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                      高爐無水炮泥的生產與使用淺見
                      發布時間:2017-07-03 瀏覽量:6221

                      徐國濤

                      武漢鋼鐵集團公司研究院 湖北武漢 430080

                      煉鐵生產中,炮泥的作用說簡單很簡單,就是:堵鐵口、易開口、維持穩定的鐵口深度。說復雜,也復雜,炮泥用的好,出鐵出渣出的好,就能保證高爐吃的好,拉的好,爐況順行,氣流通暢,這樣生產效率高,產量大,高爐也能夠保證長壽。

                      炮泥的性能有行業標準YBT4196-2009《高爐用無水炮泥》,從這個標準里可以看到:炮泥的高溫下的性能事實上就只有一個1350℃×3h埋炭燒后的性能來表征,燒后的體積密度,線變化率,燒后耐壓強度。密度指標與原材料選材有關系,你選擇棕剛玉而不用礬土密度肯定大些,但是你用礬土,少用電焦粉,密度(g/cm3)1.71.8一樣容易達到,所以說密度容易達到;燒后耐壓強度(MPa)以≮81015作為不同高爐容積的炮泥的推薦指標,作為一個推薦性的標準,耐壓強度是炮泥耐沖刷、通鐵時間的有關聯的一個參考性能,僅作為一個參考,因為出鐵的過程前期是鐵水沖刷,后期是渣的沖刷,真正好用適用的炮泥這幾個指標是不夠的。有些公司使用的炮泥,雖然其燒后耐壓強度只有35MPa,其使用性能仍然可以滿足7501500M3高爐的需要,畢竟小高爐通鐵的量不大,通鐵時間有些也只有70100min。對于大高爐的炮泥而言,其燒后耐壓強度近年來有較大的變化,因為開口機的能力提高,有些公司生產的炮泥在1450℃×3h埋炭燒后耐壓強度達到1822MPa,這種炮泥耐沖刷、擴孔小,通鐵時間長,有些高爐通鐵次數在1013次,少數高爐通鐵時間可達到160min;之所以選擇1450℃×3h處理炮泥,是因為大高爐鐵水溫度高,做出來的性能指標更有針對性。

                      從炮泥的發展歷史看:最早的炮泥是有水炮泥,爐子小,沖力小,鐵水量小,因此炮泥的要求很簡單,粘土、焦粉加點骨料用水拌合即可達到要求。而當高爐容積增加,出鐵量增大,時間延長時,炮泥的要求就發生了變化。炮泥被擠壓進入鐵口通道后,要能夠快速燒結,堵塞鐵口,能夠快速拔炮,進入爐內的炮泥能夠經受鐵水環流,維持鐵口的深度,利于出鐵的順行;泥條自身要收縮小,免得與老炮泥產生縫隙引起煤氣串漏,造成鐵水噴濺,對于炮泥的配制來講,要求炮泥的塑性好,燒后的變形小,能夠燒結快,因此賦予炮泥可塑性的油性結合劑就非常重要。國內炮泥的結合劑大多數用蒽油、二蒽油、焦油居多,近年使用焦油炮泥的廠家有所增加,主要還是因為焦油中的固定碳含量高,賦予炮泥的結合性好,大高爐泥炮的壓力增加,焦油使得炮泥變硬的缺點得到克服;有些炮泥生產廠加入部分焦油生產大高爐炮泥,使用效果也較好。環保炮泥是一種發展趨勢,國內有采用德國產結合劑T60生產的炮泥,環保性能可達到歐洲標準,但T60價格較貴,在鋼鐵行業不景氣的大環境下,環保炮泥的推廣力度受限制。國內有少數廠家聲稱生產出了環保炮泥,但如果炮泥仍然采用焦油、蒽油,固體結合劑采用瀝青調整強度,其苯并芘的控制很難達到歐洲標準,歐洲第三代環保炮泥苯并芘含量控制小于300ppm,而國內對苯并芘的測試技術都很少,測試方法多是參照大氣中苯并芘的測試方法,何況苯并芘還有不同的種類;因此對環保炮泥的研究及使用還有一個過程。T60類環保型炮泥結合劑的生產原料仍然是煤焦油、石油焦油類物質,據筆者觀察及參觀生產廠家過程的推測,應該是通過不同溫度下的餾分處理,加上改質提純處理后的瀝青溶融混合的結果,因其固體成份含量較大,粘度高,炮泥擠出的泥條均勻、不容易斷、收縮小。有些炮泥生產商稱發明了樹脂類的環保炮泥,這個有可能;國外在煤焦油提煉過程中,也生產出一種透明的樹脂物質,能夠使用有機樹脂和溶劑調制出適合炮泥使用的環保結合劑,也是一種方向。隨著國內對環保結合劑研究技術的發展,應用環保炮泥必然是大勢所趨,價格也會降下來。

