馬鋼新型炮泥的研制與應用

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高爐產量及各項指標的提升，通鐵量和鐵口作業強度的提高，出現了抗渣性差、出鐵時間短、鐵口噴濺等問題。在對使用炮泥的分析研究基礎上，找出產生問題的原因，通過對炮泥原料的品種、粒度的選擇和優化，研制出新型炮泥，滿足了高爐生產需要，取得了明顯效果。

高爐 炮泥 分析 研究 優化 新型 效果

1 引言

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

經過對使用的炮泥分析，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；缺少各溫度段燒結的原料，造成炮泥燒結性不好。

2010年10 月，針對2#高爐當時的爐前出鐵狀況，進行高強度新型炮泥應用實踐。通過對原料的合理選用、配方的科學設計，對比檢測參數后確定出最終新型炮泥在高爐進行使用實踐。新型炮泥的作業性、抗渣鐵沖刷性良好，最長出鐵時間達3 h以上。高爐風量、爐頂壓力等關鍵技術參數得以提升，高爐日產量提高2.13%,每日爐次降低4爐。

2 炮泥蝕損機理及高性能炮泥應該具備的性能

2.1 炮泥的蝕損機理

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

2.2 高性能炮泥應具備的性能

炮泥在實際使用中遇到的問題很多，如鐵口過淺、泥包強度差、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。這些現象往往是因為炮泥可塑性差、燒后強度低、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，在設計炮泥配方時應充分兼顧各種影響因素。縱觀整個鐵口通道，由外至內溫度從200℃變化到1 500℃，炮泥在這樣大的溫度段內應該具備良好的導熱性，消除熱應力，防止炮泥在鐵口中產生斷裂。提高炮泥自身體積密度、具備良好的燒結性且燒后微膨脹，可以使孔道密實，抗沖刷能力增強，同時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 原料品種的調整

（1）針對鐵口時常過淺狀況，重點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度的網絡狀結構，使炮泥具備一定高溫軟化能力的同時，強度也有所提高，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等物質形成低熔點物質，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生成低熔物質，改善炮泥的蝕損狀況。

（3）添加剛玉，解決鐵口斷層現象。解決鐵口斷層現象，應該從消除熱應力和防止炮泥燒后收縮出發，同時要保證炮泥具有較高的密度。剛玉具有很好的導熱性，加入一定量的剛玉后，炮泥的熱傳導性能明顯提高，由此產生的斷層概率也可以有效降低。為防止因為炮泥燒后收縮導致的裂紋，可以加入適量膨脹劑，在消除收縮的同時，對提高炮泥密度也有好處。

（4）控制焦油加入量，增強炮泥的燒結強度。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，導致炮泥不能很好的燒結，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間內能很好地燒結，又不會因為焦油量過多而造成炮泥燒結后體積密度降低。

3.2 原料粒度選擇與優化

粒度也是影響炮泥質量的一個主要因素。研究認為[4]組成炮泥的粗顆粒比例增加，可降低炮泥的擠出壓力，作業性好，加熱后氣孔率低，但粗顆粒超過一定比例，則會出現相反的情況，加熱后強度降低，這與燒結差有關系。原炮泥原料粒度只劃分為＜0.08 mm、0～1 mm、1～3 mm三個等級，原料粒級細化不夠嚴謹是造成炮泥不抗沖刷的一個重要原因。只有在炮泥配方中細化原料粒級，粗細粒度合理搭配，才能使炮泥在充分燒結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技術指標

表2 新型炮泥使用后高爐主要生產技術指標

3.2.1 原料粒度的選擇優化

從燒結效果和抗沖刷兩方面考慮，對原料粒度做了細化，使得粒級配置的連續性更好，且引入了微粉級原料。將粒度細劃為六個等級：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的鐵口孔道，出鐵過程中抗爐渣沖刷性能大大提高。為得到高密實度炮泥，基于顆粒的堆球原理與總結出的經驗，新配方將粗、中、細顆粒的比例選定為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 新型炮泥應用實踐及效果

4.1 新型炮泥應用實踐

高爐主要生產技術指標如表1、表2所示。新型炮泥生產實踐從2010年10月17日開始進行，應用實踐效果明顯。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）數據進行對比。

4.2 新型炮泥使用效果

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

（2）由于每日出鐵次數的減少,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，作業性能良好，能長時間平穩地出凈爐內渣鐵，高爐日產量提高2.2%。

5 結語

通過對炮泥原料品種和粒度的選擇優化，研制出了滿足高爐需要的新型炮泥。新型炮泥的應用使高爐生產技術指標得到改善和提升，改善了出鐵狀況，降低了使用成本，減輕了勞動強度，確保了高爐順行和高產，取得了明顯的效果。今后的新型炮泥要更注重環保性，炮泥對環境的污染主要來自于結合劑，在提高結合劑性能的同時，減少高溫釋放物對作業環境的污染。

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

[2]王華，戴永年.氮化硅在冶金工業中的應用[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，1998（1）：24.

[4]王慶賢.高爐出鐵口炮泥粒度構成對作業性和組織結構的影響[J].國外耐火材料，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）