高炉出铁主沟捣打料现状及改进技术探讨

摘 要 对高炉出铁主沟捣打料不耐冲刷、新老料结合不好的原因进行分析，提出了改进方案，采用新配方市场的铁沟捣打料在高炉使用，取得明显效果。

关键词 高炉出铁主沟；捣打料；现状；改进

中图分类号：TQ175 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0140-02

免烘烤捣打料广泛用于小于1000 m3高炉出铁沟，而这种高炉只有一条出铁沟，出铁频繁，间隔时间短，无法使用浇注料。铁沟捣打料质量好坏直接关系到用户生产顺行及成本高低，因此提高高炉出铁沟捣打料质量及使用寿命，降低消耗及工人劳动强度，保持销售市场稳定与发展，是亟需解决的课题。

1 主沟捣打料使用现状

从今年元月份以来，我公司生产的高炉出铁主沟捣打料一直供应给武汉重冶大冶分公司300 m3高炉使用。随着高炉出铁量的增加和次数增多，使得铁沟料产品不耐冲刷并伴有局部脱落的现象日益加剧，主要表现在主沟部位，蚀损速度快、新老铁沟料烧结不好，铁沟料烧结收缩大产生裂纹。虽然采取频繁修补的办法，但还是没有很好的解决问题，时常影响到高炉出铁节奏，也影响到了公司的信誉。

1.1 原料配比组成现状

1.1.1 铁沟捣打料原料现状

目前我公司生产的铁沟捣打料主要是由回收的铝矾土、碳化硅、沥青、粘土等原料加树脂搅拌而成。该配比组成虽然合理，但随着高炉出铁量增加，高温熔渣成分变化频繁，炉内风温风压不断增加等诸多苛刻条件下，产品难以适应使用要求，主要表现出以下状况。

1）部分原料的理化指标偏低，如铝矾土、碳化硅。

2）铝矾土产品体积密度较低，削弱了抗铁水的冲刷能力，加速了捣打料的开裂、松散、剥落和损毁。

3）使用的酚醛树脂粘接性比较差，铁沟料自行放置变干。

4）高炉用矿石品位较低，含渣量高，使用单位为更好的进行渣铁分离除去有害杂质，在矿石中添加了溶剂萤石，进一步加速了沟体内衬捣打料化学侵蚀和渗透。

1.1.2 产品取样化验后的理化指标分析

Al2O3（%） SiC（%） SiO2（%） C全（%） 体积密度（g/m3）

46.46 12.34 4.76 12.39 2.28

从化验后的化学成分及理化指标可以看出，Al2O3含量和体积密度偏低，与正常合格产品要求的指标（Al2O3≥65%、体积密度≥2.55 g/m3）相差较大。

1.2 生产工艺及设备现状

目前我公司生产铁沟捣打料主要工艺为：加入骨料（颗粒料）称量加入粉料搅拌添加树脂搅拌出料包装。在生产过程中存在以下几点不足。

1）加料顺序不合理。

2）原料称量不够精确，特别是酚醛树脂称量有问题，一般仅凭经验操作。

3）物料在搅拌过程中，没有经过碾轮混炼，粉料很容易形成假颗粒，降低了产品的体积密度，而且也不能有效的排除物料间的空气，造成产品气孔率过高，产品在使用中常表现出不耐冲刷，而且铁水渗入气孔后进一步加速了捣打料的蚀损。

1.3 施工质量方面

由于出铁节奏加快，间隔时间短，每天都需要进行多次修沟清沟。工人在炉前高温、高负荷的环境下作业，容易出现疲劳，导致施工质量下降。

我们铁沟捣打料施工队伍都是当地农民，没有施工经验，又没有培训，喜欢蛮干，不爱听炉前工劝告，与炉前工关系搞不好；铁沟内残铁未清理干净就将铁沟捣打料放置沟内进行捣打，形成夹心；捣打完后没有时间进行烘烤，捣打料结合剂没有硬化，使得捣打料经过铁水冲刷容易起来，在打铁沟之前没有将沟两边黄沙清干净，导致黄沙和捣打料混在一起造成气孔产生裂纹，这些也是捣打料容易冲起来的原因。

2 新型铁沟料的制作与应用

优质的铁沟捣打料应该具有以下性能：优异的抗爆裂性能；良好的抗热震性和抗氧化性；良好的抗高温熔渣、铁水的熔蚀和冲刷性能，不粘附渣铁；适合的体积密度、气孔率和烧结性能。根据这种情况，提供以下改进方案。

2.1 原材料改进方案

2.1.1 原料的选择

1）骨料和细粉：我们选用Al2O3的含量为88%特级矾土、95%棕刚玉和97%亚白刚玉为骨料和细粉，同时添加了微量氧化铬进一步提高产品的抗渣性和热震稳定性能。

2）碳化硅：提高了碳化硅用量，进行了合理分级，增加0-1 mm的粒级碳化硅，提高铁沟料抗渣性。

3）粘结剂的选用：选用大厂生产的热固性酚醛树脂。

2.1.2 原料质量的控制

1）严格控制产品质量和进货渠道，对每批次原料做好化验分析（如一些重要指标：含量、含水量、粒度、体密等），并做好记录，便于后期进行对比参照分析和溯源。水分超标原材料原则上要作处理使其达标后才能使用。