                      炮泥的耐用性能與組成有關,從YBT4196-2009《高爐用無水炮泥》的規定看:大高爐炮泥SiC+C要求≮30%,對于小高爐,有些炮泥中焦炭粉加到20-30%的報道都有,碳素多,容易開口,油性結合劑的揮發也快,容易燒結,但近年來,炮泥的發展趨勢看,炮泥中的焦炭粉用量減少,有些估計也就是10-15%的范圍,焦炭含量少,容易燒結,開口性就需要合理調配炮泥的組成。炮泥的耐沖刷性能需要調整SiC含量,有些調整氮化硅或者氮化硅鐵的含量,事實上,每個高爐容積不同,爐況條件不同,加入的SiC及氮化硅或者氮化硅鐵的含量也不同,需要根據具體情況加以分析后調整配方。

                      早期的技術人員在炮泥配方的調整過程中,常用調整粘土、絹云母或瀝青用量的方法,可塑性指標就是調節油性結合劑的用量,隨著原材料的應用領域拓寬,也有公司開始采用葉蠟石、界面處理劑調節炮泥的潤滑性,采用不同的液體結合劑、溶劑調整炮泥的塑性。關鍵的問題,還是需要用技術方法來代替人工經驗,處理炮泥生產與應用過程中的技術問題,如國外有些炮泥生產商采用手持式的可塑性測定儀器測定馬夏值,以分析炮泥的打泥性能,非常方便快捷。

                      炮泥的消耗與打泥量、出鐵次數有關,如果煉鐵廠以噸鐵承包,那么炮泥供應商需要密切關注炮泥的質量與耐用性的相關影響因素。其實每個高爐的使用條件不同,炮泥生產商需要關注與炮泥使用環境相關的技術參數。如某鐵廠幾座不同高爐的相關技術參數為:3800M3高爐利用系數2.616-2.720t/ M3·d,風量7325-7253M3/min,富氧率6.1662009-6.285%2011),風溫1200℃;3200M3高爐利用系數2.283-2.494 t/ M3·d,風量5997-6137M3/min,富氧率5.462008-5.589%2007),風溫1156-1250℃;2200M3高爐利用系數2.509 t/ M3·d,風量3400-4600M3/min1536M3高爐利用系數2.22-2.248 t/ M3·d,風量2850-2945M3/min,富氧率4.012013-4.31%2011),風溫1180-1195℃。(數據為不同時期的資料,僅作參考)

                      從這些數據可以推測炮泥的使用環境:渣、鐵出干凈后壓入的炮泥進入鐵口通道及爐缸中的泥包頭后,風溫、風量、富氧率都會影響炮泥的燒結與使用環境,也會影響鐵口的穩定,而利用系數,也意味著鐵水及渣的流量對泥包、鐵口通道的沖刷磨損。有針對性的了解炮泥的使用環境,配合對開口機能力、泥炮技術參數的了解,就可以確定炮泥的可塑性是大小,炮泥的強度的大小,碳化硅及氮化硅鐵的加入量大小等。

                      有些炮泥的生產商比較關注鉆頭大小、出鐵次數,炮泥消耗等指標;但從實際情況看:國內煉鐵工作者并不一定關心炮泥的技術問題,比如炮泥配方、性價比、消耗等,因為職業與職責的作用,他們關心的只是打泥與開口的好壞、鐵口的穩定與否;而對鉆頭、出鐵次數,只是一種習慣性操作,何況出鐵次數由于受配罐、列車調配等因數影響,難以改變。因此,炮泥生產商必須多與鐵廠的生產調度部門溝通,讓其認識到不同鉆頭的適用性與煉鐵生產的利弊,在條件成熟時,減少出鐵次數,增加高性能炮泥的用量,保證高爐的穩定順行,這樣也利于降低炮泥消耗,減少生產成本。

                      炮泥,英文翻譯為taphole clay,早期有人譯作堵口的粘土,其實有其歷史淵源,出鐵口填充物,1948年用的就是粘土+粘土磚顆粒+焦炭粉+水的混合物,明了其位置和作用,了解現代高爐的變化,就可對癥下藥。

                      生產商找到商機、市場與利潤;而鐵廠用得好、用得起,炮泥的供需雙方才會皆大歡喜。


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