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大、中、小型高炉应分别采用哪种性能指标的铁沟耐火浇注料v

铁沟耐火浇注料一般为超低水泥耐火浇注料,也有用低水泥或无水泥耐火浇注料的。 在国内外,高炉出铁沟也有用自流耐火浇注料、现场无搅拌耐火浇注料、掺加有机抗爆剂耐火浇注料和免烘烤耐火浇注料等,其特点是施工方便和烘烤安全。
高炉出铁沟是高温铁水或熔渣流经的通道,其耐火衬里应具有下列特性:
(1)耐铁水和熔渣的侵蚀和冲刷能力强;
(2)抗热震性好,重烧体积变化小;
(3)抗氧化能力强;
(4)容易施工,可快速烘烤不爆裂,便于修理和拆除;
(5)使用时,不产生有害气体,不粘渣铁,寿命长。
 这几个特性是相辅相成的,应互为兼容。
我国高炉出铁沟过去一般用黏土熟料、焦粒、软质黏土和焦油沥青捣制而成,通铁量少,修补频繁,劳动强度大,污染环境;后来,采用AI2O3-SiC - C质捣打料,通铁量显著提高,但劳动强度大;到80年代后期,开发了 AI2O3- SiC - C质超低水泥耐火浇注料。该类浇注料一般用致密白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉、优质高铝熟料、碳化硅和鳞片石墨等材料,再掺加超微粉、结合剂和外加剂配制而成。其性能,见表1。表中,高中档产品适用于大、中型高炉出铁沟,中低档产品则适用于中、小型高炉出铁沟或渣沟。
化学成分基本相似,但性能有较大区别。高档品的主体材料为电熔致密白刚玉,中档品的为电熔棕刚玉,低档品的则为优质烧结矾土熟料;随着加热温度的升高,各档次产品的强度也随之增大,与其烘干强度相比,一般提高1~3倍。
铁沟耐火浇注料系致密型材料,生产工艺要求筑村后应快速烘干,以满足高炉出铁的需要。因此,在耐火浇注料中,必须掺加快于剂或防爆剂,以适应快速烘衬的要求。快干剂主要有铝粉和乳酸铝等,防爆剂主要有聚苯乙烯纤维和炭纤维等。在国内外,应用最多的为金属铝粉。应当指出,铁沟料中添加快干剂和防爆剂后,可做成免烘烤铁沟料。
掺加铝粉的铁沟耐火浇注料,与水混合后发生放热反应,生成氢氧化铝凝胶并逸出氢气。其反应式如下:
2Al + 6H2O→2Al( OH )2 + 3H2↑
当反应中有氢氧根同时存在时,将会生成复合离子,使产物具有可溶性并加速其反应:
Al(OH)3 + OH- →〔〔Al(0H)4〕-
浇注料养护时间与其发热和脱水的关系。
浇注料成型后4h左右,铝粉与水开始反应,在5 ~6h时反应剧烈,放热较多,使料温达到70℃左右。同时,产生的大量氢气逸出,使料的脱水加快,养护10h,水分脱掉约为17%,可使烘烤时间缩短。又由于氢气的逸出,使浇注料内部形成均匀的微小开口气孔,有利于浇注料中的水分畅通排出。因此,掺加铝粉的铁沟浇注料,可实现快速烘烤而较少发生爆裂现象。
浇注料未加铝粉的浇注料,100nm的气孔较多,1000 ~ 5000nm的气孔较少,掺加铝粉的浇注料,前者显著减少,后者明显增多,即微小的气孔增加,有利于水分的排除。
掺加铝粉的铁沟耐火浇注料,其透气度比未加铝粉的提高几十倍,因此有利于快速烘烤干燥;同时,铝粉与水作用产生放热反应,将促进超微粉、黏土凝聚结合的发展,从而提高其强度。Al(OH)凝胶的产生,也对强度有重要作用。另外,为了提高铁沟耐火浇注料的中温强度,还掺加0.7% . 1.5%的中温增强剂,使抗折强度提高近一倍。这样,该种浇注料方可满足高炉出铁沟1000 ~1500℃的反复作用,而沟衬不发生开裂和剥落,从而提高其使用寿命。
应当指出,在AI2O3 - SiC- C质超低水泥耐火浇注料中,掺加铝粉,不但起防爆和增强的作用,而且起防氧化的作用。掺加铝粉时,应根据基质料的具体情况,合理选择铝粉的品种、细度及其用量,同时应与养护温度相适应。否则,将造成不利后果,甚至带来灾难性的事故。例如,铝粉用量多,养护温度高,铝粉与水反应产生大量氢气,来不及排除时,将使衬体发生裂缝或爆炸塌落。
进入20世纪90年代,铁沟耐火浇注料有了重大发展,主要表现是品种多样化,能满足现代大、中、小型高炉出铁沟的需要;质量上有较大提高,特别是烘干强度提高显著,其他性能也有明显改善。其主要技术措施是,采用复合的高效减水剂和超微粉,掺加金属硅等外加剂,严格控制骨粉料的质量及级配等。
烘干强度有较大提高,烧后线变化一般呈膨胀状态,即或是收缩,其值也是较小的。
在中、小型高炉出铁沟上,一般采用传统的沟料捣制较多,也有用Al2O3 - SiC - C质捣打料的。Al2O3 -SiC-C质捣打料的主体材料为电熔棕刚玉和优质高铝矾土熟料等,使用寿命比传统沟料的提高较多,但施工劳动强度大。因此,在中、小型高炉出铁沟和出渣沟上,正广泛推广铁沟耐火浇注料。
中型高炉出铁沟用的耐火浇注料,其主体材料为电熔棕刚玉和优质高铝矾土熟料,并掺加超微粉、结合剂及外加剂等。该类浇注料的性能和使用部位。
小型高炉出铁沟用的超低水泥耐火浇注料,其主体材料为优质高铝矾土熟料或黏土熟料。为了提高抗渣性,在基质料中掺加电熔棕刚玉粉或氧化铝粉。耐火骨料最大粒径为10mm,一般用量为68% ~70%;耐火粉料用量为5% ~12%,且不得用黏土熟料作耐火粉料;SiC用量一般为5% ~15%,碳的用量为2%~5%;活性SiO2或a - Al2O3超微粉用量为4%~ 6%;软质黏土用量为3%~ 5%;铝酸盐水泥用量为1% ~ 3%;高效分散剂用量一般为0.2% ~0.4%,水用量为5% ~7%。同时,应掺加快干剂和中温增强剂,以利于快速烘烤沟衬和提高其使用寿命。
化学成分与大、中型高炉出铁沟浇注料的基本相似,由于主体材料品级和质量上的差异,其性能明显下降。即或如此,该类浇注料也能满足小型高炉出铁沟的需要,并且施工方便,价格低廉,能延长其寿命。
铁沟耐火浇注料是高技术耐火浇注料,其配制工艺讲究,性能优良,可显著提高沟衬的使用寿命。关键问题是,必须严格控制施工水用量,精心操作,精心烘烤,精心维护,方可达到预期的目的。


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