馬鋼新型炮泥的研制與應(yīng)用

陳軍，詹圣望，李斌，宗志華

（馬鋼股份有限公司，安徽馬鞍山 243000）

馬鋼新型炮泥的研制與應(yīng)用

陳軍，詹圣望，李斌，宗志華

（馬鋼股份有限公司，安徽馬鞍山 243000）

隨著馬鋼2#2 500 m3高爐產(chǎn)量及各項(xiàng)指標(biāo)的提升，通鐵量和鐵口作業(yè)強(qiáng)度的提高，出現(xiàn)了抗渣性差、出鐵時(shí)間短、鐵口噴濺等問題。在對(duì)使用炮泥的分析研究基礎(chǔ)上，找出產(chǎn)生問題的原因，通過對(duì)炮泥原料的品種、粒度的選擇和優(yōu)化，研制出新型炮泥，滿足了高爐生產(chǎn)需要，取得了明顯效果。

高爐 炮泥 分析 研究 優(yōu)化 新型 效果

1 引言

隨著高爐大型化、高冶強(qiáng)、高風(fēng)壓、大渣鐵量的排出，對(duì)堵鐵口的炮泥質(zhì)量要求越來越高[1]。2010年馬鋼2#2 500 m3高爐鐵口作業(yè)強(qiáng)度和通鐵量的提高，出鐵過程中諸多問題開始顯現(xiàn)，如抗渣性差、出鐵時(shí)間短，時(shí)常還有淺鐵口、鐵口噴濺等現(xiàn)象，每日爐次隨之增多。這些情況已經(jīng)制約了高爐生產(chǎn)，且爐前炮泥、鉆桿等資材消耗急劇升高，對(duì)炮泥的技術(shù)更新迫在眉睫。

經(jīng)過對(duì)使用的炮泥分析，該炮泥主要存在兩方面的問題：炮泥配方中可能缺少抗沖刷原料或者用量不足；缺少各溫度段燒結(jié)的原料，造成炮泥燒結(jié)性不好。

2010年10 月，針對(duì)2#高爐當(dāng)時(shí)的爐前出鐵狀況，進(jìn)行高強(qiáng)度新型炮泥應(yīng)用實(shí)踐。通過對(duì)原料的合理選用、配方的科學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)比檢測(cè)參數(shù)后確定出最終新型炮泥在高爐進(jìn)行使用實(shí)踐。新型炮泥的作業(yè)性、抗渣鐵沖刷性良好，最長(zhǎng)出鐵時(shí)間達(dá)3 h以上。高爐風(fēng)量、爐頂壓力等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)得以提升，高爐日產(chǎn)量提高2.13%,每日爐次降低4爐。

2 炮泥蝕損機(jī)理及高性能炮泥應(yīng)該具備的性能

2.1 炮泥的蝕損機(jī)理

高爐出鐵時(shí)，鐵口通道受高溫鐵水流的化學(xué)侵蝕和沖刷，見渣后熔渣中的CaO與炮泥中的SiO2等氧化物產(chǎn)生低熔點(diǎn)物質(zhì)，使炮泥形成的鐵口孔道與渣鐵接觸面（反應(yīng)層）很快被侵蝕掉，舊的反應(yīng)層蝕損后，又形成新反應(yīng)層，新的反應(yīng)層在熔渣、鐵水的沖刷下再熔蝕，這樣鐵口孔道迅速擴(kuò)大。鐵口孔道的快速擴(kuò)大必然縮短出鐵時(shí)間，造成渣鐵不能出凈，因此引進(jìn)新型抗侵蝕原料品種，增強(qiáng)炮泥抗沖刷性勢(shì)在必行。

