環(huán)保無(wú)水炮泥材料1

1、炮泥及其作用炮泥是煉鐵高爐用于堵鐵口的耐火材料，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到高 爐能否安全運(yùn)行。隨著高爐大型化、高風(fēng)壓、大量渣鐵的排出，對(duì)堵鐵口 的炮泥質(zhì)量要求越來(lái)越高?？傮w講，高爐不出鐵渣熔液時(shí)，炮泥填充在鐵 口內(nèi)，使鐵口維持足夠的深度；高爐出鐵時(shí)，鐵口內(nèi)的炮泥中心被鉆出孔 道，鐵渣熔液通過(guò)孔道排出爐外，這要求炮泥維持鐵口孔徑穩(wěn)定，出鐵均 勻，最終出凈爐內(nèi)的鐵渣熔液。每天高爐的出鐵口都要反復(fù)多次被打開和 充填，熾熱的鐵水和熔渣對(duì)炮泥產(chǎn)生物理和化學(xué)作用，使炮泥損毀。為了 使鐵口工作狀態(tài)穩(wěn)定，滿足高爐強(qiáng)化冶煉的需要，要求炮泥的作業(yè)性、體 積穩(wěn)定性、燒結(jié)性同時(shí)具有抗渣、鐵液侵蝕和沖刷，抗氧化的特征。一炮

2、泥的種類和成分1.1 炮泥的種類炮泥跟據(jù)結(jié)合劑的不同分為有水炮泥和無(wú)水炮泥，無(wú)水炮泥又分為焦 油型炮泥和樹脂型炮泥。1.1.1高爐用有水炮泥有水炮泥特點(diǎn)：（1）結(jié)合劑水在常溫下和粘土作用，使各種配料混合在一起成泥狀，并具 有一定的可塑性。（2）高溫下水蒸發(fā)后迅速硬化，具有一定的強(qiáng)度，阻止渣鐵流出。進(jìn)而粘 土熱硬，瀝青結(jié)焦使炮泥具有高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此，使用有水炮泥時(shí)，可 在堵上鐵口 35分鐘后退炮。1.1.2高爐用無(wú)水炮泥無(wú)水炮泥特點(diǎn)：（1）以焦油或樹脂做結(jié)合劑，在一定溫度下液化和粘土作用，使各種配料 結(jié)合在一起成泥狀，并具有一定的可塑性。（2）在高溫作用下，結(jié)合劑先液化使炮泥變軟，繼而揮發(fā)分揮

3、發(fā)，游離碳 結(jié)焦，各種原料在進(jìn)行一次燒結(jié)，使炮泥熱硬并形成高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。從堵 口炮泥液化變軟到變硬，大約需要2030分鐘。因此，用無(wú)水炮泥時(shí)，要 堵上鐵口 20分鐘后再退炮。1.2 炮泥的成分炮泥是一種不定型耐火材料，其組成可以分為兩個(gè)部分耐火骨料和結(jié) 合劑。有水炮泥以粘土粉、粘土耐火磚破碎顆粒、焦炭粉為主要原料，適 當(dāng)加入瀝青、高鋁磯土、碳化硅等，采用水作為結(jié)合劑。常用無(wú)水炮泥原 料一般以剛玉、高鋁磯土、碳化硅、粘土及焦粉等，為了改善炮泥性能， 提高其強(qiáng)度及耐侵蝕性，已開始采用金屬硅、金屬鋁、絹云母粉、氮化硅 鐵等原料，各種微粉以及超微粉原料的添加進(jìn)一步的提高了其致密度及燒 結(jié)性能，無(wú)水炮泥

4、通常采用焦油、二蒽油、樹脂作為結(jié)合劑。二主要原料組成對(duì)炮泥性能的影響2.1炮泥主要原料1、焦粉焦炭的種類不同將產(chǎn)生不同化學(xué)反應(yīng)及其他不同特征。焦炭的特性是氣 孔率高、導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能好，抗渣及熱震穩(wěn)定性好，使鐵口保持還原氣氛， 對(duì)SiC、碳化網(wǎng)絡(luò)及碳素材料起保護(hù)作用，是炮泥的主要原料之一。焦粉的主要作用有三個(gè)：一是作為骨料，增強(qiáng)炮泥的顯氣孔率，改善炮 泥的透氣性，便于揮發(fā)分的釋放；二是提供碳素與結(jié)合劑揮發(fā)的殘?zhí)拷Y(jié)合， 形成碳結(jié)合相，保證炮泥的最終強(qiáng)度；三是產(chǎn)生還原氣氛，抑制其他原料 氧化。2、碳化硅SiC具有高熔點(diǎn)（2200c）、耐侵蝕、高熱導(dǎo)率、高耐磨性（硬度值達(dá)到 2500kg/mm2）、高

