450m3高炉出铁沟整体浇注技术交流

450m3高炉出铁沟整体浇注技术交流

现代大型高炉出铁沟一般都是采用低水泥结合Al2O3–SiC–C 质浇注料。该材料使用安全寿命长，消耗少，施工维修方便，是高炉的稳产、顺产重要保证。由于消耗少，维修少，使用稳定，因此，现代大高炉炉前出铁场环境整洁，没有小高炉炉前出铁场的乌烟瘴气和混乱不堪。

一般大高炉都有2个以上的出铁沟，因此当其中一条铁沟必须重新造衬或必须修补时，只要堵住该条铁沟的出铁口后，就可以对该条铁沟进行浇注、养护硬化、烘烤干燥等。与此同时，其他出铁口出铁正常，不影响高炉的正常生产。但容积为 450 m3高炉一般设计为单个出铁口，因此不可能保证一般浇注料施工所需要的养护、烘烤时间。所以，目前的单出铁口的中、小型高炉铁沟一般还是采用沥青或树脂结合

Al2O3–SiC–C 质免烘烤捣打料捣打铁沟内衬。由于采用树脂或焦油结合，捣打料捣打施工后不必烘烤或略加短时间烘烤即可立即直接过铁水，可以满足中、小高炉的使用工艺要求。但因为捣打的沟衬耐火材料一般只是沟底表面一层相对密实，而表层以下及沟帮部位都很疏松，不耐冲刷，因此捣打料存在使用寿命太短的问题，一般只有1～7天，最短的甚至1班一修。因此，铁沟修补频繁，炉前工人劳动强度太大，且高热的环境又造成很多不安全因素，还有沥青与树脂的烟尘有毒有害问题！高炉铁沟因受出铁间断性的影响，耐火材料受到忽冷忽热的热冲击，加上铁水本身的冲刷和渣铁的侵蚀，使得其必须具有较强的热震稳定性、耐渣铁冲刷性、抗氧化性以及较高的高温强度。贮铁式铁沟通过在沟内保持一定量的铁水，在较长时间不会冷却，使耐火材料处于一个相对恒温状态，且能通过沟内铁水有效地缓冲铁口出来的铁水对沟壁和沟底的直接冲击，以及通过铁水的覆盖使耐火材料与外界空气隔离，从而避免耐火材料的快速氧化。尽管通过采用贮铁式铁沟可使用炉前铁沟条件得到改善，满足高强度冶炼的要求，但是浇注后需要养护且不能过快速度烘烤，否则会出现强度低和爆炸爆裂的问题限制了他在单铁口出铁的高炉上使用。

因此如何有效地解决单铁口高炉出铁沟寿命的问题备受关注！

在总结经验与大量实验的基础上，浙江长兴强立耐火材料有限公司通过对大型高炉用低水泥结合

Al2O3–SiC–C 质铁沟浇注料进行改性，使其能够在热态下施工并能快速升温而不爆裂，满足中、小型单铁口高炉铁沟的快速施工使用要求。在工程实践中，我们还借鉴大高炉主铁沟普遍采用的贮铁式结构，将中、小型单铁口高炉出铁主沟也改造成贮铁式结构，从而改善耐火材料的烧结环境以及急冷急热环境。这种结构也取消了小高炉炉前每次出铁前在沟内铺沙的惯例，从而彻底改变了炉前作业平台的工作环境。

一、低水泥结合Al2O3–SiC–C 质浇注料的性能要求：

大高炉用低水泥结合Al2O3–SiC–C 质浇注料配料中有超微粉和分散剂，因此流动性好、耐火度高，浇注体致密性好、强度高，因此铁沟抗侵蚀、抗冲刷、使用寿命长（通铁量高）。但该材料的最大问题是浇注后需要养护且不能过快速度烘烤，否则会出现强度低和爆炸爆裂。因此有效解决大高炉铁沟浇注料的快干脱模和快速烘烤、防止爆裂问题，是该材料能否用于单铁口高炉的关键。为此，我们采用了以下几种方式来改进他的防爆性能：

