中小型高爐出鐵溝細粒化成料的研究

修溝頻繁,強度中國中小型路橋有很多小直徑。超過90%的小直徑是單通道或雙通道。間隙材料的等級很低。主要是用普通的火切分布材料。由于在生產過程中需要加水和攪拌，因此應排除外部結合水和游離水，并在施工后數小時內干燥。此外，這種預埋材料使用壽命短，挖溝頻繁，不能滿足單用槽口小井的生產需求，勞動強度高。針對這種情況,開發研制了Al2O3—SiC—C質高爐出鐵溝用免烘烤搗打料,施工后無需烘烤就可直接出鐵,它能提高出鐵溝的使用效率,保證煉鐵生產的正常進行,降低耐材單耗,提高溝襯壽命,降低工人勞動強度,提高高爐煉鐵效率和效益。1實驗過程和實驗方法1.1實驗中的主要原材料選用電熔剛玉、優質碳化硅為主要原料,以有機結合劑為結合劑。1.2實驗方法1.2.1.力量按實驗要求,將混碾好的搗打料在160mm×40mm×40mm的鋼模內搗打成型后,分別檢測經熱處理后的試樣冷態抗折、耐壓強度。1.2.2高爐鐵渣的蝕損率測定將攪拌均勻的實驗料加入70mm×70mm×70mm的抗渣鋼模內搗打成型后脫模,制得內孔徑為30mm的抗渣坩堝樣,將破粉碎后過0.5mm篩的高爐鐵渣放入坩堝內,經熱處理后,沿直徑切開,觀測其蝕損情況,計算蝕損率和滲透速率。2結果與討論2.1與a、c復合使用對材料的抗滲透性能的影響在出鐵溝耐火材料中,碳原料都能阻止高爐熔渣的滲透,將熔損限定在耐材表面,但不同的碳原料在性能上有很大的差別。本實驗選用三種碳系原料,分別為A,B,C。由圖1～2可見,C類碳抗滲透、抗侵蝕性最好,隨著碳含量的增加,渣滲透層厚度減少,而侵蝕厚度卻加大,碳加入量約在1a以下時,侵蝕較少,超過1a時侵蝕量變高。因此,碳的加入量不宜過多,由于A類碳中揮發性氣體較大,在該氣化性氣體的壓力作用下,碳進入材料的氣孔內壁,形成涂層可防止熔渣向氣孔內滲透。又由于出鐵溝長期暴露在空氣中,是在氧化性氣氛中使用,對氧氣敏感,易氧化致結構炭化,導致內襯損壞。實驗發現,將A與C復合使用,對提高試樣的耐渣蝕性、抗氧化性、不粘渣性及熱穩定性能均有良好效果。因此,選用A+C類碳原料較好,加入總量宜為1a左右。2.2不同溫度對塑性表面碳化率的影響為了提高鐵溝料的防爆性能,本試驗選用三種有機碳系結合劑,分別為D,E,F。這幾種結合劑,在加熱升溫過程中,開始呈現流動狀態,隨著溫度升高,發生分解,產生橋接反應、脫氫反應、縮聚反應,伴隨少量氣體和水分放出,變成硬化狀態。由圖3～4可知,這三種結合劑中,F型(固定炭量小)隨著溫度升高,其結合強度就隨之降低;E型保持塑性的溫度范圍廣,200℃以內能保持流動性,之后隨著溫度的升高,發生縮聚反應并硬化;D型(固定碳量大)保持可塑性的溫度范圍窄,硬化速度快,結合強度高。因此,根據現場施工條件所需要的硬化速度,選擇不同的復合結合劑和硬化劑,使保持能在任何溫度下使用,以所需要的速度進行硬化,達到適當的初期強度,并且可以調節水分及氣體的揮發速度,來提高其防爆性能。2.3增強材料的力學性能由于硼酸在高溫下,分解生成硼酐,生成的B2O3熔點為450℃。1000℃～1250℃時,與Al2O3發生反應生成9Al2O3·2B2O3的柱狀晶體,分布在鐵溝料的基質和間隙中,從而降低了材料的氣孔率,提高中溫強度,且在生成9Al2O3·2B2O3晶體,體積膨脹,可以愈合體積收縮減少裂紋。在高溫下,B2O3呈液體又能促進SiO2微粉與Al2O3反應,生成縱橫交錯的莫來石晶體,更有利于提高材料的強度。但是,隨著硼酸加入量的增加,在高溫下生成過量的9Al2O3·2B2O3——3Al2O3·2SiO2固熔體,且晶體急劇長大,膨脹率加大,強度顯著提高,反而達不到抗剝落的目的,因此適量硼酸與SiO2微粉能促進燒結,提高中高溫強度。3溝襯的表面規定該搗打料于2002年在馬鋼第二煉鐵廠1#高爐(300m3)主溝上進行了試用。修溝時,溝底部搗打厚約200～250mm,側壁厚約150mm,從開始修溝到出鐵,整個過程僅90min。所搗打的溝襯,未經修補,一次性通鐵2.5×104t,累計通鐵29天,殘襯底部約100mm,側壁約80mm,殘襯表面光滑無裂紋及凹坑,侵蝕比較均勻。如略加修補,還可以繼續使用,這樣減少了頻繁修溝帶來對煉鐵不利的影響,也大大降低了工人的勞動強度,收到了良好的效果。4添加合成劑和添加量對搗打料的影響(1)采用電熔剛玉、碳化硅為主要原料制成的免烘烤鐵溝搗打料,具有施工后不需