关于450-600立高炉用无水炮泥浅析.docVIP

关于450-600立高炉用无水炮泥浅析随着国内炼铁行业的发展，冶炼技术的进步，高炉的生铁产量日益提高。随着高炉日产量的提高，出铁次数与单炉产量逐渐增加，这样对炮泥的要求也随之更高，相应的也给无水炮泥的制造带来了新的课题。由于450-600立的高炉利用系数高，综合成本低，项目投资少，近几年来，这一规格的高炉新建特别多，给无水炮泥这一产品带来了巨大的市场。判定无水炮泥的好坏，主要看一下几个指标：1、 炮泥可塑性指数；2、 结焦时间的长短；3、 炮泥的强度高低；4、 耐冲刷性能；5、 高温体积变化。以上指标的制定，是由炮泥这一产品特殊的使用部决定的。首先，炮泥可塑性指数的高低直接关系到炮泥能否被泥炮顺利的推入铁口。450-600立高炉通常铁口深度在1.7-1.9米之间，每次打泥量在110-130公斤左右，配备100吨液压泥炮。在高炉全风全压正常生产情况下，炮泥的可塑性指数不好，泥炮将无法把足够量的炮泥推入铁口，铁口孔道没有足够的炮泥来充填，造成铁口浅，以至于出不净铁、铁口喷溅、假喷等一系列问题，给高炉稳产高产带来极其不利的因素，而且给炉前操作难度增加，工人劳动强度加大。同时更重要的是炮泥可塑性指数决定着铁口深度这一重要的操作指标。塑性愈好，则炮泥愈好长铁口，铁口深度愈好维护。第二，炮泥结焦时间的长短。这一指标直接关系到高炉的生产节奏问题。随着高炉产量的提高，炉次日益增加，18次铁已经司空见惯，营口中板高炉最多日出铁21次，出铁间隔时间短，也就在20-25分钟之间。这就要求炮泥结焦时间越短越好。炮泥结焦时间长，首先会造成潮铁口出铁，铁口打开后开始喷溅，3-7分钟后停止，正常出铁。这样不仅给环境造成巨大污染，而且大大增加工人的劳动强度，恶化操作环境。同时容易造成生产事故，危及操作工人的人身安全。同时，由于炮泥没有完全烧结，强度低，造成出铁过程中铁口扩径、假喷，渣铁出不净，影响高炉顺行。第三，强度高低是炮泥重要的指标之一。强度过高时，开铁口困难，甚至铁口打不开，无法正点出铁，造成炉内憋铁，破坏高炉原有的生产节奏，影响高炉产量。这时，只有用氧气烧开，不仅造成材料的浪费、成本的增加，而且对铁口孔道造成一定程度的破坏，不易维护。严重时由于烧铁口时氧气管角度的偏差，造成铁口组合砖的破坏。强度低，则易带来铁口断裂，经常性地掉铁口，铁口浅，即使形成泥包，4-6炉就掉下来了，铁口深度无法维护到正常深度，对操作影响很大，炉内有铁出不来，影响高炉产量。第四，耐冲刷性能的好与坏，主要体现在抗渣性方面。450立高炉现在普遍不放上渣，渣铁全部从铁口走，而且高炉产量高，渣铁量大，所以炮泥的耐冲刷性一定要好。耐冲刷性差，出铁过程中铁口迅速扩径，铁流变大，撇渣器流量小，渣铁容易溢出主沟，清理工作量相当大。而且出铁时孔径变大，下渣就开始喷溅铁，渣铁出不净，炉内憋铁高炉无法顺行，即使出净渣铁也要靠喷溅出渣，炉前工作量加大。炉外铁口深度下降，铁口深度不长，无法维护，给高炉操作带来极大不便，危害严重。第五，无水炮泥高温体积变化一定要膨胀的。当炮泥打入铁口后，由于高温作用会产生体积变化。很多耐火材料会有轻微的收缩，但炮泥绝对是不可以收缩的。因为铁口孔道的直径是一定的，当炮泥充填到铁口后，体积膨胀会把新打入的炮泥牢牢粘在原泥层上，新泥与老泥严密结合，防止发生渗铁现象。