泥套泥的应用研究

摘要：本文研究了减水剂、保湿剂和焦粉加入量对高炉出铁口泥套泥性能的影

响，探讨其能改善出铁口泥套泥使用性能提高其使用寿命的方法与途径。结果表明减水剂的加入能够有效减少泥套泥中水的加入量，能降低泥套泥的烘烤时间，而不影响泥套泥的使用，对提高泥套泥的使用性能有一定的促进作用；保湿剂的使用能够减少成品的水分蒸发，延长泥套泥的存放时间；焦粉不能起到改善泥套泥使用性能的作用，因此泥套泥中不宜添加焦粉。综合试验结果我们对原有的配方进行了改进，改进后的泥套泥产品使用寿命得到明显提高，从原来的一个班提高到两个班。

关键词：泥套泥 出铁口 高炉 1、引言

攀钢本部冶炼钒钛磁铁矿大型高炉为五座(1200m×3、1350 m×1、2000m×1)，2000年以来，高风温、大风量、大喷煤、大富氧、精料等强化手段全面用于生产后，炉内操作技术不断优化[1]。提高了高炉的冶炼强度，促进了高炉的技术经济指标优化。铁口在高炉生产过程中经常受开铁口机、泥炮机等外力冲击，并且温度变化剧烈，渣铁对耐火材料的冲刷、侵蚀非常严重，因此它是高炉生产过程中的薄弱环节。铁口的工作状态直接影响到高炉炉缸的工作状态[2]，以及高炉的顺行情况，因此铁口工作状况的优劣会对铁厂的正常生产有着很大的影响。炼铁高炉出铁口在使用一段时间后，受建设质量、生产操作和材料性能等因素的影响，铁口部位均会出现不同程度的内衬剥落，使出铁口呈喇叭口状，从而导致高炉炉前操作环境恶化，铁口堵口困难、炮泥用量增大，直接影响高炉的正常生产和使用寿命。铁口泥套泥的应用有效改善了高炉出铁口的使用寿命，为了确保高炉生产的正常进行和现场环境的安全，采用捣打的方式对出铁口部位进行修复和维护。

攀钢高炉由于大多是单铁口的，出铁口的休整时间短，对出铁口耐火材料的

要求较高，我们采用泥套泥捣打料进行修补，其优点是修补后能够快速投入使用，烘烤时间短。因操作环境恶劣、开口机的撞击、铁水的冲刷等原因造成泥套泥的使用寿命短，因此提高泥套泥的使用寿命已成为当前必须解决的重要问题。本文研究了减水剂、保湿剂和焦粉加入量对出铁口泥套泥的性能指标的影响，探讨其能改善出铁口泥套泥使用性能的方法与途径，提高泥套泥的使用寿命。

2、实验过程与原理

2.1 出铁口用泥套泥的使用条件

高炉出铁口在铁水的周期作用下，使用条件十分苛刻。因此，泥套泥的性能必须满足如下要求：①高温力学强度高，具有优良的高温耐磨性；②耐熔渣的化学侵蚀性能好；③具有良好的抗热震稳定性；④能快速烘烤而不炸裂；⑤施工性能良好，对环境污染小。⑥与旧材接着性好，可实现快速烘烤。⑦抗冲刷、抗侵蚀性好，解体方便。

2.2 实验原料

采用棕刚玉为主要原料，其强度高、硬度大、抗冲刷，有利于泥套泥抗冲刷性能的提高；碳化硅原料耐磨性和耐侵蚀性好、高温强度高、热膨胀率低、热震稳定性好，有利于泥套泥抗侵蚀性和热震性能的提高。实验用主要原料有棕刚玉、碳化硅、沥青、白泥、石英等外加其它一些添加剂，表1列出了主要原料的一些理化指标。

表1 实验用主要原料的理化指标

名称 Al2O3,％ Fe2O3,％

棕刚玉 ≥95 ≤1.0 97SiC — —

2.3 粒度组成及配比

SiC,％

— ≥97

合理的粒度组成是配制高性能泥套泥捣打料的关键[3]，根据最紧密堆积原理，选择了多级连续级配进行配料，最大临界粒度我们选择为3mm。合适的细粉量是制品获得致密结构和充分烧结的主要保证，根据大量的实验结果，参考了弗纳斯致密颗粒分布曲线，考虑了材料的施工性能，我们选择的颗粒与细粉的比例为70:30。

2.4 实验方法

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根据不同的试验目的，将原料按照不同的配方进行称量配比，加水搅拌均匀后，制成50mm×50mm×50mm的试样。把试样放入烘箱中，在200℃下保温半小时，待冷却后脱模。对试样分别进行1000℃保温3h热处理和1300℃保温3h热处理，然后按照国家标准分别检测试样的体积密度、气孔率、强度和烧后强度及线变化率等指标。

3、实验结果分析讨论

3.1 焦粉的添加对泥套泥的影响

50452.12.0气孔率/%353025200C/30mino 1000C/3ho 1300C/3h 200o体积密度/g/cm3401.9C/30mino 1000C/3ho 1300C/3h 200o1.8a369121.703b6912焦粉含量/%焦粉含量/%-0.2-0.3-0.487线变化-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9024C/3h 1300C/3h 1000oo耐压强度6543C/30minoC/3ho 1300C/3h 200 1000oc6810122d03焦粉含量%焦粉含量% 6912

