中加硅溶胶结合剂搅拌均匀后制得的二次混匀料，二次混匀料组分的重量百分比为：碳化硅颗粒60～68％，碳化硅细粉9～14％，α-Al2O3微粉4～10％，氧化镍粉1～10％，金属铬铁粉1～3％，氧化铈粉0.5～1.0％，硅溶胶结合剂7～12％，球状沥青0.5～2％，各原料组分的重量百分比之和为100％。本专利技术原料包括碳化硅颗粒、碳化硅细粉、α-Al2O3微粉、氧化镍粉、金属铬铁粉、氧化铈粉、硅溶胶结合剂、球状沥青，原料组分的重量百分比要求如下：碳化硅颗粒：SiC≥97％；碳化硅细粉：SiC≥96.5％；α-Al2O3微粉：Al2O3≥99％；氧化镍粉：NiO≥99.9％；金属铬铁粉：Cr60～65％；Fe35～40％；氧化铈粉：CeO2≥99％；硅溶胶结合剂：SiO220～30％；球状沥青：C≥50％；进一步，本专利技术碳化硅颗粒的粒径为0.088～2.0mm，碳化硅细粉的粒径<0.088mm，α-Al2O3微粉的粒径≤5μm，氧化镍粉的粒径≤10μm，铬铁粉的粒径≤0.1mm，氧化铈粉的粒径≤5μm，硅溶胶结合剂的密度≥1.28g/cm3，球状沥青的粒径为0.5～1.0mm。一种修复高炉炉衬的方法，该方法包括以下步骤：1)混料，采用权利要求1所述的喷涂料，在喷涂料中加入一定量的水后混匀制成混匀料，混匀料中水的质量百分含量为8～12％；2)喷涂，将步骤1)中混匀料喷涂在高炉铸铁冷却壁的工作表面上，控制喷涂料层的厚度为8-12mm；3)在喷涂料层上砌筑高炉炉衬用铝质耐火材料。本专利技术所述的高炉炉衬用铝质耐火材料中Al2O3的质量百分含量位77—83％。本专利技术喷涂料具有高导热，本专利技术喷涂料能够与高炉铸铁冷却壁产生紧密结合，其机理如下：正常生产时，高炉炉内处于的高温和还原气氛工况，在喷涂料中稀土氧化铈作用下，喷涂料中含有的氧化镍与金属铬铁中的Cr发生如下反应：3NiO+2Cr→Cr2O3+3Ni；还原出来的活性镍原子与高炉铸铁冷却壁基体金属形成Ni-Fe金属键，使铸铁基体晶格活化和畸变，由此促进涂层和金属铁的相互扩散，在界面形成中间过渡层，使金属与涂层紧密结合。同时反应生成的Cr2O3提高涂层的热膨胀系数，使其更接近于铸铁的热膨胀系数，增加了涂层抗剥落性。同时稀土氧化铈还可以改善涂层与铸铁基体的密着性，提高涂层的抗冲击和抗热震性能。另外，涂层材料的高导热来自于所述的碳化硅。本专利技术相比现有技术具有如下积极效果：1、本专利技术喷涂料由于使用了一定比例的SiC配料，本专利技术喷涂料具有高导热的特性，导热系数达为14～16W/m·K。2、本专利技术喷涂料在高炉生产状态下形成Ni-Fe金属键，使其能够与高炉铸铁冷却壁产生紧密结合，消除了高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬耐材之间的缝隙，保证了冷却效果，延长了高炉炉衬寿命。3、本专利技术喷涂料在使用过程中产生的Cr2O3能够提高喷涂料层的热膨胀系数，使其更接近高炉铸铁冷却壁热膨胀系数，增强了喷涂料层抗剥落性。4、本专利技术喷涂料既可以单独作为高炉炉衬耐材使用，又可以作为高炉炉衬与高炉铸铁冷却壁之间的过渡层；由于喷涂料中含有氧化铝，在与铝质耐材配合使用时，既可以紧密结合高炉铸铁冷却壁，又可以紧密结合铝质耐材，发挥有效联接作用，保证高炉铸铁冷却壁对高炉炉衬的冷却效果，提高高炉炉衬寿命。具体实施方式下面结合具体实施例进一步描述本专利技术。实施例1，一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其原料组分的重量百分比为：碳化硅颗粒60％，碳化硅细粉12％，α-Al2O3微粉8％，氧化镍粉7％，金属铬铁粉1％，氧化铈粉0.8％，硅溶胶结合剂10％，球状沥青1.2％。上述高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其特征是，该喷涂料组成组分的重量百分比为：SiC 70～82％,Al

【技术特征摘要】
1.一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其特征是，该喷涂料组成组分的重量百分比为：SiC70～82％,Al2O34～9.5％,NiO1～9.5％,Cr0.55～1.60％,Fe0.45～1.30％,CeO20.5～1.0％,SiO23.0～5.0％,球状沥青0.5～2.0％，其余为水及其他不可避免的杂质，各组成组分的重量百分比之和为100％。


2.如权利要求1所述的一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其特征是，所述喷涂料的导热系数为14～16W/m·K。


3.如权利要求1所述的一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其特征是，所述喷涂料由碳化硅颗粒、碳化硅细粉、α-Al2O3微粉、氧化镍粉、金属铬铁粉、氧化铈粉、硅溶胶结合剂、球状沥青这些原料按权利要求1成分配制。


4.如权利要求3所述的一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其特征是，所述原料组成成分的重量百分比为：碳化硅颗粒60～68％，碳化硅细粉9～14％，α-Al2O3微粉4～10％，氧化镍粉1～10％，金属铬铁粉1～3％，氧化铈粉0.5～1.0％，硅溶胶结合剂7～12％，球状沥青0.5～2％，各原料组分的重量百分比之和为100％。


5.如权利要求3所述的一种高炉铸铁冷却壁与高炉炉衬结合部用喷涂料，其特征是，所述原料组成成分的重量百分比为：碳化硅颗粒：SiC≥97％；碳化硅细粉：SiC≥96.5％；α-Al2O3微粉：Al2O3≥99％；氧化镍粉：NiO≥99.9％；金属铬铁粉：Cr60～65％；Fe35～40％；氧化铈粉：CeO2≥99％；硅溶胶结合剂：SiO220～...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宏松，武杏荣，李辽沙，
申请(专利权)人：上海梅山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32