2）各种原料和产品应该分类存放做好标识，防止混料，同时也应该注意防水防潮。

3）加入树脂的捣打料产品一般存放周期为20天，如果存放时间过长，容易发干，难以捣打成型。

2.2 工艺改进方案

根据目前生产的情况，需改进的方面：

1）各种物料添加使用前严格按配比量进行称量。

2）添加粉料混炼前，先要对粉料进行预混，所有粉料混合时间不低于5分钟，减小物料偏析。

3）混炼加料顺序：加入颗粒料（5分钟）加入一半量的树脂混炼（把颗粒料润湿）加入预混好的粉料混炼加入剩下的一半量树脂混炼出料包装。每盘总混练时间约为30分钟左右。

4）添加树脂时，应该控制速度，均匀缓慢加入。

5）现有的混合机难以满足生产要求，需要装配碾轮或重新购置轮碾混合机。

6）当天生产结束后，应该对混合机内的余料清理干净。

7）增加两个碾轮或买一台轮碾混合机（600 kg），确保碾泥质量。

2.3 施工质量的改进

我们对施工工人进行上岗培训，请以前在高炉打过沟的工人为施工队领班。一般正常情况下，沟体内衬最少使用3天以上才进行修沟和清沟，平时只做小面积修补和维护即可。现场施工也应该注意以下几点。

1）修沟清沟时，为了降温只能洒少量的水，严禁灌水冷却。若铁沟内有铁水，用黄沙与铁水成渣，然后撬起，最好不要用空气吹，否则铁水会进入未烧结的耐材中。

2）修沟清沟时，不但要清理完沟内残渣和余铁，还要对烧损严重的捣打料进行清理干净，清完后再用气管吹净。同时将沟两边黄沙清干净以免黄沙混入铁沟捣打料中。

3）主沟沟体底部铺料厚度一般为300 mm-600 mm，不可一次投料完成后捣打，应连续逐层加料捣打密实，每层铺料厚度约为100 mm。

4）捣打料使用前，应该做好检查，对于发硬、发干过期的产品不得使用。打撇渣器一定要避免人为带入杂质撇渣器中。

5）捣打完后，必须进行用火烘烤5-10分钟，使捣打料表面硬化。

2.4 应用效果

将9月8日按改进配方生产的捣打料进行多盘取样混合后，标识为“新配方产品1”；同时为了尝试降低产品成本，将新配方原料中0-1 mm的白刚玉骨料改为棕刚玉，试生产了一盘，取样后标识为“新配方产品2”，分别送至武汉中冶耐火材料检测中心对产品主要的理化指标和高温物理性能进行检测，其检测数据如下。

新配方铁沟捣打料检测数据表

理化指标 产品标准 新配方产品1 新配方产品2

Al2O3（%） ≥65 65.17 65.04

SiC+C（%） 12 14.55 14.55

体积密度（g/cm3） 2.55 2.68 2.21

耐压强度（MPa）

（1450℃/3h） ≥8 15 18

高温抗折（MPa）

（1450℃/3h） 2.7 3.1 5.8

线性变化（%）

（1450℃/3h） -0.5～+0.5 -0.2 +0.4

通过检测后的数据说明，新配方产品的各项性能指标与原产品相比有了明显的提高，新配方产品1的捣打料各项物理性能满足行业产品标准，完全适用各种中小型高炉出铁主沟；而新配方2产品因体积密度较低，没能到达使用要求，所以在实际生产中应该选用新产品1的配方。

改进后的产品于9月10号分别送至大冶武重钢铁厂300 m2高炉铸铁机和汀祖德胜钢铁厂180 m2高炉主沟上试用，通过现场跟踪和厂家反馈试用情况如下：

9月12日武重钢厂铸铁机铁沟内衬清沟后使用捣打料1吨，到目前为止已过铁5天，只对落铁点处进行一次修补外，其他部位使用正常，无破损和脱落现象。厂家反馈使用效果理想，较以前有了明显的改善，修补消耗约0.5吨捣打料，过铁量为2900吨。

9月10日德胜钢厂高炉投产首次出铁，厂家考虑到炉内渣量多、铁量少，对主沟内衬冲刷力较小，在沟体底层铺垫一层厚150 cm碳素料，面层才使用捣打料，厚度150 cm，用量3吨，正常工作至9月21日结束，使用11天，中途未做修补，过铁量4800吨。使用过程中，沟体表面光滑无裂纹，不粘渣铁，沟衬强度好，满足高炉正常出铁使用要求。

3 结束语

改进后的捣打料适合主铁沟使用、寿命长，综合成本低，同时也减轻了工人的劳动强度，获得较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]韩行禄编著.不定形耐火材料[M].冶金工业出版社.