低硅刚玉浇注料

ST-HDR-GY低硅刚玉浇注料专用于氢基直接还原竖炉(H-DRI)炉衬工作层。Al₂O₃≥98%,SiO₂严格控制在≤0.5%,针对纯H₂还原气氛下SiO₂被还原成SiO(g)挥发的机理设计。水泥结合刚玉浇注料,在800-950℃的H₂-H₂O气氛中保持炉衬结构完整性,是氢冶金工艺的关键耐材。

产品规格

产品定位与应用场景 ST-HDR-GY低硅刚玉浇注料是为氢基直接还原竖炉(H-DRI,Hydrogen-based Direct Reduced Iron)炉衬工作层研发的低硅含量刚玉浇注料。H-DRI工艺以纯氢气替代传统天然气的重整气(H₂+CO)作为还原剂,在竖炉中于800-950℃将铁矿石(球团/块矿)直接还原为固态直接还原铁(DRI)。此工艺是钢铁行业实现深度脱碳的关键路径之一,其炉衬耐材面临与传·统气基DRI完全不同的化学环境。

低硅刚玉机理——H₂还原SiO₂挥发 传统刚玉浇注料通常含有1-3%的SiO₂(来自结合剂、微粉添加剂或原料中的天然杂质)。在纯H₂还原气氛中,这些SiO₂在800℃以上会发生以下反应:SiO₂(s) + H₂(g) → SiO(g)↑ + H₂O(g)。气态SiO持续挥发导致炉衬表面不断减薄——这是传统含硅浇注料在H-DRI工况下的根本性失效机制。ST-HDR-GY通过严格的原料筛选(高纯电熔白刚玉骨料,SiO₂<0.3%)和超低硅水泥结合系统将总SiO₂含量控制在≤0.5%,从根本上抑制了这一破坏性的Si挥发过程。

材料设计 以高纯白刚玉(电熔刚玉,Al₂O₃≥99.3%)为骨料和细粉,使用SiO₂含量极低的纯铝酸钙水泥(CaO·Al₂O₃体系)为结合剂。采用微粉填充技术优化颗粒堆积,实现低水泥用量(<3%)下的良好施工流动性和高强度。配方中禁用硅微粉(SiO₂微粉)——这是与传统刚玉浇注料最大的配方差异。

施工方式 浇注料为干粉袋装交付,现场加水搅拌后浇注或喷射施工。施工加水量控制在5-7%(低水分以保证使用性能),推荐使用强制式搅拌机。养护阶段应注意环境温度(≥5℃),浇注体在模内养护24h后脱模,按烘烤曲线缓慢升温后投入使用。

关键性能反馈 该产品目前全球仅在少数H-DRI试验装置和中试规模竖炉中获得应用,长期(数千小时以上)的H₂连续运行数据仍在积累中。本公司研发团队持续跟踪国内外H-DRI示范项目的炉衬耐材使用数据,不断迭代材料配方。

技术参数

项目 单位 ST-HDR-GY
体积密度(110℃×24h干燥后) g/cm³ ≥3.10
常温耐压强度(110℃×24h干燥后) MPa ≥60
常温耐压强度(1000℃×3h热处理后) MPa ≥80
常温抗折强度(110℃×24h干燥后) MPa ≥10
常温抗折强度(1000℃×3h热处理后) MPa ≥12
加热永久线变化(1000℃×3h) % ±0.5
Al₂O₃含量 % ≥98.0
SiO₂含量 % ≤0.5
CaO含量 % ≤2.0
Fe₂O₃含量 % ≤0.3
最高使用温度 1600

检测方法标准:GB/T 4513《不定形耐火材料——致密浇注料试验方法》;GB/T 5069《镁铝系耐火材料化学分析方法》;GB/T 5988《耐火材料加热永久线变化试验方法》

施工性能指标

项目 指标
施工方式 浇注/喷射
推荐加水量 5.0-7.0%(重量比)
施工温度范围 5-35℃(环境温度)
流动性(跳桌法,未振捣) ≥160mm
初凝时间 ≥90min
终凝时间 ≤480min
可脱模时间 24h(20℃养护)
推荐搅拌方式 强制式搅拌机
烘烤制度 按15℃/h升至110℃→保温24h→按25℃/h升至500℃→按50℃/h升至800℃→保温8h→按工艺要求升温至使用温度

应用行业和用途

  • H-DRI氢基直接还原竖炉:炉衬工作层。
  • 气基直接还原竖炉(MIDREX/HYL):炉衬工作层(同样适用于H₂/CO混合还原气氛,SiO₂挥发问题同样存在但程度较纯H₂为轻)。
  • 其他高纯氢气气氛高温炉:氢气保护热处理炉的炉衬。
  • 不推荐用于:氧化气氛或含大量CO₂/H₂O的气氛(高纯刚玉浇注料在此类气氛中可用,但非本低硅配方的核心优势场景)。

施工方式

不定形耐火材料——浇注料。干粉袋装交付,现场加水搅拌。施工步骤:

1. 搅拌:推荐使用强制式搅拌机。按比例加入洁净工业用水,搅拌均匀至无结块。严格控制加水量,严禁现场随意加水稀释。 2. 浇注:将搅拌好的料浆浇入支好的模板中,使用插入式振动棒振捣密实,注意避免过振导致颗粒偏析。 3. 养护:浇注体在模内自然养护(20℃左右)至少24h后方可脱模。冬季施工须保证环境温度≥5℃,必要时采取保温措施或使用温水搅拌。 4. 烘烤:严格按烘烤制度执行,缓慢升温,避免骤热导致浇注体爆裂。尤其注意100-300℃区间(自由水蒸发阶段)和400-600℃区间(水化产物分解阶段)须慢速升温。

订制服务

  • 更低SiO₂控制:可按客户要求提供SiO₂≤0.3%的超低硅级别(评估原料成本和起订量)。
  • 施工方式适配:可调配配方以适应浇注/喷射/自流三种施工方式。
  • 粒度分布优化:可按炉衬厚度(薄壁/厚壁)调整最大颗粒粒径。
  • 钢纤维增强:按需加入耐热不锈钢纤维以提高抗热震和抗开裂能力。
  • 更多非标需求请联系技术部门评估。

包装方式

25kg或50kg编织袋(内衬防潮塑料膜),或吨袋包装。包装上标明产品牌号、批号、生产日期和净重。必须在干燥条件下储存和运输,严防雨淋和受潮。一旦受潮结块,不可使用。

运输方式

国内

汽车运输或铁路集装箱运输,编织袋或吨袋装运。运输过程中必须加盖防雨布,严防雨淋。常规交货期10-15天(依批量而定)。

国际

海运标准集装箱(20ft/40ft HC)运输,编织袋或吨袋在集装箱内码放固定。交货条件FOB/CIF/C&F可选。常规交货期20-35天(依批量、规格和船期而定)。国际快递可安排小批量样品空运(3-7天)。

现场技术指导服务

  • 提供H-DRI竖炉炉衬方案设计咨询,包括工作层厚度设计、膨胀缝布置和锚固件选型。
  • 首次施工派驻技术工程师现场监督浇注施工,确保加水量和搅拌/振捣/养护流程合规。
  • 提供烘炉指导(根据炉衬厚度出具个性化烘烤曲线)。
  • 提供炉衬定期检测服务(残余壁厚测量、SiO挥发量评估)和剩余寿命预测。
  • 收集H-DRI炉衬运行的长期数据,持续改进配方。

质保期

6个月(自出厂日期起,在干燥、通风、无腐蚀性气氛环境下存放,编织袋未拆封)。超期产品须重新检验流动性和强度,合格后方可使用。

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