而且，高炉达到中期时，容易发生铁口漏煤气的情况，在原泥层产生的裂缝就要由新泥来填充，堵住煤气的来源，这时炮泥的膨胀性就更显重要。而且炮泥膨胀率高对铁口深度的维护也一定的好处。基于以上问题，我们将如何一一解决呢？首先，炮泥可塑性指数，通常考虑加大液体结合剂的加入量，以此来提高炮泥的塑性值；二是控制炮泥的临界粒度，降低炮泥的摩擦系数；三是加入润滑剂来提高炮泥的可塑性。但这三种方法都会带来另一个问题，就是容易造成铁口潮。焦油加入量高，挥发慢，烧结时间随之加长，无法满足高炉生产节奏。那么控制临界粒度呢？由于临界粒度降低，炮泥的致密程度大大提高，气孔率随之下降，透气性差，潮气不易渗透，而且随着临界粒度降低，耐磨性下降，带来强度的降低。而假如一定量的润滑剂也只能减少炮泥与泥炮炮膛的摩擦系数，当炮泥打入铁口后形变率没有增加，也无法从根本上解决问题。所以以上三个提高炮泥可塑性指数的方法都不可取，我们还应该在生产工艺上下功夫。首先应该提高焦油的温度。焦油随着温度的升高，密度降低，粘度也下降，这样在碾压过程中焦油就特别容易浸润到粉料里，将所有粉料充分湿润，这样炮泥塑性也随之提高（焦油温度通常在90左右）。二是碾压时间充足，可以将粉料、骨料和焦油充分混合，焦油完全浸润到料里，提高炮泥的可塑性指数。值得一提的是，我们在生产炮泥时应用的事浸润的理论，而不是一般耐火材料应用的包裹理论，所以炮泥生产者在生产工艺上一定要把好关。在2006年吉林建龙1#高炉出现的质量事故中，这种情况表现得最为明显。当时由于气候炎热造成泥炮液压油温度升高、密度降低，工作压力不够，造成打不动泥。由于当时分析原因是没有充分考虑气候因素，造成解决方案方向性的错误。炮泥厂家一味的提高炮泥可塑性，增加焦油加入量，不仅没有解决打不动炮的问题，而且铁口在1.3米处就出现潮点，潮铁口问题严重。后将临界粒度控制在2毫米以下，铁口潮的问题没有解决，同时炮泥强度大大降低，连出铁时间都保证不了了。最后在液压油箱加装水冷设备后，开始初见成效，问题逐步解决。炮泥的烧结时的长短主要是由炮泥的气孔率决定的。炮泥的气孔率越高则烧结越快，反之则越慢。但气孔率过高，容易造成耐冲刷性下降，而且随着气孔率的上升，对焦油的吸附作用增大，同样的焦油加入量，可塑性明显偏低，容易造成炮泥无法推入铁口。所以，在炮泥生产是一定要注意气孔率的控制，既要烧结快又要耐冲刷，从而杜绝潮铁口出铁，又能保证出铁时间。同时可以考虑加入一些体积密度大、导热系数高的耐火原料，来增加炮泥的导热系数。经测试，在泥包部位的炮泥可以达到1000，在铁口孔道中部的炮泥温度在800左右，而铁口外部的炮泥也只有400左右。所以提高炮泥的导热系数还是有效的。这样在保证临界粒度与焦粉的配比的情况下，有效控制气孔率，同时解决铁口潮的问题。以下是此次炮泥几次调整后的指标对比。通过对比可以看出，两次调整后的炮泥在指标上都比原使用炮泥要好，但使用效果却大不如前，主要原因就在于气孔率的控制上。原使用炮泥第一次调整第二次调整临界粒度3mm2mm1.5mm气孔率23.4%21.2%20.5%常温抗折强度2.6MPa3.2MPa3.3MPA常温耐压强度4.6MPa7.2MPa7.0MPa可塑性指数0.3MPa(马夏值)0.22MPa(马夏值)0.20MPa(马夏值)炮泥强度我个人认为应该分初期强度（或常温强度）与后期强度（或高温强度）。