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高爐用炮泥是煉鐵生產(chǎn)中重要的耐火材料，其使用性能要求復(fù)雜，任何單一的耐火材料都不能滿足要求。高爐用炮泥的性能要求是什么?在使用過程中，炮泥存在哪些問題?選用炮泥應(yīng)注意哪些方面?研究者對(duì)此進(jìn)行了調(diào)研。

炮泥使用性能要求及其分類

高爐用炮泥是煉鐵過程中用來封堵高爐出鐵口的耐火材料，使用時(shí)用冶煉行業(yè)專業(yè)的設(shè)備———泥炮以一定的壓力壓入出鐵口。炮泥在生產(chǎn)中起著重要的作用，它首先要很好地堵住鐵口;其次，由它形成的鐵口通道要保證平穩(wěn)出鐵;最后，要能保持出鐵口有足夠的深度，以保護(hù)爐缸。任何一項(xiàng)功能完成得不好，將引發(fā)事故，因此，對(duì)炮泥有如下要求：

一是良好的塑性，能順利地從泥炮中堆入鐵口，填滿鐵口通道。

二是具有快干、速硬性能，能在較短的時(shí)間內(nèi)硬化，且具有高強(qiáng)度，這決定著兩次出鐵的最短時(shí)間間隔(這對(duì)強(qiáng)化冶煉且只有一個(gè)鐵口的高爐來說有著重要的意義)和堵口后允許的最短退炮時(shí)間(這對(duì)保護(hù)泥炮嘴有重要的意義)。

三是開口性能好。此性能決定了炮泥填入后，在再次出鐵時(shí)能不能順利打開鐵口，對(duì)正常出鐵有重大影響。

四是耐高溫和渣鐵的侵蝕性能良好，在出鐵過程中鐵口通道孔徑不應(yīng)擴(kuò)大，保證鐵流穩(wěn)定。

五是體積穩(wěn)定性好且具有一定的氣孔率，保證堵入鐵口通道后，炮泥在升溫過程中不出現(xiàn)過大的收縮而形成斷裂，適宜的氣孔率使炮泥中的揮發(fā)分能順利地外逸而不出現(xiàn)裂縫，總之要保證鐵口密封得好。

六是對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染，為爐前工作創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

由于炮泥有以上使用性能的需要，任何單一的耐火材料都不能滿足要求，通常采用幾種原料配制而成。

目前根據(jù)所使用結(jié)合劑的不同，炮泥通常分為兩類：有水炮泥和無水炮泥。

有水炮泥。有水炮泥以水作為結(jié)合劑。通常有水炮泥用于低壓的中小高爐，最新的配方是由35%左右焦粉、20%~30%的黏土粉、10%~15%的瀝青、5%~10%的熟料，加水15%左右混合后在碾泥機(jī)上研制。為適應(yīng)高爐強(qiáng)化冶煉的需要，現(xiàn)在有水炮泥還添加碳化硅(SiC)、藍(lán)晶石(Al2O3·SiO2，含Al2O362.92%、SiO237.08%)和絹云母(K2O+Na2O：3%~7%，SiO2：71%~77%，Al2O3：14%~18%)等。

無水炮泥。無水炮泥以脫晶蒽油、樹脂等為結(jié)合劑。無水炮泥以其鐵口通道內(nèi)無潮濕現(xiàn)象、強(qiáng)度高、鐵口深度穩(wěn)定、出鐵過程中孔徑變小、不會(huì)造成跑大流等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于強(qiáng)化冶煉的大中型高爐。無水炮泥的配方為：20%~40%的焦粉、20%左右的黏土粉，10%左右的瀝青，10%~30%的棕剛玉，10%的碳化硅，5%~7%的絹云母，13%~14%的結(jié)合劑(脫晶蒽油、樹脂)。樹脂炮泥的優(yōu)點(diǎn)是焦化時(shí)間短，堵口后在20min時(shí)間內(nèi)即可退炮，而且環(huán)境污染小。無水炮泥的配方中焦粉含量、瀝青和棕剛玉的量是隨著高爐爐容、頂壓和強(qiáng)化程度而變的;爐容越大、頂壓越高、強(qiáng)化冶煉的強(qiáng)度越大，焦粉量越低，瀝青和棕剛玉的含量越高。

