高炉出铁沟是引导高温铁水和熔渣的通道，出铁沟用耐火材料由于熔损、化学侵蚀以及磨耗受到损伤。如果该损伤发康到一定程度，必须进行修补。
在出铁沟的修补中，从降低成本考虑，一般采用减少材料使用量的部分修补。作为修补用材料，希望选择可简易修补、修补时间短、且耐用性良好的材料。
出铁沟的使用周期，一般是两条出铁沟交替使用，出铁结束的铁沟，应进行点检，确认铁沟的损伤部位。发现有部分损伤时，也有在下次出铁前进行紧急修补的情况。此时，需要将铁沟快速修补到可使用的状态，如果到下次出铁时不能完成修补工作，就需要变更出铁计划。因此，修补附间的长短对高炉操作有很大影响。现在，出铁沟修补使用的材料多种多样。表1是各种材料的特征及评价。这次开发了具有良好性能的千捣打料，作为出铁沟修补材料。干捣打料是添加特殊溶液；使其具有坚固性的粉末料。该材料的特征如下。
1)具有充分的坚固性，所以不需要模具就可以施工。
2)材料生产时加水混合，所以在现场不需要混合作业和施工设备。
3)含水分极少，因具有抗爆裂性的组织，仅在预热工序就可以脱水。
4)耐蚀性高，所以耐用性良好。
本文评价了干捣打料的特性，并与形态不同的材料进行了性能比较。
2试验方法
2.1干捣打料特性的评价
2.1.1试验用料
表2是试验用干捣打料的组成、使用溶液的种类以及黏度。材质选择了一般用于出铁沟修补的Al2O3-SiC-C材质。添加在粉末中的溶液使用水、硅酸系溶液和磷酸系溶液，硅酸系溶液和磷酸系溶液选择了不易与SiC等杂质反应、pH值接近中性的溶液。此外，各溶液的黏度用水和有机质增黏剂调整，添加在粉末中的溶液量为固定体积V%(1.5≤V≤5)。用艾里奇式搅拌机将粉末和各溶液混合3min后制备成试样。
2.1.2坚固性评价
施工时，干捣打料具有坚固性的特征。为了获得该性能，进行了选择添加溶液的试验，图1是坚固性试验示意图。将试样用6.9MPa压力成型为050mm×50mm的圆柱状，冲击装置采用JISR2521.规定的流动稠度试验台。对试样施加冲击，测定试样上部面积破损到一半的冲击次数，以此来评价坚固性，直到破损的冲击次数越多，坚固性越好。将该试验中坚固性最好的试样，作为干捣打料用于以后的试验。
2.1.3干燥性评价
干捣打料具有不易爆裂的特征。设定实际高炉出铁沟的预热工序，进行干燥试验，评价了不易爆裂性，图2是干燥试验示意图。向模具内浇注干捣打料，周围覆盖隔热料。将试样用850℃×3h单面加热，再现出铁沟的预热工序，用测定试样内部温度来确认试样的脱水。目测确认加热对试样的影响(爆裂等)，在100mm、200mm、250mm和300mm的位置测定试样的内部温度。
2.2干捣打料与形态不同材料的性能比较
2.2.1强度和气孔率测定
表3是测定的各材料的构成和试样的制备。粉末料如不加热就不能成型，所以全部试样用300℃(氧化气氛)×3h进行预烧成。然后，用1450℃(还原气氛)×3h烧成后，测定弯曲强度和气孔率。全部试样，在各材料形态所需的原料(如浇注料是高铝水泥，捣打料是黏土等)和粒度构成一致之外，尽量使化学组成一致，并进行比较。
2.2.2耐蚀性比较试验、SEM观察及EDX分析耐蚀性试验用试样是用上述预烧成的各试样制备。试验采用转鼓式旋转侵蚀试验法，侵蚀剂采用高炉渣(C/S=1.25)，进行了(1575±25)℃×15h的试验。用试验前后试样的厚度变化评价了耐蚀性。还用扫描电子显微镜(SEM)观察了试验后试样的显微组织。并用能量分散型元素分析装置(EDX)进行了成分分析。
