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大型高炉出铁沟用浇注料

添加时间:2018年6月11日  浏览次数:

   高炉出铁沟用浇注料由过去比较单一的品种向自流浇注料、快干浇注料、捣打料及免烘烤捣打料的方向转变。国内大型高炉出铁沟多采用Al2O3-SiC-C质超低水泥浇注料,某些钢厂大型高炉铁钩一次通铁量达到6万吨,经二次热喷补后周期通铁量10万吨以下;虽然效果不错,但耐火材料消耗与国外厂家比较仍然较高,成本增加,采用复合结合剂的方法,对铁钩浇注料进行了研究,开发了两种新型浇注料,并在高炉进行了使用,目前使用寿命一次性通铁量达到12万吨,且仍然在使用中。

  浇注料的组成与性能

  铁钩料多采用低水泥结合或树脂结合。使用纯铝酸钙水泥,浇注料的初期强度高,成型容易;为了自流。水用量增加,额外的水蒸发会导致高的气孔率和强度损失。低水泥浇注料部分地用超细粉代替水泥,干燥时间较长,会给实际操作带来一些问题。由于水泥只是部分地水化,在中温阶段没有强度的损失。因为加入了硅微粉,材料的高温性能受到限制,在1400~1500℃时,形成了钙铝硅酸盐;高温强度在1500℃后显著降低。

  研制的铁沟浇注料采用刚玉、碳化硅、硅微粉、氧化铝微粉、碳素材料为基本成分,加入辅助的结合剂、硬化剂及性能调整剂;浇注成型,110度干燥后,在1450度烧结3小时,测定试样的性能,指标如表1。

  表1 研制的铁钩浇注料与低水泥浇注料的性能比较

  

  从实际施工效果看,两种浇注料都具有良好的施工性能,能快速烘烤而极少或不产生裂纹;抗震稳定性优良;高温强度高,具有优良的高温耐磨性与抗氧化性;不粘渣铁,易于解体。

  碳素全部氧化1450度下试样40mm厚度仅表面3~4mm厚碳素氧化层1450度下试样40mm厚度仅表面约1~2mm厚碳素氧化层

  从自流浇注料的性能比较看,如图1,温度升高,抗压强度没有下降,而是呈增加的趋势,虽然中温下体积密度有所下降,但是烧结后增加幅度并不大,这说明在加入了复合的结合剂后,材料的结合并不完全靠水泥的凝固结合。

  

  图1 自流浇注料在不同温度下的抗压强度与体积密度变化

  对于微粉的加入量,自流浇注料也有一个最佳指标,如图2所示,微粉含量过低,强度与密度都不高,超过一定的值后,微粉含量增加,强度下降,体积密度增加。从体积密度和抗压强度的角度综合考虑,微粉含量需要保持在一个合适的范围。

  

  图2 自然浇注料中微粉含量与性能的关系

  3 浇注料的显微结构

  自流浇注料1450度烧后基质间成分面分布如图3所示,基质中的钙含量很少,结合相主要以铝硅盐为主,刚玉或碳化硅颗粒之间形成了致密的硅酸盐结合相,因此高温强度高,抗侵蚀与抗氧化性能好,从碳素的分布看,也比较完整,氧化很少。

  

  图3 自流浇注料中基质组成的面分布

  对于低水泥结合的浇注料,1450度烧后基质间的成分面分布如图4所示,基质中的钙含量高,结合相主要以铝酸钙为主,铝的含量并不高,因此结合相的熔点不高,空隙也较多,刚玉或碳化硅颗粒之间结合部致密,这与水泥水凝性结合有关,在高温下,凝固的水分蒸发,造成空隙,强度也降低,对抗侵蚀与抗氧化性能不利。

  

  图4 低水泥浇注料中基质组成的面分布

  对于快干浇注料,1450度烧后基质间的成分面分布如图5所示,基质中的钙含量相对低一些,结合相仍然以铝硅酸钙为主,结合相的熔点不太高,由于采用了辅助结合剂,其烧结后的熔点不太高,由于采用了辅助结合剂,其烧结后的结构相对比较致密,抗侵蚀与抗氧化性能较好。

  

  图5 快干浇注料中基质组成的面分布

  4 使用效果和结论

  根据研究的结果,试制了两类浇注料在炼铁厂高炉上使用。自流浇注料成型后,自然干燥脱模,烘烤后投入使用,在主沟上使用一次性通铁量达到12万吨以上,目前仍在使用中,没有裂纹和朋落,抗侵蚀性良好,快干浇注料成型半小时后脱模,经过2小时的大火烘烤,没有爆炸和剥落,在渣沟中使用正常,效果较理想。

关键词:浇注料      
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