2023年7月25日发(作者：)

Al2O3-SiC-C质高炉出铁沟自流浇注料的开发及其应用

王玺堂 齐景娥 符汉道

摘 要 通过确定合理的粒度组成,微粉的加入以及选用适宜的减水剂等开发了Al2O3-SiC-C质出铁沟自流浇注料。使用结果表明,这种浇注料性能良好,容易施工。该浇注料强度大,耐侵蚀性好,通铁量高。

关键词 自流浇注料 出铁沟 应用

Development And Application Of Al2O3-SiC-C Flowable

Casting Material For BF Iron Runner

Wang Xitang

Wuhan Yejing Science & Technology University

Synopsis Al2O3-SiC-C flowable casting material for iron runner

was developed by determing the proper composition of grain size,

adding the breeze and selccting appropriatce dehydrant. Practical

results show that this material has greater casting strength,

excellent corrosion resistance and high throoughup of hot metal,

and is easy to use in the construction work.

Keywords flowable casting material iron runner application

1 引 言

高炉出铁沟通常使用振动式浇注料,施工环境差,劳动强度大,浇注料的耐用性也受人为施工质量的影响。自流浇注料是依靠自重流动密实而不需要振动施工,可改善炉前工作环境,降低劳动强度,提高工作效率,提高沟衬的使用寿命［1～2］。因此,通过调整粒度组成,加入微粉及复合分散剂等使浇注料达到自流的目的,从而开发了具有低水分、高强度、耐侵蚀性好的出铁沟浇注料。产品已经在武钢5号高炉出铁沟上应用,取得了比较满意的使用效果。

2 产品开发过程

2.1 原料的选择

高炉出铁沟浇注料周期性的受到铁水和熔渣的高温冲刷和侵蚀,使用条件十分苛刻。因此,产品应具有良好的高温耐磨性、耐铁水和渣的物理冲刷和化学侵蚀性、抗渗透性能。还要具有良好的抗热震性能和抗氧化性能等。

针对以上使用条件,选择的主要原材料为致密刚玉、特级碳化硅以及烧结刚玉微粉、活性α-Al2O3微粉、氧化硅微粉等。碳的引入是以特制球状沥青的形式加入的。主要原料化学组成见表1。

表1 主要原料的化学组成/%

致密刚玉

刚玉微粉

a-Al2O3微粉

氧化硅微粉

碳化硅

Al2O3

＞98

＞98.5

＞99

/

/

SiO2

/

/

/

＞92

/

Fe2O3

＜0.1

＜0.2

＜0.1

＜0.8

＜0.5

Na2O

＜0.2

＜0.1

＜0.1

/

/

SiC

/

/

/

/

＞97

粒度要求：采用临界颗粒为8mm,以致密刚玉为颗粒料,其粒度要求分8～5mm、5～3mm、3～1mm以及小于1mm的4个级别。碳化硅分为中颗粒和细粉或微粉。沥青采用小于1mm的球状沥青，其他原料为细粉或微粉。

2.2 粒度分布

为了增加浇注料的流动性,合理的粒度分布是十分重要的,根据有关资料介绍,自流浇注料的颗粒粒度组成为粗颗粒(＞1mm)35%～50%,中颗粒(1～0.045mm)16%～37%,细粉部分23%～41%时具有较好的流动性。经研究一系列粒度组成对流动性的影响,确定颗粒占48%左右,细粉为30%左右为好［3］。这是因为增加基质量可以降低颗粒间的相互接触,以提高浇注料的流动性。然而随细粉量的增多,浇注料虽然流动性变好,但泥料发粘,不易放气而会影响材料的其他性能。因此,在此基础上将通过微粉的加入来提高流动性。

2.3 微粉的加入

选择了三种氧化硅微粉和三种氧化铝微粉,研究表明,加入2%～3%的进口挪威的氧化硅微粉和5%～7%的活性氧化铝微粉,浇注料的流动性好且加水量低。此时,加水量为5.2%～5.8%,自流值为150～180mm,其原因是,在分散剂存在时,微粉表面形成双电层而产生静电斥力,防止了粒子间的吸附絮凝,增大了浇料的流动性。

2.4 减水剂

使用普通的聚磷酸盐减水剂不能使浇注料获得足够的自流性能,而单独加入高效减水剂也不能显著地改善浇注料的流动性。在研究中,采用NF、SM、FDN、等高效减水剂和三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、木质黄酸钙等普通减水剂。高效有机减水剂主要是表面活性,空间稳定和润滑作用达到分散目的,而普通减水剂是靠提高微粉表面的电位的稳定机制起到分散作用的［4］。研究发现当采用几种高效减水剂同时使用时并不能使得浇注料的自流值增大,其产生的效果只能引起多余的水的渗出。通过研究确定选择适量的高效减水剂与普通减水剂进行复合使用的效果较好。

3 产品的生产及产品性能

自流浇注料是一种高技术不定形耐火材料,在生产过程中,从原料选购到成品检验,形成了一条合理的工艺流程线。配料顺序为先加颗粒料,再加结合剂以及微粉等,搅拌混合在强制式搅拌机中进行的,每批投料总量为500kg,混合时间不得少于10min。

这种自流浇注料比同材质的振动式浇注料具有更好的理化性能,其性能对比见表2。

表2 Al2O3-SiC-C质出铁沟自流浇注料性能

性 能

化学成分/%

体积密度/-3

抗折强度/MPa

耐压强度/MPa

烧后线变化/%

Al2O3

SiC

110℃,24h

1450℃,3h

110℃,24h

1450℃,3h

110℃,24h

1450℃,3h

1450℃,3h

振动式

76.53

12.11

3.00

2.98

7.3

9.1

37

58

+0.2

自流式

74.50

14.05

2.96

2.93

8.3

9.8

46

68

+0.2

4 使用试验

4.1 使用条件

武钢5号高炉有效容积3200m3,4个出铁口,32个风口。两个铁口轮换出铁。铁水流量为5～8t/min,铁水温度为1450～1520℃,日平均出铁量为6800～7800t。铁水中Si:0.650;Mn:0.162;S:0.081;P:0.022;渣中SiO2:32.83;CaO:37.27;Al2O3:12.54;MgO:12.53。

4.2 施工性能

该浇注料在施工中不需要振动设备,可自行流动,自行固化,无颗粒偏析现象发生。施工劳动强度小,并能缩短施工时间,改善施工条件,提高劳动效率。

这种自流浇注料的烘烤制度与一般振动浇注料没有什么差别。烘烤后浇注料表面光滑,没有发现出现大的裂纹。

4.3 使用效果

开发的自流浇注料经使用表明,通铁量可达10万t,侵蚀情况为,对于铁线前5米熔损率为1.85mm/kt,且渣线部位全线平均2.0mm/kt。

5 结 语

开发的Al2O3-SiC-C质出铁沟自流浇注料性能良好,施工时不需要振动设备,可自行流动,自行固化。该浇注料强度大,耐侵蚀性好,通铁量高。

本工作得到了武钢炼铁厂有关人员的鼎力相助,特此致谢!

联系人:王玺堂,副教授,武汉市(430081)武汉冶金科技大学材料学院 作者单位：王玺堂 武汉冶金科技大学

齐景娥 符汉道 武汉市青山耐火材料厂