5、溫強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在泥料 中配入一定數(shù)量的碳化硅其作用是為了填充主骨料顆粒之間的空隙，以形 成耐火基質(zhì)，使泥料具有更好的抗渣性、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性，可 改善其抗熔渣侵蝕和抗沖刷能力。但碳化硅在高溫氧化氣氛中易被氧化， 因此在配入泥料中使用時(shí)應(yīng)給予考慮。3、棕剛玉炮泥所用的棕剛玉屬中性耐火材料，體密大、熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性 質(zhì)穩(wěn)定、耐渣鐵侵蝕性好，在高溫時(shí)轉(zhuǎn)化為a-Al2O3，根據(jù)其性能上的特點(diǎn)， 在無(wú)水炮泥中配入一定比例的棕剛玉，是為了提高炮泥的抗渣鐵沖刷性和 抗?fàn)t渣的化學(xué)侵蝕作用以及炮泥的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等。棕剛玉在炮泥中常作 為骨料和粉料使用。4、高鋁（鋁磯土

6、）骨料高鋁骨料屬于致密質(zhì)耐火顆粒原料，耐火度達(dá)到1770C,在堵出鐵口中 起骨架作用。粒徑在3mm左右，其化學(xué)成分要求A1QN80%、FeQWZ%、 MgO+CaOW0.5%，吸水率 W5%。5、絹云母絹云母在無(wú)水炮泥中的作用：（1）提高炮泥的中、低溫強(qiáng)度；（2）絹云母在高溫下可做結(jié)合劑（3）絹云母在炮泥原料中系超微粉原料，能使炮泥潤(rùn)滑，有利于打泥6、瀝青瀝青作為含碳粘結(jié)劑配入泥料中，主要是幫助結(jié)合劑發(fā)揮強(qiáng)化效應(yīng)，可 以進(jìn)一步起到改進(jìn)泥料某些性能的作用。如在高溫條件下瀝青成分碳化析 出石墨碳，使泥料具有較好的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度炮泥選用的瀝青一般為高溫瀝 青或改質(zhì)瀝青，其軟化點(diǎn)要求大于100C。7、粘

7、土（白泥）粉炮泥生產(chǎn)中所選用的粘土為軟質(zhì)可塑性粘土，主要成分是AL2O3+SiO2,粘 土在中溫（900C1400C）下能燒結(jié)成陶瓷材料，具有一定的硬度和耐磨 性，但受熱收縮大且致密，不利于水分及有機(jī)物的揮發(fā)和逸出。根據(jù)粘土 加熱變化特點(diǎn)，在泥料中過(guò)多的配入粘土粉，對(duì)泥料的體積穩(wěn)定性會(huì)有一 定的影響，如鐵口斷裂等。因此在泥料配制中應(yīng)該給予嚴(yán)格控制。一般配 入量在1015%，最多不超過(guò)20%。8、氮化硅（氮化硅結(jié)合碳化硅、氮化硅鐵）近幾年，隨著對(duì)炮泥的研究深入，越來(lái)越多的非氧化物添加到炮泥中， 對(duì)改善炮泥的性能起到了很好的作用。 氮化硅：氮化硅具有熔點(diǎn)高、硬度高、熱震穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，也是A12O

8、3-C 質(zhì)材料中常用的防氧化劑之一，與Al2O3反應(yīng)生成Si-Al-O-N陶瓷相，可以 有效抑制炮泥和熔渣反應(yīng)生成低熔點(diǎn)物相，提高炮泥的抗侵蝕能力。氮化硅結(jié)合碳化硅:Si*結(jié)合SiC復(fù)合材料具有較Si*與SiC更好的性能。 在高溫下，SiC或Si*可將CO還原成C，并產(chǎn)生SiO2,出現(xiàn)體積膨脹，使炮 泥的高溫強(qiáng)度，抗氧化性和渣鐵性能明顯提高。氮化硅鐵：FeSi3N4由于鐵的引入將有促進(jìn)炮泥燒結(jié)的作用，使用時(shí)，Si3N4 與鐵反應(yīng)生成SiC強(qiáng)化了基質(zhì)，提高了炮泥的中溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，增加 了炮泥的耐侵蝕性和抗沖刷性。反應(yīng)中N2的形成并部分儲(chǔ)存于氣孔中，起 到抑制鐵水和熔渣向炮泥滲入及侵蝕的同時(shí)，

