攀鋼高爐免烘烤鐵溝細絲白粉的研制

1高爐出鐵溝生長技術(shù)的研究隨著現(xiàn)代路橋的大規(guī)模設(shè)計、長期設(shè)計、鐵路運行時間的延長以及占地面積的增加，路橋的鐵路運輸條件惡化，加速了槽閥侵蝕。鐵槽的長度直接關(guān)系到大型機械的正常生產(chǎn)率。國內(nèi)多數(shù)高爐出鐵溝搗打料由于含有較多的結(jié)合水,在烘烤和使用過程中易產(chǎn)生裂紋,由于裂紋的擴展,造成渣鐵進入空間,加速了溝襯的蝕損速度。還由于烘烤時間長等諸多因素影響,難以滿足高爐生產(chǎn)的需要,為適應(yīng)現(xiàn)代化高爐出鐵溝日益苛刻的使用條件,提高出鐵溝使用壽命,降低耐火材料消耗和工人勞動強度,各國對高爐溝襯材質(zhì)、種類以及施工方法十分關(guān)注,廣泛開展了高爐鐵溝用耐火材料的研制工作,國外先進工業(yè)國家高爐出鐵溝推出了第二代超低水泥澆注料,并用高級材料噴補鐵溝等技術(shù)措施,使高爐出鐵溝達到了長壽化,通鐵量達20萬噸以上。攀鋼煉鐵廠自1971年以來,對鐵溝料進行了由碳素溝料到低檔的礬土-SiC-C質(zhì)溝料以及主溝采用河南溝料,彎溝采用低檔次溝料的技術(shù)措施。1995年以后又對高爐用溝料進行了材質(zhì)的改進,雖然使用壽命在由低向高往前發(fā)展,但在冶煉條件日益苛刻的條件下,特別是連鑄投產(chǎn)以來,鐵溝料使用壽命低的矛盾十分突出。2001年下半年冶材公司、煉鐵廠著手開展了鐵溝料的研制工作,通過半年來對鐵溝料的燒結(jié)性、抗渣性、耐沖刷性以及燒后耐壓強度、使用性能的研究,研究出了符合攀鋼現(xiàn)階段使用要求的剛玉-SiC-C質(zhì)的高爐免烘烤鐵溝搗打料,主溝使用壽命達6～9天,跨入國內(nèi)鐵溝料長壽化的行列。2開發(fā)過程2.1烘烤時間和時間攀鋼目前使用的鐵溝搗打料是由剛玉、礬土、粘土、碳化硅以及焦碳、瀝青等原料加水混合攪拌而成。由于有水的存在,在實際使用中必須經(jīng)過一定時間的烘烤后才能用于出鐵,存在以下問題:1)烘烤時間長,烘烤不適還會產(chǎn)生裂紋。2)抗氧化性能差,出鐵溝搗打料主要以Al2O3-SiC-C質(zhì)為主,在使用中碳的氧化,降低了鐵溝搗打料的強度,削弱了抗鐵水的沖刷能力。3)由于搗打料是以瀝青作結(jié)合劑,烘烤時冒黃煙,污染環(huán)境,且對職工身體有害。4)使用壽命短,修補和墊溝時間多,勞動強度大。耐火材料消耗高。2.2材料清理造成的損害1)攀鋼用的礦石成份和國內(nèi)外的礦石成份不一樣。攀鋼煉鐵渣量多、易粘溝,清理時易造成溝襯損壞。2)受流動的渣鐵沖刷和化學(xué)侵蝕及滲透。3)間歇式出鐵溫度的急劇變化,熱震以及初次出鐵的溫度的急劇升高引起材料爆裂。4)出鐵后的清渣打水,加速了耐火材料的開裂、松散、剝落和損毀作用。2.3高溫熔渣/鐵水粉體系1)具有優(yōu)異的抗爆裂性能2)具有良好的熱震穩(wěn)定性和抗氧化性3)具有抗高溫熔渣、鐵水的熔蝕和沖刷性能。不侵潤、不粘附渣鐵。4)適合的體積密度、氣孔率、冷態(tài)和熱態(tài)強度、燒結(jié)性能好。5)在生產(chǎn)、施工和使用中不產(chǎn)生有毒氣體,不污染環(huán)境,對職工身體無害。2.4原材料的選擇2.4.1樹細粉和骨料細粉的al2o3含量鐵溝料的高溫性能主要取決于采用骨料和細粉的Al2O3的含量,本課題選用Al2O3含量大于90%以上的棕剛玉和Al2O3含量大于85%以上的特級礬土為骨料和細粉。2.4.2硅碳化合1碳化硅的粒度分布加入碳化硅,可提高鐵溝料的抗熔渣侵蝕,耐沖刷、抗熱震等性能。研究結(jié)果表明,出鐵溝性能和使用壽命很大程度上取決于碳化硅的純度和粒度分布,粒度分布比其純度更為重要,碳化硅的粒度分布越寬,其襯體的抗渣性和抗?jié)B透性越好。本次試驗選用的碳化硅粒度小于0.088mm和0.5mm兩級,二者比例為3∶1。2碳化硅加入量碳化硅的加入量視對料性能的要求,可在一定范圍內(nèi)波動。