攀钢高炉免烘烤铁沟细丝白粉的研制

攀钢高炉免烘烤铁沟细丝白粉的研制

1高炉出铁沟生长技术的研究随着现代路桥的大规模设计、长期设计、铁路运行时间的延长以及占地面积的增加，路桥的铁路运输条件恶化，加速了槽阀侵蚀。铁槽的长度直接关系到大型机械的正常生产率。国内多数高炉出铁沟捣打料由于含有较多的结合水,在烘烤和使用过程中易产生裂纹,由于裂纹的扩展,造成渣铁进入空间,加速了沟衬的蚀损速度。还由于烘烤时间长等诸多因素影响,难以满足高炉生产的需要,为适应现代化高炉出铁沟日益苛刻的使用条件,提高出铁沟使用寿命,降低耐火材料消耗和工人劳动强度,各国对高炉沟衬材质、种类以及施工方法十分关注,广泛开展了高炉铁沟用耐火材料的研制工作,国外先进工业国家高炉出铁沟推出了第二代超低水泥浇注料,并用高级材料喷补铁沟等技术措施,使高炉出铁沟达到了长寿化,通铁量达20万吨以上。攀钢炼铁厂自1971年以来,对铁沟料进行了由碳素沟料到低档的矾土-SiC-C质沟料以及主沟采用河南沟料,弯沟采用低档次沟料的技术措施。1995年以后又对高炉用沟料进行了材质的改进,虽然使用寿命在由低向高往前发展,但在冶炼条件日益苛刻的条件下,特别是连铸投产以来,铁沟料使用寿命低的矛盾十分突出。2001年下半年冶材公司、炼铁厂着手开展了铁沟料的研制工作,通过半年来对铁沟料的烧结性、抗渣性、耐冲刷性以及烧后耐压强度、使用性能的研究,研究出了符合攀钢现阶段使用要求的刚玉-SiC-C质的高炉免烘烤铁沟捣打料,主沟使用寿命达6～9天,跨入国内铁沟料长寿化的行列。2开发过程2.1烘烤时间和时间攀钢目前使用的铁沟捣打料是由刚玉、矾土、粘土、碳化硅以及焦碳、沥青等原料加水混合搅拌而成。由于有水的存在,在实际使用中必须经过一定时间的烘烤后才能用于出铁,存在以下问题:1)烘烤时间长,烘烤不适还会产生裂纹。2)抗氧化性能差,出铁沟捣打料主要以Al2O3-SiC-C质为主,在使用中碳的氧化,降低了铁沟捣打料的强度,削弱了抗铁水的冲刷能力。3)由于捣打料是以沥青作结合剂,烘烤时冒黄烟,污染环境,且对职工身体有害。4)使用寿命短,修补和垫沟时间多,劳动强度大。耐火材料消耗高。2.2材料清理造成的损害1)攀钢用的矿石成份和国内外的矿石成份不一样。攀钢炼铁渣量多、易粘沟,清理时易造成沟衬损坏。2)受流动的渣铁冲刷和化学侵蚀及渗透。3)间歇式出铁温度的急剧变化,热震以及初次出铁的温度的急剧升高引起材料爆裂。4)出铁后的清渣打水,加速了耐火材料的开裂、松散、剥落和损毁作用。2.3高温熔渣/铁水粉体系1)具有优异的抗爆裂性能2)具有良好的热震稳定性和抗氧化性3)具有抗高温熔渣、铁水的熔蚀和冲刷性能。不侵润、不粘附渣铁。4)适合的体积密度、气孔率、冷态和热态强度、烧结性能好。5)在生产、施工和使用中不产生有毒气体,不污染环境,对职工身体无害。2.4原材料的选择2.4.1树细粉和骨料细粉的al2o3含量铁沟料的高温性能主要取决于采用骨料和细粉的Al2O3的含量,本课题选用Al2O3含量大于90%以上的棕刚玉和Al2O3含量大于85%以上的特级矾土为骨料和细粉。2.4.2硅碳化合1碳化硅的粒度分布加入碳化硅,可提高铁沟料的抗熔渣侵蚀,耐冲刷、抗热震等性能。研究结果表明,出铁沟性能和使用寿命很大程度上取决于碳化硅的纯度和粒度分布,粒度分布比其纯度更为重要,碳化硅的粒度分布越宽,其衬体的抗渣性和抗渗透性越好。本次试验选用的碳化硅粒度小于0.088mm和0.5mm两级,二者比例为3∶1。2碳化硅加入量碳化硅的加入量视对料性能的要求,可在一定范围内波动。