9、由于在高溫下N2的形成，提 高了炮泥的顯氣孔率，這樣有利于提高炮泥的可鉆性，縮短開鐵口時(shí)間， 減少鉆桿消耗及勞動(dòng)強(qiáng)度，其加入量一般為8%-10%。綜上所述，無(wú)水炮泥是一個(gè)復(fù)雜的多元體系，每種原料具有不同作用， 其泥料組成及功能如圖2.1所示。各原料之間相互作用，從而使無(wú)水炮泥 具有不同性能，所以獲得最佳原料組成是高性能炮泥的基礎(chǔ)。圖2.1炮泥原料組成及功能三炮泥強(qiáng)度與爐容關(guān)系高爐煉鐵生產(chǎn)向大型化、長(zhǎng)壽化、高壓、高強(qiáng)度冶煉發(fā)展，炮泥從單 純的消耗性耐火材料轉(zhuǎn)換為功能性耐火材料，高爐大型化對(duì)無(wú)水炮泥強(qiáng)度 提出了更高要求。無(wú)水炮泥強(qiáng)度高，其抵抗高溫熔體沖刷能力就強(qiáng)，對(duì)維 護(hù)高爐爐況（如鐵口深度、出鐵

10、時(shí)間、全風(fēng)堵口率等）穩(wěn)定具有重要意義， 從而奠定高爐增產(chǎn)的基礎(chǔ)。而在開鐵口時(shí)，強(qiáng)度過(guò)大又給鉆孔帶來(lái)困難， 增加了鉆桿消耗、工人勞動(dòng)強(qiáng)度，因此炮泥必須具有合適的強(qiáng)度。在耐火 材料行業(yè)中，強(qiáng)度一般指抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度。無(wú)水炮泥技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)，如表3.1所示:項(xiàng)目指標(biāo)PN-1PN-2PN-3500 C*5h,埋碳處理后體積密度/g/cm3N 1.80N 1.90N 2.00常溫抗折強(qiáng)度/MpaN 2.0N 3.0N 4.01400C*0.5h,埋碳高溫抗折強(qiáng)度，MpaN 2.0N4.0N 5.01400C*0.5h埋碳處理后顯氣孔率，%W 35.0W 32.0W 30.0加熱永久線變化，0+

11、6.00+4.00+2.0推薦適用高爐容積中小型高爐V1000m3中型高爐1000m32500m3大中型高爐2500m3表3.1無(wú)水炮泥強(qiáng)度與爐容關(guān)系四 高爐打泥量與鐵口深度的控制在高爐投產(chǎn)前，為了加厚鐵口部分的爐襯，爐缸特意砌筑成一個(gè)上小 下大的截錐體，以利于保護(hù)鐵口，為了鞏固鐵口周圍爐殼，在鐵口周圍安 裝了鐵口框架。在高爐正常生產(chǎn)時(shí)，鐵口部位的爐襯一部分已被渣鐵侵蝕， 在生產(chǎn)中借堵口泥形成的“泥包”來(lái)代替此部分的爐襯，并使此部位的爐 缸厚度達(dá)到設(shè)計(jì)的厚度。泥包接近爐襯部分主要由堵口泥形成，而接近爐內(nèi)部分是堵口泥夾雜的大量焦炭。一冷啤里 匕匿口孔定3一爐峨酒:皮 an流包 項(xiàng)圈諼時(shí)噩包梗漁俄

12、母迎的交化反新審泥T.煮破蟲 &爐*磚 9快口施韭 m爐成 U.IP底劇磚12.011-悟口全蛀 L-口沖莊 R-肅點(diǎn)（國(guó)嘵7 fl-詵口怕匣圖4.1開爐后生產(chǎn)中的鐵口狀況鐵口深度是指鐵口至泥包外殼的實(shí)際厚度，合理的鐵口深度應(yīng)該是爐 缸原內(nèi)襯加爐殼厚度的1.21.5倍，不同的高爐對(duì)鐵口深度的要求也是不 一樣的。鐵口深度大小是衡量炮泥使用效果好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。深度過(guò)淺， 爐墻受到侵蝕，影響高爐壽命，且容易產(chǎn)生危險(xiǎn)；深度過(guò)深，即增加了噸 鐵炮泥消耗，又存在開口困難隱患。不用爐容的高爐，要求鐵口正常的深度范圍如表4.1所示:爐容/M34000鐵口深度/m0.71.51.52.02.02.52.53.2

