高炉长寿顺行中的耐火材料研究进展

高炉长寿顺行中的耐火材料研究进展高炉长寿顺行中的耐火材料研究进展 第 1994 xxChina AcademicJournal ElectronicPublishing House All rightsreserved ki 16卷第5期xx 5月 中国冶金 China Metallurgy Vol 16 No 5 Mayxx作者简介 徐国涛 19652 男 博士 教授级高级工程师 E2mail guotaoxi hotmail 修订日期 xx202216高炉长寿顺 中的耐火材 研究进展徐国涛 武汉 钢铁公司技术中心 湖 武汉430080 摘 要 介绍了高炉出铁沟耐火材 炮 硬质压入 的研究与应用的进 展 从环保 长寿 高炉顺 的角度 给钢铁 业的工作者以借鉴 以利于 降低成本 提高高炉的利用效果 铁沟采用溶胶结合 无污染浇注 炮 采用树脂或无污染有机物结合 提高硬质压入 的抗氧化性与抗侵蚀性能是发展方向 关键词 高炉 耐火材 铁沟 浇注 炮 修补 TQ172 1 文献标识号 A 100629356 xx 0520007203Research andDevelopment ofRefractories UsedinBlast FuranceWith LongService LifeXUGuo2tao Technical Centerof WuhanIron andSteel Company Wuhan430080 Hubei China Abstract The developmentand applicationof refractoriesused iniron runner gun mudand hardextruding repai2ring materialis introduced It isshown thatusing solbond andunpolluted castableto iron runner adopting resinbondor unpollutedorganic poundbond togun mudand improvingthe anti2oxidation anderosion resistanceofhard extrudingrepairing materialare thegood waysto lowerthe costof pigiron andincrease utilizationcoefficientof blast furnace Key words blastfurnace refractory iron runner castable gun mud repairing material 高炉长寿顺 是稳定炼铁生产的基本保证 高炉建成投产后 在确保炉体耐火材 修砌质 的前提下 一代炉龄可 达15 20 炉体的长寿问题基本得到解决 保持高炉长寿顺 出铁过程要顺利 开铁口 堵铁口要稳定 炉子局 部有问题时需压入修补 这些都是必须做到的日常性工作 而有关这 些方面的研究对于高炉的日常维护是必要的 本文综合 同的报道与研究结果 介绍了铁沟 炮 压入修补 的研 究与使用情况 1 出铁沟耐火材 的研究 高炉出铁沟的工作层主要采用氧化铝 碳化硅 碳素组成的材 数百立方米容积的小型高炉 每次出铁 少 散热快 单铁口出铁 清除 残余渣铁较困难 一般采用非储铁式主沟 多采用免烘烤捣打 施工 简单 使用寿命较短 几天或十多天就需清沟重新铺沟 这类材 一般用树脂结合 在成型使用过程中产生有害气体较多 恶化 了作业环境 中型 大型高炉一般有2 4个铁口 采用储铁式主沟 主出铁沟多用 的是A12O32SiC2C质浇注 按照施工方式可分为自流浇注 快干浇 注 等类型 按照结合系统 除水 结合浇注 外 最近也多有溶胶结合 氮化物结合浇注 的报道 1 2 水 结合浇注 中温强度有降低 其 中碳素抗氧化的效果较差 使用寿命一次通铁 在8 12万t 高炉容积 越大 顶压 大 铁水的出铁冲击 也大 对沟衬的冲刷和磨损也增加 武钢开发的溶胶结合浇注 为自洁净结合浇注 采用水 结合 