2.2 高性能炮泥應(yīng)具備的性能

炮泥在實(shí)際使用中遇到的問題很多，如鐵口過淺、泥包強(qiáng)度差、孔道抗渣侵蝕能力不夠、斷鐵口、出鐵過程噴濺都是常見問題。這些現(xiàn)象往往是因?yàn)榕谀嗫伤苄圆睢髲?qiáng)度低、抗渣侵蝕能力差、自身收縮過大等因素造成，要消除這些弊端必須從多方面考慮，在設(shè)計(jì)炮泥配方時(shí)應(yīng)充分兼顧各種影響因素?？v觀整個(gè)鐵口通道，由外至內(nèi)溫度從200℃變化到1 500℃，炮泥在這樣大的溫度段內(nèi)應(yīng)該具備良好的導(dǎo)熱性，消除熱應(yīng)力，防止炮泥在鐵口中產(chǎn)生斷裂。提高炮泥自身體積密度、具備良好的燒結(jié)性且燒后微膨脹，可以使孔道密實(shí)，抗沖刷能力增強(qiáng)，同時(shí)也是消除斷鐵口和解決噴濺的有效辦法。良好的塑性和高溫軟化能力可以有效建立起穩(wěn)定的泥包，保證足夠的鐵口深度。

3 新炮泥的研制

3.1 原料品種的調(diào)整

（1）針對(duì)鐵口時(shí)常過淺狀況，重點(diǎn)從解決炮泥塑性和高溫軟化性方面解決。用黏度較好的廣西土替代原來焦作土，在結(jié)合劑中添加一定量的瀝青，由于在150℃左右瀝青即可軟化，軟化后形成具有一定強(qiáng)度的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，使炮泥具備一定高溫軟化能力的同時(shí)，強(qiáng)度也有所提高，可以形成良好的泥包，建立足夠的鐵口深度。

（2）添加氮化硅[2]、氮化硅鐵[3]，提高抗沖刷性能，降低炮泥的蝕損狀況。炮泥的蝕損主要是炮泥中SiO2和渣中CaO等物質(zhì)形成低熔點(diǎn)物質(zhì)，通過加入氮化硅、氮化硅鐵，可提高炮泥的抗侵蝕能力，能有效地抑制炮泥與熔渣反應(yīng)生成低熔物質(zhì)，改善炮泥的蝕損狀況。

（3）添加剛玉，解決鐵口斷層現(xiàn)象。解決鐵口斷層現(xiàn)象，應(yīng)該從消除熱應(yīng)力和防止炮泥燒后收縮出發(fā)，同時(shí)要保證炮泥具有較高的密度。剛玉具有很好的導(dǎo)熱性，加入一定量的剛玉后，炮泥的熱傳導(dǎo)性能明顯提高，由此產(chǎn)生的斷層概率也可以有效降低。為防止因?yàn)榕谀酂笫湛s導(dǎo)致的裂紋，可以加入適量膨脹劑，在消除收縮的同時(shí)，對(duì)提高炮泥密度也有好處。

（4）控制焦油加入量，增強(qiáng)炮泥的燒結(jié)強(qiáng)度。造成出鐵過程鐵口噴濺的因素有很多，如炮泥中焦油加入量過多、炮泥中缺少某種原料或加入量不夠，導(dǎo)致炮泥不能很好的燒結(jié)，其他還可能是高爐自身其他原因，如鐵口附近冷卻壁漏水、串煤氣等。在炮泥碾制過程中控制好焦油加入量，在保證爐前泥炮能將炮泥打入鐵口的情況下控制在最小加入量，這樣既能保證炮泥在一定時(shí)間內(nèi)能很好地?zé)Y(jié)，又不會(huì)因?yàn)榻褂土窟^多而造成炮泥燒結(jié)后體積密度降低。

3.2 原料粒度選擇與優(yōu)化

粒度也是影響炮泥質(zhì)量的一個(gè)主要因素。研究認(rèn)為[4]組成炮泥的粗顆粒比例增加，可降低炮泥的擠出壓力，作業(yè)性好，加熱后氣孔率低，但粗顆粒超過一定比例，則會(huì)出現(xiàn)相反的情況，加熱后強(qiáng)度降低，這與燒結(jié)差有關(guān)系。原炮泥原料粒度只劃分為＜0.08 mm、0～1 mm、1～3 mm三個(gè)等級(jí)，原料粒級(jí)細(xì)化不夠嚴(yán)謹(jǐn)是造成炮泥不抗沖刷的一個(gè)重要原因。只有在炮泥配方中細(xì)化原料粒級(jí)，粗細(xì)粒度合理搭配，才能使炮泥在充分燒結(jié)的情況下具備良好的抗沖刷性能。