一般在8～20%范围内,增加碳化硅加入量有利于提高铁沟料的抗侵蚀性。通过试验认为加入13～18%较为适宜。2.4.3加入适当的高温在刚玉-碳化硅-碳质沟料中加入了一定量的粘土等原料,经高温使用后会产生较大的收缩而导制裂纹,在配料中加入适当的在高温下可产生膨胀的原料,可以抵消其收缩。在硅酸铝系原料中具有受热膨胀的原料很多,如莫来石、蓝晶石、叶腊石等,从料的匹配性能及使用效果考虑,加入了A类膨胀剂。膨胀剂的性能主要取决于原料的纯度和颗粒的大小。随着杂质含量的增加、颗粒度减小,膨胀值有所降低,我们取其粒度为0～3mm以下的颗粒。2.4.4捣打结构剂的选择含碳耐火捣打料用的粘合剂,主要有粘土、磷酸、磷酸铝、树脂和沥青等,用量一般为1.5～8.5%,添加剂有表面活性剂,可增强碳素材料与粘合剂的亲合力,便于捣打结实。用酸性粘合剂时,应加草酸抑制剂,缓解酸与金属铁的反应,延长捣打料的保存期。根据攀钢炼铁用沟料实际考虑,捣打料要有较高的低、中温强度,选用了专门配制的改性酚醛树脂溶液。它与氧化物发生聚合作用,形成较强的结合,使沟泥具有较高的强度,抵抗高温渣铁熔体的冲刷和侵蚀。因此,改性树脂液是免烘烤铁沟捣打料的优良结合剂。2.4.5添加金属物对铁沟料高温和耐折强度的影响适当加入与氧亲合力大于碳的金属Si、Al、Mg等,可在使用过程中减缓和防止碳氧化。在铁沟料研制过程中,进行了添加以上金属物的试验,其结果表明,添加金属B的铁沟料,高温耐压强度和抗折强度高。比原来没有加B金属的强度提高一半以上。说明金属B的加入能提高铁沟料的抗氧化性能,从而提高了铁沟料的抗渣铁侵蚀的能力。3材料3.1主要原材料的化学组成3.2免烤铁沟材料的化学组成4结合剂的用量铁沟料在泥碾机中进行混练,当加完颗粒料后,加入一半用量的结合剂,把颗粒料润湿后,最后加入剩下的一半粘合剂。总混练时间为10～15分钟。4.1免烤铁沟材料的典型制备4.2修补铁水落点处以上配方于2001年8月1日在三高炉主沟上使用,8月6日对铁水落点处出现的有200mm宽、500～600mm长、100mm深的坑,进行了修补。于8月10日沟撤换,全程共使用9天,在使用过程中,铁沟表面光滑,不粘铁、沟衬强度好。4.3高矿垫沟垫沟试验2001年10月15日白班在炼铁一高炉铁水主沟上使用,使用沟料5.8吨。铁口前沟底捣打厚度15cm,壁厚为20cm。中段沟底捣打厚度22cm,壁厚为25cm。为了安全起见,夯打结实后烘烤5分钟投入使用,到10月20日白班对铁水落点附近沟底、沟壁进行了修补,于10月23日结束,共计8天,通铁量为2.1719万吨。2001年12月2日白班在炼铁一高炉主沟上第三次使用,使用沟料5.2吨,主沟前段沟底捣料厚庶16cm,壁厚为22cm,主沟中段沟底捣打厚度为14cm,壁厚为22cm,夯打结实后,烘烤5分钟投入使用,主沟工作正常至12月2日白班第一次铁休风。主沟无破损,由于处理铁口下方炉皮时将铁口前长1.8m,宽2.0m清除。送风前新垫沟料2.0吨,经过修补到新垫主沟,正常工作至12月12日中班第48272次铁重新垫沟,试验期间6天主沟未修补,第7天对主沟中段处沟底、沟壁进行修补,用料250公斤左右,使用结束通铁量为2.523万吨。以后,相继在二高炉、三高炉、四高炉正常使用,由于垫沟料较试验时少,只有3～4吨沟料。却能达到满足使用6天不修补的效果。结束了以前三天垫一次沟的历史,使攀钢铁沟跨入了国内长寿命铁沟料的行列,满足了目前攀钢高炉强化冶炼生产的需要。5经济效益和社会效益1.研制生产的以刚玉、特级矾土、SiC为主要原料