1、淺談高爐出鐵口用炮泥的發(fā)展與存在的問題 隨著高爐向長壽命、強化冶煉和大型化方向發(fā)展，作為高爐出鐵口使用的耐火材料一炮泥在材質(zhì)與質(zhì)量方 面不斷地改進和提高， 已從單純的消耗性耐火材料轉(zhuǎn)向功能性耐火材料。炮泥的性能對于鐵口的維護有著非常重要的作用，為了滿足高爐安全生產(chǎn)的要求，國 內(nèi)外的科技工作者和工程技術人員對炮泥進行了多方面的攻關，如提高原材料的純度以降低炮泥內(nèi)雜質(zhì)的含量，以不同的有機結(jié)合劑代 替水拌和炮泥料以改善炮泥的結(jié)合性，在炮泥內(nèi)添加新的功能材料以改善炮泥的抗渣鐵侵蝕性和沖刷性等，所有這些都為改善爐前的作 業(yè)環(huán)境、減輕工人的勞動強度起到了積極的作用。 目前國內(nèi)的大型高爐用炮泥始終存在較多的

2、問題，但從2003年起，北京科技大學研制開發(fā)新型無水炮泥，通過使用北京科技大 學自主開發(fā)的耐火原料一氮化硅鐵，同時對炮泥的生產(chǎn)工藝進行系統(tǒng)的研究，解決了以往大型高爐用炮泥使用上的缺陷，使大型高爐用 無水炮泥的使用性能取得了突破性的提高，最大限度地滿足大型高爐的冶煉要求和壽命要求，為延長高爐壽命打下了堅實的基礎。 高爐出鐵口用炮泥的損毀機理 1熱機械侵蝕 岀鐵時鐵口中心被鉆頭鉆開，熾熱的鐵水和熔渣從鐵口流岀，使鐵口炮泥承受1500 C以上高溫。當鐵渣岀 完，用炮泥重新堵鐵口時，舊炮泥接觸新堵口的炮泥，溫度從1500 C急速降到200 C左右，這樣反復作用，在 舊炮泥內(nèi)部產(chǎn)生巨大的熱應力，易導致以

3、鐵口為圓心的圓弧形裂紋。新炮泥在干燥和燒結(jié)過程中，結(jié)合劑的揮 發(fā)，留下大量的氣孔，新舊炮泥的接觸面上，也會由于新炮泥的燒結(jié)收縮產(chǎn)生縫隙，這就使得熔融的渣鐵液體 易滲入這些縫隙中，當下次鐵口打開時，在熔流強烈的沖刷下，炮泥發(fā)生脫落損毀。 2熱化學侵蝕 我國高爐大量使用燒結(jié)礦，僅少量球團礦和礦石，渣鐵比高，炮泥與鐵液及渣熔液長時間接觸，易發(fā)生化 學反應，使炮泥被侵蝕。反應生成鐵橄欖石（F2S）,鐵堇青石（F2AS5,鐵鋁酸四鈣（C4AF），猛堇青石 （2MnO 2AI203 5SiO2）等低熔點礦物相，在岀鐵期間，隨著鐵渣熔液的沖刷而流失，使岀鐵口孔徑擴大，造成鐵水急速沖出鐵 口，影響鐵口穩(wěn)定。

4、3岀渣岀鐵方式的影響 若高爐同時設有岀鐵口和岀渣口，可減輕鐵口的岀渣量。若不設渣口，渣鐵熔液全部通過鐵口排岀，將增 加鐵口的工作負荷，使炮泥損毀加劇。另外，鐵口直徑、鐵口深度、鐵水和渣層水平面的厚度、爐內(nèi)煤氣壓力 等對放岀的鐵水和爐渣有 直接的影響。穩(wěn)定操作、獲得較長時間岀鐵、避免岀鐵量急劇增加時加劇磨損，這些都與炮泥的性能有直接關系，炮泥優(yōu)良的抗渣鐵沖 刷及耐侵蝕性能可以減少岀鐵口直徑及鐵口深度的快速惡 化。 4岀鐵次數(shù)的影響 高爐出鐵次數(shù)少，炮泥在鐵口內(nèi)燒結(jié)完全，有利于鐵口的維護。出鐵次數(shù)多，出鐵間隔時間短，炮泥在鐵口內(nèi)燒結(jié)不完全，結(jié)構 強度低，炮泥抗渣鐵化學侵蝕和機械沖刷性能變差，潮鐵口

5、，淺鐵口經(jīng)常出現(xiàn)，鐵口不 能見渣，經(jīng)常跑大流，只能放風或拉風出鐵，影 響高爐的安全生產(chǎn)。追求長時間出鐵、減少出鐵次數(shù)是大型高爐的努力方向。 5開鐵口方式的影響 無水炮泥燒結(jié)強度大，開口較難，用合金鉆頭配合氧氣吹燒，開口時間長，鐵口孔徑不穩(wěn)定，且02易對 炮泥中的C產(chǎn)生氧化。 同時降低鐵口的穩(wěn)定性，增加工人的勞動強度。 國內(nèi)外炮泥的發(fā)展現(xiàn)狀 我國是產(chǎn)鐵大國，有煉鐵高爐上千座，爐容大小不等，小的不足100m3 ,大的超過4000m3。這其中的中 小高爐居多，約占2/ 3o長時間以來，我國的中小高爐一般都同時設有出鐵口和出渣口，在出鐵前先通過出渣口放上渣。由于放上渣 存在不安全等不利因素，最近兒年許