一般在8～20%范圍內(nèi),增加碳化硅加入量有利于提高鐵溝料的抗侵蝕性。通過試驗認為加入13～18%較為適宜。2.4.3加入適當(dāng)?shù)母邷卦趧傆?碳化硅-碳質(zhì)溝料中加入了一定量的粘土等原料,經(jīng)高溫使用后會產(chǎn)生較大的收縮而導(dǎo)制裂紋,在配料中加入適當(dāng)?shù)脑诟邷叵驴僧a(chǎn)生膨脹的原料,可以抵消其收縮。在硅酸鋁系原料中具有受熱膨脹的原料很多,如莫來石、藍晶石、葉臘石等,從料的匹配性能及使用效果考慮,加入了A類膨脹劑。膨脹劑的性能主要取決于原料的純度和顆粒的大小。隨著雜質(zhì)含量的增加、顆粒度減小,膨脹值有所降低,我們?nèi)∑淞６葹?～3mm以下的顆粒。2.4.4搗打結(jié)構(gòu)劑的選擇含碳耐火搗打料用的粘合劑,主要有粘土、磷酸、磷酸鋁、樹脂和瀝青等,用量一般為1.5～8.5%,添加劑有表面活性劑,可增強碳素材料與粘合劑的親合力,便于搗打結(jié)實。用酸性粘合劑時,應(yīng)加草酸抑制劑,緩解酸與金屬鐵的反應(yīng),延長搗打料的保存期。根據(jù)攀鋼煉鐵用溝料實際考慮,搗打料要有較高的低、中溫強度,選用了專門配制的改性酚醛樹脂溶液。它與氧化物發(fā)生聚合作用,形成較強的結(jié)合,使溝泥具有較高的強度,抵抗高溫渣鐵熔體的沖刷和侵蝕。因此,改性樹脂液是免烘烤鐵溝搗打料的優(yōu)良結(jié)合劑。2.4.5添加金屬物對鐵溝料高溫和耐折強度的影響適當(dāng)加入與氧親合力大于碳的金屬Si、Al、Mg等,可在使用過程中減緩和防止碳氧化。在鐵溝料研制過程中,進行了添加以上金屬物的試驗,其結(jié)果表明,添加金屬B的鐵溝料,高溫耐壓強度和抗折強度高。比原來沒有加B金屬的強度提高一半以上。說明金屬B的加入能提高鐵溝料的抗氧化性能,從而提高了鐵溝料的抗渣鐵侵蝕的能力。3材料3.1主要原材料的化學(xué)組成3.2免烤鐵溝材料的化學(xué)組成4結(jié)合劑的用量鐵溝料在泥碾機中進行混練,當(dāng)加完顆粒料后,加入一半用量的結(jié)合劑,把顆粒料潤濕后,最后加入剩下的一半粘合劑?？偦炀殨r間為10～15分鐘。4.1免烤鐵溝材料的典型制備4.2修補鐵水落點處以上配方于2001年8月1日在三高爐主溝上使用,8月6日對鐵水落點處出現(xiàn)的有200mm寬、500～600mm長、100mm深的坑,進行了修補。于8月10日溝撤換,全程共使用9天,在使用過程中,鐵溝表面光滑,不粘鐵、溝襯強度好。4.3高礦墊溝墊溝試驗2001年10月15日白班在煉鐵一高爐鐵水主溝上使用,使用溝料5.8噸。鐵口前溝底搗打厚度15cm,壁厚為20cm。中段溝底搗打厚度22cm,壁厚為25cm。為了安全起見,夯打結(jié)實后烘烤5分鐘投入使用,到10月20日白班對鐵水落點附近溝底、溝壁進行了修補,于10月23日結(jié)束,共計8天,通鐵量為2.1719萬噸。2001年12月2日白班在煉鐵一高爐主溝上第三次使用,使用溝料5.2噸,主溝前段溝底搗料厚庶16cm,壁厚為22cm,主溝中段溝底搗打厚度為14cm,壁厚為22cm,夯打結(jié)實后,烘烤5分鐘投入使用,主溝工作正常至12月2日白班第一次鐵休風(fēng)。主溝無破損,由于處理鐵口下方爐皮時將鐵口前長1.8m,寬2.0m清除。送風(fēng)前新墊溝料2.0噸,經(jīng)過修補到新墊主溝,正常工作至12月12日中班第48272次鐵重新墊溝,試驗期間6天主溝未修補,第7天對主溝中段處溝底、溝壁進行修補,用料250公斤左右,使用結(jié)束通鐵量為2.523萬噸。以后,相繼在二高爐、三高爐、四高爐正常使用,由于墊溝料較試驗時少,只有3～4噸溝料。卻能達到滿足使用6天不修補的效果。結(jié)束了以前三天墊一次溝的歷史,使攀鋼鐵溝跨入了國內(nèi)長壽命鐵溝料的行列,滿足了目前攀鋼高爐強化冶煉生產(chǎn)的需要。5經(jīng)濟效益和社會效益1.研制生產(chǎn)的以剛玉、特級礬土、SiC為主要原料