13、3.03.5表4.1維持正常足夠的鐵口深度，可促進(jìn)高爐中心渣鐵流動(dòng)，抑制渣鐵對(duì)爐底 周圍的環(huán)流侵蝕，起到保護(hù)爐底的效果。同時(shí)由于深度較深，鐵口通道沿程 阻力增加，鐵口前泥包穩(wěn)定，鉆鐵口時(shí)不易斷裂。在高爐出鐵口角度一定的 條件下，鐵口深度增長(zhǎng)時(shí)，鐵口通道穩(wěn)定，有利于出凈渣鐵，促進(jìn)爐況穩(wěn)定 順行。鐵口過(guò)淺的危害：鐵口過(guò)淺，無(wú)固定的泥包保護(hù)爐墻，在渣鐵的沖刷侵蝕作用下，爐墻越 來(lái)越薄，使鐵口難以維護(hù)，容易造成鐵水穿透殘余的磚襯而燒壞冷卻壁，甚 至發(fā)生鐵口爆炸或爐缸燒芽等重大惡性事故。鐵口過(guò)淺，出鐵時(shí)往往發(fā)生“跑大流”和“跑焦炭”事故，高爐被迫減 風(fēng)出鐵，造成煤氣流分布失常、崩料、懸料和爐溫的波動(dòng)。鐵

14、口過(guò)淺，渣鐵出不盡，使?fàn)t缸內(nèi)積存過(guò)多的渣鐵，惡化爐缸料柱的 透氣性，影響爐況的順行，同時(shí)還造成上渣帶鐵多，易燒壞渣口，給放渣操 作帶來(lái)困難，甚至造成渣口爆炸。鐵口過(guò)淺，在退炮時(shí)還容易發(fā)生鐵水沖開堵泥流出，造成泥炮倒灌， 燒壞炮頭，甚至發(fā)生渣鐵漫到鐵道上，燒壞鐵道的事故。有時(shí)鐵水也會(huì)自 動(dòng)從鐵口流出，造成漫鐵的事故。保持正常的鐵口深度的操作：每次按時(shí)出凈渣鐵，并且渣鐵出凈時(shí)，全風(fēng)堵出鐵口。正確地控制打泥量。2500 m3高爐通常每次泥炮打泥量在300 kg，炮 泥單耗0.8 k/to炮泥要有良好的塑性及耐高溫渣鐵磨蝕和熔蝕的能力。炮泥制備時(shí) 配比準(zhǔn)確、混合均勻、粒度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)及采用塑料袋對(duì)炮泥進(jìn)行

15、包裝。加強(qiáng)鐵口泥套的維護(hù)。放好上渣。嚴(yán)禁潮鐵口出鐵。為了保證完整、適宜的鐵口孔道深度與泥包的完整，應(yīng)根據(jù)前幾次鐵的爐況 變化和深度變化選擇適宜的打泥量，不得隨意增減泥量，如鐵口淺，也應(yīng)該本著 慢慢長(zhǎng)上去的原則，逐步穩(wěn)固。炮泥的打泥量隨著高爐容積和鐵口深度的增加而 增加，一般說(shuō)來(lái)3200m高爐一次打泥量3B0kg左右，4000m高爐一次打泥量在 400kg左右。五 炮泥質(zhì)量與出盡渣鐵關(guān)系渣鐵出不盡，堵口炮泥出現(xiàn)漂浮，使鐵口連續(xù)過(guò)淺，同時(shí)增加了出渣 量。出盡渣鐵是對(duì)爐前操作的基本要求，也是炮泥使用效果的重要指標(biāo)。 根據(jù)目前大高爐鐵鉤結(jié)構(gòu)，跑大流導(dǎo)致的鐵水漫溝的情況一般不會(huì)出現(xiàn)。 一方面連續(xù)放不盡渣鐵，爐內(nèi)渣鐵面上升，嚴(yán)重影響高爐順行；另一方面， 堵口時(shí)冒泥幾率增加，影響鐵口深度，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致堵不上鐵口，而鐵口深 度變淺又進(jìn)一步影響渣鐵出盡，形成惡性循環(huán)。炮泥質(zhì)量差導(dǎo)致渣鐵出不盡主要表現(xiàn)在以下方面：（1）炮泥抗渣鐵沖刷及侵蝕性差，鐵口通道迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致渣鐵出不盡;（2）炮泥抗拉性差，在