图 3.1不同温度处理下的泥套泥的气孔率(a)、体积密度(b)、线变化(c)、耐压强度(d)随焦粉加入量的变化关系

为了改善泥套泥的使用性能和降低其生产成本，我们将一定量的焦粉加入到泥套泥中。在不改变其它实验条件的情况下，只改变焦粉的加入量，我们做了三组实验分别检测它们的气孔率、体积密度、线变化、耐压强度。图3.1为不同温度处理下的泥套泥的气孔率(a)、体积密度(b)、线变化(c)、耐压强度（d）随焦粉加入量的变化关系图。从图3.1(a)中可也看出随着焦粉含量的增加，试样的气孔

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率呈减小的趋势，从图3.1(b)中可也看出随着焦粉含量的增加，试样的体积密度逐渐增加，图3.1(c)中显示随着焦粉含量的增加，试样的收缩率也在增大，且高温处理后的收缩幅度较大，这不利于泥套泥的使用。图3.1(d)中显示随着焦粉含量的增加，试样的中低温强度有所增加，但是高温强度却逐渐降低。因此综合考虑泥套泥中不合适添加焦粉。

3.2 保湿剂对泥套泥的影响

0.0a 1000 1300ooC/3hC/3h181614-0.1b线变化率C/30mino 1000C/3ho 1300C/3h 200o耐压强度1234-0.2121086-0.3-0.4保湿剂加入量%41

保湿剂加入量%234

图3.2 不同温度处理下泥套泥的线变化率(a)、耐压强度(b)随保湿剂加入量的变化关系

泥套泥由于其使用量较小，每次生产的量都要存放较长时间才能用完，因此如何保存泥套泥而不使其性能下降也是研究的重点。泥套泥长时间存放主要是水分的蒸发而使其结块变硬，影响其使用。现在车间采用保鲜膜将泥套泥成块包装的方法来阻止水分的蒸发，这种方法虽然能很好的解决水分蒸发的问题，但是在生产上给工人带来了较大的劳动强度，不利于车间的整体生产。因此我们想通过在泥套泥中添加保湿剂的方法来延长其保存时间。图3.2为不同温度处理下泥套泥的线变化率(a)、耐压强度(b)随保湿剂加入量的变化关系曲线图，图3.2(a)显示出随保湿剂的加入量增大，试样的收缩率总体呈上升趋势。从图3.2(b)中可以看出随保湿剂的加入量不断增加，试样的耐压强度有所降低。综合考虑添加少量的保湿剂对泥套泥试样的性能影响不大，但是能提高泥套泥的储存时间。

3.3 减水剂对泥套泥的影响

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-0.2-0.4-0.6aC/3ho 1300C/3h 1000o12.010.59.0bC/30minoC/3ho 1300C/3h 200 1000o线变化率/%耐压强度0.00.10.20.30.40.5-0.8-1.0-1.2-1.4-1.67.56.04.53.00.00.10.20.30.40.5

图3.3不同温度处理下泥套泥的线变化率(a)、耐压强度(b)随减水剂加入量的变化关系

减水剂/%减水剂%减水剂的加入可以有效的减少产品中水的加入量，充分分散超微粉．并起到填充和改善触变性的作用，同时能将多余水分从基质形成的同聚体中解脱出来．成为游离水。含水量的多少直接影响到泥套泥的使用，减少水的加入能有效改善泥套泥的使用性能。图3.3为不同温度处理下泥套泥的线变化率(a)、耐压强度(b)随减水剂加入量的变化关系图，从图3.3(a)中可以看到随着减水剂的加入量不断增加试样的收缩率也在不断增加，图3.3(b)中反映的是随着减水剂的加入量不断增加试样的中低温耐压强度呈逐渐降低的趋势，但是高温强度呈逐渐增大的趋势。从图中还能看出当加入量大于0.2%之后，试样的耐压强度的变化趋势在减小。结合试样的线变化率考虑我们认为减水剂的加入量在0.2%时最合适。

4、试验产品的应用

根据上述一系列的实验数据和分析结果，我们在原有的生产配方上进行了一次调整，用改进后的新配方进行一次生产试验，生产操作严格按照技术操作规程进行。在生产线上新生产的试验产品的可塑性非常好，试验产品在四号高炉上进行应用实验，试验的结果表明在使用过程中改进后的配方生产的产品抗剥落性更强，抗铁水冲刷性能更好，使用寿命得到明显的，能从原来的一个班提高到两个班。实践证明改进后的泥套泥在出铁口的应用，满足了高炉强化冶炼条件下铁口工作的需要，对实现高炉向“长寿化”、“高效化”、“现代化”方向发展有着积极的推动作用。

5、结论

5.1 随着焦粉加入量的不断增加，泥套泥试样的显气孔率和体积密度变化不是很大，试样的收缩率有所增加，高温强度有所下降，因此我们焦粉不适合添加

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到泥套泥中。

5.2 添加少量的保湿剂对泥套泥的物理性能影响不是很大，但有利于泥套泥的长时间存放，因此泥套泥中可添加少量的保湿剂。

5.3 减水剂对泥套泥试样的高温强度有一定的促进作用，但低温强度有所下降，收缩率也随着减水剂含量的增加而增大，综合考虑我们认为减水剂的加入量在0.2%时最合适。

5.4 改进后的产品抗剥落性更强，抗铁水冲刷性能更好，使用寿命得到了明显的提高，能从原来的一个班提高到两个班。

参考文献

[1]. 张远祥 杜斯宏 张志刚 张善坤, 攀钢高炉炉前综合技术开发与应用研究, 四川冶金,2010.6,32(3):62-66.

[2]. 张凌云 许树斌, 高炉出铁口浇注料的研制与应用, 武汉科技大学学报,2008.10,31:53-55.

[3]. 江泓, 超低水泥结合出铁口泥套浇注料B F-KAL的研制, 上海硅酸盐学报,1992,2:122-126.

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