現(xiàn)代高爐炮泥的質(zhì)量?jī)?yōu)化的重要原因在于使用了碳化硅、藍(lán)晶石、絹云母、棕剛玉等。添加各種物質(zhì)的原因如下：

碳化硅(SiC)：加碳化硅是利用它的耐侵蝕、抗高溫氧化和抗熱震等優(yōu)良性能。

藍(lán)晶石：加藍(lán)晶石是利用其高溫膨脹性控制線變化率，增加炮泥的黏結(jié)強(qiáng)度，提高炮泥的耐用性。

絹云母：加絹云母是利用其含有鉀、鈉等氧化物，使其燒成溫度降低，因而使炮泥快干、速硬，縮短堵口后退炮時(shí)間(由不加絹云母的40min~50min縮短至加絹云母后的25min~30min)，它還能提高炮泥的塑性。

棕剛玉：加棕剛玉是利用其抗化學(xué)腐蝕性好的優(yōu)點(diǎn)。

炮泥的選擇應(yīng)該根據(jù)爐容大小、頂壓高低、強(qiáng)化程度、泥炮和開口機(jī)的工作能力以及炮泥的成本等因素來共同確定，而不能由某一因素決定。

高爐炮泥使用情況調(diào)研及分析

研究者對(duì)天鋼、首秦、萊鋼、新冶鋼、濟(jì)鋼等國(guó)內(nèi)部分鋼企高爐的出鐵制度情況及炮泥使用情況進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果如表1和表2所示。

目前，國(guó)內(nèi)高爐使用的炮泥有如下特點(diǎn)：

國(guó)內(nèi)高爐所使用炮泥主要為國(guó)產(chǎn)有水炮泥和無水炮泥，價(jià)格根據(jù)廠家的不同有較大變化。

炮泥單次打泥量在250千克~500千克，不同高爐根據(jù)其操作水平的不同，打泥量有很大的變化，未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

大部分高爐噸鐵炮泥消耗量在0.5千克/噸~0.7千克/噸，鐵口炮泥質(zhì)量不穩(wěn)定時(shí)會(huì)導(dǎo)致炮泥用量增加，如某鋼企的3座高爐由于炮泥質(zhì)量不穩(wěn)定，其炮泥消耗量常年高達(dá)1.1千克/噸~1.3千克/噸鐵。這不僅對(duì)正常出鐵操作造成影響，而且使得出鐵成本增加，最終導(dǎo)致煉鐵生產(chǎn)成本增加。因此，高爐在選用炮泥的時(shí)候，要考慮炮泥質(zhì)量的穩(wěn)定性，保證高爐正常生產(chǎn)并降低生產(chǎn)成本。

國(guó)內(nèi)高爐炮泥使用存在幾大問題：

一是炮泥質(zhì)量不穩(wěn)定。炮泥在生產(chǎn)過程中由于工藝、設(shè)備的影響，生產(chǎn)的炮泥質(zhì)量存在很大差異。即便是同一廠家生產(chǎn)的同種類的炮泥，不同生產(chǎn)批次間也存在質(zhì)量差異。因此，在選用炮泥的過程中，要特別關(guān)注炮泥質(zhì)量的變化，當(dāng)炮泥質(zhì)量變化時(shí)，及時(shí)采取相應(yīng)的操作措施，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

二是打泥壓力高，有時(shí)打不動(dòng)泥。打泥壓力較低，說明炮泥的塑性較差，即馬夏值過高。選用炮泥的時(shí)候，須要根據(jù)泥炮機(jī)的工作能力選用塑性合適的炮泥。

三是抗渣性能差。對(duì)于有水炮泥，決定其抗渣性能的組分是焦粉及碳化硅的含量。為提高有水炮泥抗渣性能，須要提高有水高炮泥中焦粉的含量或者碳化硅的含量。焦粉有構(gòu)成炮泥骨架的作用，但是因其強(qiáng)度低而較氧化物骨料容易開口;焦粉還有提高炮泥的抗渣鐵侵蝕能力的作用，但是加入量過高會(huì)造成炮泥強(qiáng)度降低。因此，對(duì)于有水炮泥，選用時(shí)須要限制其焦粉含量在35%左右，并適量添加碳化硅。對(duì)于無水炮泥，決定其抗渣性的組分是焦粉、棕剛玉和碳化硅含量，因此，無水炮泥在選用時(shí)，須要控制焦粉含量在20%~40%，Al2O3含量在10%~30%，碳化硅含量在10%左右。

四是爐墻與泥包結(jié)合處有紅點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)易滲鐵。研究者分析認(rèn)為，出現(xiàn)此問題的原因是炮泥的體積密度不穩(wěn)定，進(jìn)入鐵口通道后，升溫過程中出現(xiàn)過大的收縮而造成斷裂或者縫隙，使得鐵口堵不嚴(yán)，易出現(xiàn)紅點(diǎn)及滲鐵。因此，在炮泥選用的時(shí)候，要重點(diǎn)關(guān)注其體積密度，根據(jù)生產(chǎn)條件的變化，采用體積密度和線性變化率滿足要求的炮泥。