1、改进发气剂的加入以达到改进浇注料的防爆性能

金属Al粉能够与水反应产生H2气，因此浇注料中加入少量Al粉可以在浇注后产生大量气体通道，有利于烘烤过程中水蒸气的扩散。同时Al粉与水反应的过程还会产生大量的热量，能够有效促进浇注料的硬化。但金属Al粉加量过多时，因发气量太多，浇注体易发生鼓胀开裂，导致结构强度降低。在这个基础上我公司参考日本黑骑窑业的技术，在浇注料中添了有机发气剂。有机发气剂的发气机理是发气剂与水泥和水发生分解反应，生成某种钙盐，钙盐分解产生N2、CO2、NH3气。由于有机发气剂不像Al粉那样反应剧烈，因此浇注料不易出现鼓胀和细粉上浮的问题。而且有机发气剂不会因施工养护环境温度的差别而产生发气速度与发气量的很大变化，因此施工更易掌握。

2、添加助结合剂调整硬化时间

浇注料的快硬对于施工后快速脱模至关重要，通过加入促硬的助结合剂，保证浇注料即具有足够的施工时间，同时还必须在浇注成型后很快硬化，以便及时脱模进行烘烤。浇注料的硬化时间还与浇注体的鼓胀与爆裂有很大关系。浇注料过快硬化和过慢硬化，都会出现浇注体鼓胀与爆裂的问题。因此，通过加入适量的助结合剂，能有效控制浇注料的硬化时间，并进而防止发气带来的鼓胀和裂纹。加有发气剂和助结合剂的浇注料浇注完后能马上进行烘烤，大约1小时即能固化脱模，固化后的样块直接放到450℃炉内也不会发生爆裂。

3.、添加有机纤维提高抗爆裂性

从水的蒸气压和温度的关系中不难看出，水在100℃以上时，蒸气压力迅猛上升。浇注体烘烤时，浇注料内的水会因受热迅速气化。浇注料烘烤开裂和爆裂主要原因就是因为迅速形成的水蒸气不能及时排出浇注体外，浇注体内水蒸气压太高。

添加防爆纤维是浇注料最有效防爆措施之一。纤维防爆的原理是浇注料受热后纤维迅速收缩或分解，并同时在浇注料中形成气孔通道，从而让浇注料因受热而产生的水蒸气迅速扩散挥发出去。浇注料内的水蒸气及时扩散出去而不在浇注体内集聚形成较大压力，则浇注体不会发生爆裂。但纤维品种众多，合理的选择品种、直径、长度与用量对浇注料的防爆效果至关重要。本研究通过合理选择，在浇注料中加入适当品种与数量的纤维后，浇注后的试样放进200℃的高温炉内直接烘烤，试样表面完好，不会发生爆裂。

4、添加碱式乳剂防爆剂

碱式乳剂防爆剂是近几年才见报道的一种新型防爆剂，其组成为氢氧化物的离子聚合而成的多核络合物，能有效溶解于水溶液。有文献介绍其防爆机理为：浇注料在受热干燥时，碱式乳剂的脱水胶化在基质中形成网片状微裂纹通道，从而增大了浇注料的透气率。另据称碱式乳剂能抑制或延缓CAH10 的生成，也可提高浇注料的防爆裂温度。为进一步提高浇注料的防爆效果，对碱式乳剂防爆剂进行了应用研究，通过用量匹配研究，将浇注料抗爆裂温度从原来的安全防爆温度400℃提高到600℃，使快干防爆浇注料有了更安全的使用性能。

5、采用高效减水剂

浇注料的爆裂主要是因为水的受热汽化后产生的水蒸气不能及时排出浇注体外所引起的，因此减少浇注料的加水量也是其中的一个必要的方式方法。传统的浇注料减水剂主要是采用三聚磷酸钠或和六偏磷酸钠复合使用，但对于含C质的浇注料加水量一般会达到6%以上。后来我们采用高效减水剂，获得了更好的分散效果，加水量控制在5%左右，比采用三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的减少了20%。

通过上述一系列改性研究，获得了系列低水泥结合Al2O3 -SiC-C质快干防爆浇注料，性能如下表1所示。

表1 出铁沟快干防爆浇注料理化指标：

注∶热处理气氛为非氧化气氛（埋碳）

通过以上方式对浇注料进行改性，有效的解决了大高炉铁沟浇注料的快干脱模和快速烘烤、防止爆裂问题，使之应用于单铁口出铁的中小型高炉进行整体浇注，取得了非常满意的效果。

二、主出铁沟贮铁式改造

大高炉铁沟之所以通铁量高，使用寿命长，不仅是因为使用了高档次的Al2O3–SiC–C 质浇注料，而