温度 增加 抗压强度提高 存在中温区强度损失 抗氧化性能好 自流型浇 注 的通铁 可达到15万t 而快干型的浇注 成型后1h即可脱模 快速 烘烤2 3h即可投入使用 在2200m3高炉主沟使用 经过1 2次修补后 通铁 可达到20万t 氮化物结合的主沟 有研究报道 同浇注 的性能见表1 从性能测定结果看 溶胶结合A12O32SiC2C质自流浇注 烧结致密 高 温下的抗折强度比低水 浇注 要高 且抗氧化性能亦好 因此材 在使 用过程中碳素氧化少 渣与铁水渗透破坏小 抗侵蚀性8 1994 xxChina AcademicJournal ElectronicPublishing House All rightsreserved ki 表1 研制的溶胶结合浇注 与低水 浇注 的性能比较Table1 Comparison betweenproperties ofsol2bond castableand lowcement2bond castable项目低水 刚玉浇注 溶胶结合快干浇注 溶胶结合自流浇注 体积密度 110 24h g cm 3 2 942 882 91显气孔率 110 24h 15 0014 8615 91体积密度 1450 3h g cm 3 2 902 762 88显气孔率 1450 3h 18 7120 2019 48耐压强度 110 24h MPa35 9424 3820 1抗折强度 110 24h MPa 4 683 75耐压强度 1450 3h MPa66 4159 3875 00抗折强度 145 0 3h MPa 13 3614 06高温抗折强度 1400 2h 埋碳 MPa1 412 794 46烧后 线变化率 1450 3h 埋碳 0 15 0 2 0 15抗氧化性能氧化层厚度 1450 3h mm试样厚40mm 表面 碳素氧化层厚3 10mm试样厚40mm 表面碳素氧化层厚1 5 3mm试样 厚40mm 表面碳素氧化层厚0 5 1 2mm好 能快速烘烤 产生裂纹 抗 热震稳定性优良 为评价 同材 的环保性能 对浇注 在 同温度加热后于空气中总挥发 有机物的 TVOC 作为检测比对指标和检测的依据 其检测方法是 在同一环境条件下 分别检测溶胶结合A12O32SiC2C质 浇注 与水 结合A12O32SiC2C质浇注 遇热所释放的TVOC含 用PGM27240TVOC测定仪测定室内空气中的TVOC浓度作为背景 分别测 试两种产品加热后释放的总挥发性有机物 TVOC 在空气中的浓度值 取其1min的平均值减去背景值作为产品释放有毒气体的贡献值 测试样本采取随机抽样 设定温度500 600 800 时加热测试 同样条件测试对比样结果见表2 溶胶结合A12O32SiC2C质浇注 遇热所释放的TVOC含 低于常用的水 结合A12O32SiC2C质浇注 遇热所释放的TVOC含 加热800 后有害气 体排放 减少率为94155 这些改进有利于改善炉前的作业环境 表2 同种类的主铁沟浇注 的环保性能指标Table2 Index ofenvironmental protectionfor differentkinds of mainironrunnercastables测试样品TVOC浓度设定温度500 600 80 0 感观Q2 mg m 3 0 291 861 05加热无烟Q1 mg m 3 4 898 4619 27加热有浓烟P 94 1078 0094 55平均值88 9 注 P Q1 Q2 Q1 100 P为溶胶结合A12O32SiC2C质浇注 释放TVOC减少率 Q1为水 结合A12O 32SiC2C质浇注 释放TVOC浓度值 Q2为溶胶结合A12O32SiC2C质浇注 释放TVOC浓度值 2 炮 的研究 炮 同时具有堵塞出铁口及同时保护炉壁和炉缸的机能 要维持高炉顺 高产 确保稳定操作的关键是出铁口的深度 炮 使用适当 出铁口的深度就会延长 其深度越深则出铁状态就会越 稳定 同时对炉缸也起到较好的保护作用 早期的炮 多用矾土或粘土类骨 结合粘土 焦炭与水的混合物 后 来逐步使用非水系的煤焦油结合剂 高性能的煤焦油系炮 材 