6、多煉鐵廠已停止了放上渣操作，僅留有出鐵口出鐵渣熔液。鐵口的打開方式一般都是鉆孔法，即用 帶有沖擊性的鉆機在鐵口中心將炮泥強制性鉆出孔道，讓鐵水通過孔道排出爐外。鐵水所用炮泥大部分是傳統(tǒng)炮泥，這種炮泥以焦炭 粉、粘土粉、鋁磯土熟料及焦油瀝青為 主要原料，用水拌合，在混碾機中經(jīng)一定時間的混碾成為高爐鐵口所用的炮泥，因此這類炮泥稱 為有水炮泥。這種炮泥體積密度小，耐渣鐵侵蝕性差，在堵高爐出鐵口時，易造成鐵口長度不夠，在出鐵期間往往跑焦炭，出鐵放 風，出不凈渣鐵熔液等，影響高爐正常生產(chǎn)。待別是隨著各煉鐵廠進行擴容改造后，產(chǎn)量增加，冶煉強化，這種炮泥不能滿足鐵口維護 的需要，但由于其成本低，經(jīng)改進后，仍

7、在我國的絕大多數(shù)中小型高爐上使用，其單耗在1. 0kg/ t鐵以上。 我國的大中型高爐一般都是20世紀80年代后改建或新建的，一般不設出渣口，僅設有14個出鐵口，鐵 口每天排出的鐵渣量很大，如寶鋼兩座4063m3的大型高爐，日最大出鐵量為10000t ,出渣量為3200t ,出鐵渣 的速度為5 . 87. 5t/ mine要滿足這些工作條件，有水炮泥顯然不行，為此采用了另一類型的炮泥無 水炮泥。無水炮泥一般由剛玉、碳化硅和焦粉為主要原料，同時配加不同的外加劑，以焦油作為結(jié)合劑。這種 炮泥由于采用高純原料， 并以碳質(zhì)原料為結(jié)合劑，其耐渣鐵熔液的侵蝕性能比有水炮泥大為提高，可以使鐵口出鐵時間延長，

8、降低出鐵次數(shù)。另外，無水炮泥在 使用中也有一個不斷改進完善的過程。國內(nèi)不少煉鐵廠在無水炮泥的改進方面做了許多有益償試，研制了多種類型的無水炮泥，或采用 特殊材料作為炮泥的原料，如含鈦 炮泥等。 國外各主要產(chǎn)鐵國家對炮泥的質(zhì)量都十分重視，其發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段。第一階段為有水炮泥，和國內(nèi)的相差不多，為滿足現(xiàn)代 大型高爐的生產(chǎn)需要，改善高爐出鐵口狀況，20世紀70年代初至80年代初，世界各國 相繼推出了無水炮泥。而實際使用無水炮泥后，鐵口泥套的使用壽命提高10倍以上，出鐵過程中消滅了噴焦 炭現(xiàn)象，最早的無水炮泥都是用焦油作結(jié)合劑，但焦油在使用中遇高溫鐵水會產(chǎn)生煙霧，惡化工作環(huán)境。為克服這一缺點，日本

9、和徳國 等國研制出了樹脂為結(jié)合劑的無水炮泥。名古屋廠對以焦油和以酚醛樹脂為結(jié)合劑的A1203 SiCC系無水炮泥進行了比較，以酚醛 樹脂為結(jié)合劑的無水炮泥明顯優(yōu)越于以煤焦油為結(jié)合劑的無水炮泥。 除結(jié)合劑方面的改進外，日本在1979年到1987年還先后開發(fā)了 Si02炮泥，高耐用性Si02炮泥及特別耐用氧化鋁炮泥。由于 無水炮泥開鐵口困難，日本于1985年開發(fā)出了插棒法開鐵口，它結(jié)合改進炮泥，顯著降 低了炮泥的單位耗量和減少了出鐵次數(shù)，達到最佳的出鐵量，穩(wěn)定操作以及減輕工人勞動強度的目的。 總體來說，國外無水炮泥的生產(chǎn)注重選擇優(yōu)質(zhì)高純原料或人工合成原料作為炮泥的主要使用原材料，而且 注意采用新型結(jié)合劑和外加劑，使得無水炮泥質(zhì)量提高性能穩(wěn)定，即可以長時間出鐵，又可減少炮泥單耗。 大型高爐用炮泥目前存在的問題 大型髙爐用無水炮泥目前出現(xiàn)的問題主要有兒個方面：（1）燒結(jié)強度大，其突出的問題是在高爐上應用時, 開鐵口困難，有時只能使用氧槍沖開，破壞了鐵口的結(jié)構；（2）抗侵蝕及抗沖刷性能差，表現(xiàn)在高爐上為鐵口 容易擴孔，影響了出鐵，同時鐵口無法維護；（3）潮泥現(xiàn)象，需要干燥的時間過長，出鐵時炮泥沒有干燥，開 口機開口困難；（4 ）可塑性差，打泥困難。 如何提高炮泥的性能指標，使炮泥既能滿足高爐出鐵時鐵渣熔液對其侵蝕和沖刷的要求，乂便于打開鐵口，順利出鐵，是我 們