大型高炉出铁沟用耐火材料的研究与应用.pdf

大型高炉出铁沟用耐火材料的研究与应用

徐国涛’)张洪雷’)孙平安‘)李安平’)李怀远’)
1)武汉钢铁公司技术中心

摘要对大型高炉出铁沟用浇注料、捣打料、喷补料的性能进行了研究分析了材料的性能、施
工工艺与使用寿命的关系，认为适当的维护对于降低成本、提高寿命是有益的铁厂需要合理的考虑使
用寿命与材料的价格因素。

关健词高炉出铁沟耐火材料

1前言

高炉大型化后，出铁沟的使用条件也发生了变化，铁水对沟壁的冲刷、磨损加剧，提高一代沟龄，
降低成本，减轻炉后工人的工作压力，是炉后工作的主要目标。对于主沟、不同的部位，侵蚀条件不同，
在材料的选择上应该有所分别，以到达综合平衡的经济寿命;而对于铁沟，应该致力于提高材料的抗渗
透性能。而就施工工艺与维护过程看，一些操作方法也与材料的使用寿命密切相关。本文就大型高炉炉
后耐火材料的性能、施工维护工艺进行一些分析和探讨。

出铁沟耐火材料的组成与性能

主沟耐火材料

大型高沪主沟采用的材料主要为水泥结合浇注料，以纯铝酸钙水泥作为结合剂;为了自流，增加细
粉与水的用量。多用在2-3个铁口的高炉;加人快干剂与促凝剂的浇注料，为快干浇注料，多用在单铁
口的高炉或生产安排比较紧张的高炉。武钢自己开发的溶胶结合浇注料为自洁净结合的浇注料.不采用
水泥结合，温度增加，抗压强度提高，不存在中温区强度损失，抗氧化性能好，自流型浇注料在武钢
1513耐高炉的一次通铁量超过15万吨;而快干型的浇注料成型后1小时即可脱模，快速烘烤2-3小时
即可投人使用，在某2200M，高炉主沟使用，经过1-2次局部修补后通铁量超过20万吨。
主沟用不同浇注料的性能如表1a
对于主沟，其结构与侵蚀状态示意图如图1，铁水在主沟内的落点以后的3-5m范围，是侵蚀最严
重的部位;此部分铁水冲击力大，流动速度快，有回旋的现象，故对沟壁浇注料的侵蚀最大。在渣铁的
界面、底部拐角处，也侵蚀较严重，另外在撇渣器的部位，侵蚀也较严重。因此，在设计主沟浇注料时，
必须针对不同部位使用不同的材料、采用不同的施工方法，对结构设计也进行一些改进，以达到均衡使
用材料，达到最佳的性能价格比。

1as
从表1可以看出:溶胶结合的快干浇注料、自流浇注料的氧化层的厚度很小，其高温抗折强度较高
因此在使用过程中，碳素没有氧化，对渣、铁的渗透的抵抗力强，因此抗侵蚀性能好。

表1研制的主沟低水泥浇注料与溶胶结合浇注料的性能

低水泥溶胶结合溶胶结合
项目
刚玉浇注料快干浇注料自流浇注料
体积密度/显气孔率
2.89/11.432.90/14.58
(g/cm'/%,11090x24h)2.88/13.52
~~.一一~.----一~~~一~一一一---.一一一.一~-..-一-~一一一--~-.-一~
体积密度/显气孔率
2.81/22.60
(glcm3/%,1500`0x3h)2.85/19.012.84/18.53
耐压强度
82.5022.9120.51
(MPa、I10`Cx24h)
耐压强度
43.70542243.75
(MPa，1450`0x3h)
高温抗折强度(MPa，140090
x2h，埋碳)
抗氧化性氧化层厚度试样表面1450度1450度下试样40mm厚度仅1450度下试样40mm厚度仅
(mm)下碳素全部氧化表面1-3mm厚碳素氧化层表面约1-2mm厚碳素氧化层

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图1高炉主沟的结构与侵烛状态示意图(a俯视图b截面图)

2.2铁沟耐火材料

铁沟的耐火材料与主沟的使用条件不同，它在平时不储存铁水，没有长时间的高温铁水及渣的浸
泡，因此渗透冲刷的破坏低于主沟;但铁沟属于高温下不连续使用，因此，热破坏较强，要求材料的抗
热震性能好，对于铁水来看，渗透破坏较大，要求材料致密、抗氧化性能好。大型高炉的铁沟多使用低
水泥结合的浇注料，部分一千立方米左右的高炉，也有使用免烘烤捣打料。铁沟使用的耐火材料性能如
表2
免烘烤捣打料有其独特的性能不用烘烤就可投人使用;但因为使用了液态树脂，有一定的挥发份
存在，对环境影响不好。最近我们开发的快速烘烤无公害捣打料，不使用有机结合剂，含水量低，可快
速烘烤，具有良好的使用性能。

表2研制的铁沟浇注料与捣打料的性能

快速烘烤
项目铁沟浇注料免烘烤捣打料
无公害捣打料

体积密度/显气孔率
2.92/13.122.90/14.582.88/19.13
(g/cm'%,1100x24h)

体积密度/显气孔率
1.91/17.002.85/19.012.89/17.01
(g/cm'%,150