3试验结果及分析
3.1干捣打料的特性评价
3.1.1坚固性评价
进行了干捣打料各试样直到破损的冲击次数试验，结果表明，试样S1冲击次数最少，试样P3冲击次数最多。故认为，试样P3的坚固性最好。
研究了干捣打料各试样添加溶液的黏度与冲击次数的关系。结果是，在同类溶液中，黏性越高的材料，坚固性越好。据此认为，溶液的黏性有助于材料的坚固性。在溶液种类中，如果用同样黏度进行比较，磷酸系溶液与其他溶液相比，材料的坚固性好。所以，认为在相同黏度时，也有最佳的溶液。综上所述，溶液的性质影响材料的坚固性，这次试验使用的溶液中，最适合干捣打料的溶液是试样P3使用的黏性高的磷酸系溶液。
3.1.2干捣打料干燥性的评价
加热中干捣打料内部温度的变化显示，在距加热面300mm时，3h后达到了106℃。对加热后试样的目测确认，没有由于爆裂和水蒸气压产生的裂纹。
如出铁沟的预热工序为3h，在该工序内完全可以脱水。观察试验后的试样，没有发现由于水蒸汽压产生的裂纹，具有良好的组织。可以确认没有发生预热时快速加热和高温气氛导致的材料爆裂现象。之所以没有发生爆裂是因为，干捣打料与浇注料等相比，气孔率高，水蒸气容易通过。
3.2干捣打料与形态不同的材料性能比较
研究了各材料弯曲强度与气孔率的关系，以及各材料的侵蚀厚度与气孔率的关系。研究结果显示，气孔率越高，弯曲强度和耐蚀性越低，且与材料形态无关。但是，干捣打料和粉末料，尽管气孔率高，但呈高耐蚀性。原因是这些材料无水泥。在此，分析了耐蚀性试验后干捣打料试样呈高耐蚀性的机理。观察了浇注料和干捣打料耐蚀性试验后试样渣和试样界面的SEM图及Ca元素图，在浇注料的SEM图中，虽很难判断出渣与试样的界面，但从Ca元素图可以判断出渣与试样的界面。在干捣打料的SEM图中，从组织状态的差异可以判断出具有致密组织的渣与具有多孔组织的试样界面。这点从Ca元素图中也可以明确判断出。
综上所述，推测粉末状的材料，即干捣打料和粉末料，虽具有气孔率高的组织，但在与渣接触的部分，生成材料和渣的混合层，该混合层抑制了渣浸润，提高了耐蚀性。
3.3耐蚀性比较试验
各材料耐蚀性试验的结果是，干捣打料的耐蚀性比浇注料差，但比其他各材料的耐蚀性优越。
4实际应用评价
表4是将干捣打料用于某厂出铁沟修补的案例，获得了多个部位应用的实绩。此外，根据各出铁沟侧壁部位不需要模具浇注这一点，认为在修补，出铁沟时，干捣打料具有充分的坚固性。而且，使用时没有发现由于蒸汽爆裂和水蒸汽压产生的裂纹。在耐用性方面，干捣打料也获得了满意的结果。
5结论
作为具有良好性能的出铁沟修补用新材料，开发了干捣’打料。评价了干捣打料的性能，并与形态不同的材料进行了比较，得出以下结论。
1)干捣打料中添加的溶液黏性越高，材料的坚固性越好。在溶液的种类中，发现了对材料坚固性最适合的溶液。
2)确认在出铁沟预热工序中，干捣打料可以脱水。观察试验后的试样，没有发现由于水蒸气压产生的裂纹，预热时的快速加热和高温气氛也没有引起材料的爆裂。
3)干捣打料虽然具有气孔率高的组织，但起耐蚀性高。推测其原因是，在渣和材料的界面生成混合层，该混合层抑制了渣的浸润。根据该概理，推测除了浇注料之外，与形态不同的材料相比，均可以提高耐蚀蛀。
4)经过实际应用证明，开发的干捣打料具备了满定出铁沟修补料的性能。
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