是伴随着高炉的大型化 高压化而来的 对 出铁口堵塞的坚实性和出铁时的耐侵蚀性要求越来越高 开始采用Si O22Al2O32SiC2C系炮 材 采用叶蜡石 粘土 碳化硅 焦炭等原 同焦油混练 为了改善炮 产品性能 进一步提高其强度及耐侵蚀性 采用刚玉 金 属硅 绢云母粉或氮化硅铁等材 并有树脂结合炮 的应用报道 3 同组成与性能的炮 技术指标见表3 表3 同体系的炮 材 的组成与性能Table3 Composition andproperties ofdifferentkindsoftap gunmud材质成分和性能混合系Al2O32SiO22SiC系焦油系焦油系高铝2 SiC树脂系w Al2O3 56 2630137w SiO2 10 95122823w SiC 10 70141316w F C 14 80192227w Si3N4 4 36 体积密度 g cm 3 1 971 601 74压缩强度 MPa1701119 4主要用途炉内容积3000 50 00m3 高压用 炉内容积3000 5000m3 高压用 炉内容积500 3000m3 低压用 炉内容积1500 3000m3 低压用 中国冶金 第16卷第 1994 xxChina AcademicJournal ElectronicPublishing House All rightsreserved ki 炮 要做好 仅要考虑组成 成分 性能的要求 还要 多地考虑生产 环境与条件 同的高炉对炮 的要求也各异 就是同一高炉在 同时期对炮 的要求 可能也 一致 因此需根据 同的情况分别处 如开炉初期 要从维护铁口的深度 稳定出铁操作的角度考虑 这时 的强度要求高一些对铁口的维护和炉缸的保护有利 在稳定铁口深度 的同时 又要利于铁口的开口作业 需根据 炮及开孔机的性能综合考 虑炮 的性能设计 为了减轻出铁作业劳动强度 减少炮 消耗 需妥善考虑出铁的周期 以降低成本 国内外对树脂结合的炮 都做过研究与应用 目前树脂与焦油混合的 结合剂仍优于单一的树脂结合剂 树脂 好的完全取代焦油 且应用良 好 需进一步研究 而环保型有机物结合的炮 已有应用研究的报道 3 硬质压入 的研究 硬质压入修补 的主要原 采用焦宝石 刚玉 碳化硅 碳素材 如 果用水性结合剂 则对中小型高炉较适用 而大型高炉为了确保安全 高效和提高修补 的利用效率 多采用酚醛树脂结合剂 安全稳定 以提高其修补效果 影响高炉压入 应用效果的主要因素有 材 应具有良好的流动性 进入炉内过程中 凝固 材 应与基体具有良好的粘结性能 抗渣 铁侵蚀性能优良 高温下具有良好的热稳定性能 开裂 针对上述因素 研制的硬质压入 主要原 粒度分别为3 1mm 1 0mm 及小于0 076mm的细粉 且加入了碳化硅 碳素石墨材 以增加其耐 磨损与热稳定的性能 研制的硬质压入修补 指标见表4 硬质压入 的关键是结合剂树脂的选择 树脂既要在管道内输送 又要起到结合剂的作用 烧结后还要形成致 密的结构 对于酚醛树脂 其溶剂主要为丙酮 酒精 二丁脂 二辛脂等 但酒 精为 燃 爆物质 因此采用高沸点的溶剂作为稀释剂 改性表4 研制的硬质高炉压入修补 性能与组成Table4 Composition andproperties ofrepairingmaterials developed项目压入修补 体积密度 200 24h g cm 3 1 59体积密度 1000 3h g cm 3 1 75耐压强度 200 24h MPa34 85耐压强度 1000 3h MPa 12 35w C 20 48w Al2O3 35 80流动性 加低温固化剂 300 以 下具有良好的流动性能酚醛树脂作为硬质压入修补 的结合剂 4 结 语 高炉长寿顺 中的耐火材 无论是出铁沟耐火材 炮 还是压入修 补 都有一个逐步改进的过程 现阶段有些材 仍在使用焦油 沥青 树脂等有机的有害物质 但随 着环保要求的提高 必然要求改善材 的组成 以利于人体健康 另外 从降低成本和提高工效的角度考虑 应在某些材 的预组装 施 工设备的机械自动化方面做深入细致的研究 因为某些材 的施工方 法的细微改进 也可在很大程度