表1 新型炮泥使用前高爐主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

表2 新型炮泥使用后高爐主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

3.2.1 原料粒度的選擇優(yōu)化

從燒結(jié)效果和抗沖刷兩方面考慮，對(duì)原料粒度做了細(xì)化，使得粒級(jí)配置的連續(xù)性更好，且引入了微粉級(jí)原料。將粒度細(xì)劃為六個(gè)等級(jí)：2 μm、0.043 mm、0.074 mm、0.175 mm、0～1 mm、1～3 mm。

3.2.2 原料粒度的配比優(yōu)化

炮泥的體積密度直接影響到抗沖刷性能，高密度的炮泥能建立起密實(shí)的鐵口孔道，出鐵過程中抗?fàn)t渣沖刷性能大大提高。為得到高密實(shí)度炮泥，基于顆粒的堆球原理與總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)，新配方將粗、中、細(xì)顆粒的比例選定為4：2：4。合理的原料粒度配比，有效地減少了炮泥空隙率，提高了炮泥抗沖刷性能。

4 新型炮泥應(yīng)用實(shí)踐及效果

4.1 新型炮泥應(yīng)用實(shí)踐

高爐主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)如表1、表2所示。新型炮泥生產(chǎn)實(shí)踐從2010年10月17日開始進(jìn)行，應(yīng)用實(shí)踐效果明顯。選取新型炮泥使用前10天（10月7日～10月16日）與使用后10天（10月17日～26日）數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

4.2 新型炮泥使用效果

（1）每日出鐵次數(shù)從使用前的平均14次降低到10次，平均每日降低4次，平均每爐次出鐵時(shí)間增加40%，出鐵時(shí)間大大延長(zhǎng)。

（2）由于每日出鐵次數(shù)的減少,炮泥消耗量降低，由使用前每天消耗3.5 t降到2.5 t，噸鐵單耗降低0.19 kg。

（3）新型炮泥使用期間鐵口深度保持在2.8 m以上，作業(yè)性能良好，能長(zhǎng)時(shí)間平穩(wěn)地出凈爐內(nèi)渣鐵，高爐日產(chǎn)量提高2.2%。

5 結(jié)語

通過對(duì)炮泥原料品種和粒度的選擇優(yōu)化，研制出了滿足高爐需要的新型炮泥。新型炮泥的應(yīng)用使高爐生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)得到改善和提升，改善了出鐵狀況，降低了使用成本，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，確保了高爐順行和高產(chǎn)，取得了明顯的效果。今后的新型炮泥要更注重環(huán)保性，炮泥對(duì)環(huán)境的污染主要來自于結(jié)合劑，在提高結(jié)合劑性能的同時(shí)，減少高溫釋放物對(duì)作業(yè)環(huán)境的污染。

[1]李軍希.高爐炮泥的發(fā)展及現(xiàn)狀[J].河南冶金，2003，11（3）: 16-26.

[2]王華，戴永年.氮化硅在冶金工業(yè)中的應(yīng)用[J].云南冶金，1995（6）：32-34.

[3]陳炳慶.新型炮泥的研制[J].寶鋼技術(shù)，1998（1）：24.

[4]王慶賢.高爐出鐵口炮泥粒度構(gòu)成對(duì)作業(yè)性和組織結(jié)構(gòu)的影響[J].國(guó)外耐火材料，1998（6）：59-60.

Development and Application of Magang New Clay Gun

CHEN Jun,ZHAN Sheng-wang,Li Bin and ZONG Zhihua
Magang Share Holding Company Limited,Maanshan,Anhui 243000,China

With the rise of production and various parameters, Magang and the increase of tapping amount and tap hole operation strength,problems occurred such as poor slag resistance, short tapping time and tap hole splashing at 2 500 m3BF 2. The causes were found out on the basis of analysis and study on clay gun.New clay gun was developed by selection and optimization of clay raw material type and size,meeting the production requirement at the blast furnace and yielding prominent effect.

BF;clay gun;analysis;study;optimization;new type;effect

陳軍，鋼鐵冶金碩士，工程師，馬鋼二鐵總廠噴鑄車間副主任。

（收稿 2012-06-15 編輯 崔建華）