初期强度，主要体现在结合剂的使用上，而关键中的关键还在于焦油与沥青。用于生产炮泥的沥青多为软化点110的高温沥青，C含量通常在52-59%之间，焦油的C含量通常在6%左右。通常情况下，泥炮炮膛内的温度要达到200左右，当炮泥装入泥炮后，再温度的作用下，焦油会挥发一部分，而此时沥青开始软化，虽损失掉一部分焦油，但软化的沥青形成液态会填补这一损失，从而保证炮泥塑性。二是此种沥青含量高，可以保证炮泥的常温强度与高温强度，高温作用下能够形成完整的网络状碳素结构。把C含量控制好，使炮泥在高温高压作用下，形成完整的网络状碳素结构，对炮泥强度的控制是至关重要的。但在实践生产中发现，碳含量过高是，反而会带来强度的下降。以下是碳含量与炮泥强度对照。碳含量19.6%碳含量20.9%碳含量22.2%碳含量24.5%抗折强度（MPa）1.42.62.21.7耐压强度(MPa)2.06.25.63.2而后起强度主要依靠化学结合。炮泥在1200时，里面的蓝晶石开始逐步形成莫来石化，当出铁时间达到30分钟时，蓝晶石百分百转化为莫来石，在炮泥内形成莫来石晶须，大大提高了炮泥的强度、抗冲刷性与抗热振稳定性，保证出铁顺畅，同时出完铁后，新炮泥大入铁口而带来温度的急剧下降不至于使原泥层的炮泥产生裂纹，导致新、老泥结合不好，长此以往影响出铁。所以，在炮泥的制造过程中，一定要选择好蓝晶石与粘土的加入量，同时控制好二者的质量，以保证莫来石化充分。耐冲刷性则主要靠骨料的颗粒级配、碳素物质的碳含量以及碳化硅的应用，目前在大型高炉比较流行用赛隆来提高耐冲刷性，效果显著，此技术在日本及欧美已得到广泛的使用。通过实践生产得出，炮泥的临界粒度控制在3毫米时最合适的，既减少炮泥与泥炮的摩擦，又能起到很好的骨架作用，在不降低气孔率保证烧结时间的前提下，提高炮泥耐冲刷性能。另外，碳素物质如焦粉等的碳含量与强度也是非常重要，碳素物质对炮泥的耐冲刷性起到决定性的作用。随着高炉冶炼强度的提高，碳化硅在炮泥中的使用已变得不可或缺，碳化硅及其稳定的化学性质与耐高温性能对抵抗溶渣的侵蚀起到极其关键的作用，保证炮泥在下渣出来时不扩径、不喷溅，顺利出净渣铁，同时保护原泥层不受熔渣侵蚀，对铁口的维护很有好处。最后，炮泥的高温体积变化就要靠添加剂的作用了。现在普遍使用的添加剂为蓝晶石，但近几年来科研工作者研究用硅石作为膨胀剂也取得了一定的进展。蓝晶石在1200才开始膨胀，而硅石在800就开始膨胀了，而且用硅石比用蓝晶石的成本还要低，这样看硅石明显好于蓝晶石。但蓝晶石开始膨胀后，转化为莫来石，而硅石膨胀后转化为方石英，强度与耐冲刷性等其他性能明显比蓝晶石差。所以，目前炮泥生产选用蓝晶石作为添加剂的特别多，尤其适用于利用系数高、产量大、冶炼强度高的高炉出铁口。最后，值得一提的是在炮泥生产过程中，应注意原料水分的控制，因为水分不仅会造成铁口潮，而且由于水分的蒸发而造成炮泥气孔率的提高，破坏炮泥的组织结构，带来炮泥强度的下降，是非常有害的。由于炮泥使用在高炉出铁口这一联结着炉内与炉外的特殊位置，所以影响炮泥使用效果的因素也就特别多，出现铁口波动时原因也很难查找，而且由于各个高炉配置不同，也受到泥炮与开口机能力的限制。因此，我们在设计与生