鐵口在高爐生產(chǎn)過程中經(jīng)常受開鐵口機(jī)、泥炮機(jī)等外力沖擊，并且溫度變化劇烈，渣鐵對(duì)耐火材料的沖刷、侵蝕非常嚴(yán)重，因此它是高爐生產(chǎn)過程中的薄弱環(huán)節(jié)。鐵口的工作者狀態(tài)直接影響到高爐爐鋼的工作狀態(tài)，以及高爐的順行情況，因此鐵口工作狀況的優(yōu)劣會(huì)對(duì)鐵廠的正常生產(chǎn)有著很大的影響。高爐鐵口磚的材質(zhì)一般是高鋁磚、硅線石磚、莫來石磚、復(fù)合棕剛玉磚等大型組合磚。當(dāng)鐵口磚損壞時(shí)，在中修時(shí)才可以進(jìn)行砌筑修補(bǔ)，因?yàn)樯a(chǎn)周期較長(zhǎng)，需要成型、燒成、切磨和預(yù)砌，還需要將損壞的磚全部拆除，因此浪費(fèi)較大，并且施工周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、砌筑難度高。
目前國(guó)內(nèi)有些鋼廠已經(jīng)在使用預(yù)制件，它的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)周期短，缺點(diǎn)是需要組合，預(yù)砌和切磨，而且預(yù)制磚只是經(jīng)過低溫干燥，安裝到高爐上時(shí)，必須進(jìn)行高溫烘烤，這樣勢(shì)必造成延誤工期，而且一旦損壞還需要全部拆除。安鋼2200m3高爐和2600m3高爐在運(yùn)行了7~8年之后因鐵口組合磚損壞嚴(yán)重，必須對(duì)出鐵口進(jìn)行維修。因訂購(gòu)燒成制品生產(chǎn)周期長(zhǎng)，砌筑困難(鐵口磚部位形狀不規(guī)則)，希望我公司根據(jù)安陽(yáng)鋼鐵公司的高爐原鐵口情況，生產(chǎn)出一種直接在殘磚上澆注修補(bǔ)的澆注料。根據(jù)出鐵口用磚的指標(biāo)，如表1所列，我們對(duì)高爐出鐵口用自流澆注料進(jìn)行了研制試驗(yàn)。
表1 技術(shù)指標(biāo)要求
1 試驗(yàn)
1.1 原料
試驗(yàn)用主要原料有電熔剛玉、碳化硅、鋁酸鹽水泥、輔以復(fù)合添加劑和防爆劑LFB-1，其主要化學(xué)組成見表2。
表2 原料化學(xué)成分/%
1.1 試驗(yàn)過程
根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康�，按�?所列配比將原料加入試驗(yàn)攪拌機(jī)中，加水?dāng)嚢杈鶆蚝螅谡駝?dòng)臺(tái)上澆注成型為40mm×40mm×160mm的試樣和外部直徑為50mm、高為50mm的圓柱體試樣，養(yǎng)護(hù)24h后脫模，隨后再養(yǎng)護(hù)24h。把試樣放入烘箱中，在溫度為110℃下烘干24h，再在1500℃下進(jìn)行歷時(shí)3h的熱處理，然后按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分別檢測(cè)試樣的烘干體積密度、氣孔率、強(qiáng)度和燒后強(qiáng)度及線變化率、荷重軟化溫度等指標(biāo)。
1.2 性能測(cè)試
表3 試樣的組成/%
對(duì)照表2，利用試樣S1~S4測(cè)定鋁酸鹽水泥最佳加入量，利用試樣S5-S8測(cè)定硅微粉最佳加入量，利用試樣S9-S12測(cè)定金屬硅最佳加入量。具體試驗(yàn)?zāi)康娜缦拢?/FONT>
(1)通過測(cè)試110℃烘干24h的常溫耐壓強(qiáng)度和高溫抗折強(qiáng)度、荷重軟化溫度，以確定鋁酸鹽水泥最佳加入量。
(2)通過測(cè)試110℃、24h燒后試樣的氣孔率和體積密度，以確定微粉的合理加入量。
(3)通過防爆試驗(yàn)，以確定LFB-1防爆劑的合理加入量。
2 結(jié)果與討論
2.1 鋁酸鹽水泥加入量的影響
圖1為鋁酸鹽水泥加入量對(duì)常溫耐壓強(qiáng)度的影響，從圖中可以看出，隨著鋁酸鹽水泥加入量的增加，耐壓強(qiáng)度也逐漸增加，因此水泥加入量增加可以滿足自流料對(duì)常溫耐壓強(qiáng)度的要求。圖2是鋁酸鹽水泥的加入量對(duì)燒后抗折強(qiáng)度的影響，從圖中可以看出，隨著水泥加入量增加，燒后抗折強(qiáng)度有個(gè)最大值，即水泥加入7%時(shí)燒后抗折強(qiáng)度最大，但是荷重軟化溫度低。隨著水泥加入量的增加，由于CaO的增加，在高溫下與料中的SiO2和Al2O3反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的鈣長(zhǎng)石(CAF2)或鈣黃長(zhǎng)石(C2AS)，致使荷重軟化溫度下降。綜合考慮以上因素，鋁酸鹽水泥加入量最佳值為4%。
2.2 復(fù)合微粉加入量的影響
從圖3中可看出，隨著復(fù)合微粉加入量的增加，由于微粉的填充作用，試樣的氣孔率逐漸下降。但微粉加入量超過8%時(shí)，填充空隙有余，剩余的超微粉導(dǎo)致用水量增加，氣孔率增大。
圖4為復(fù)合微粉加入量與試驗(yàn)流動(dòng)值的關(guān)系。在試樣加水情況下，隨著復(fù)合微粉加入量的增加，料的流動(dòng)值增大，但微粉加入量超過8%，料的黏性增大，流動(dòng)值減小。因此，復(fù)合微粉加入量為8%較為合適。
2.3 粘磚試驗(yàn)
為了對(duì)該自流澆注料修復(fù)殘磚的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究和評(píng)價(jià)，我們進(jìn)行了澆注料粘磚的試驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)方法為：首先將復(fù)合棕剛玉磚切割成80mm×40mm×40mm的試塊，放入160mm×40mm×40mm的模型中固定好。然后把澆注料加水?dāng)嚢柚量蓾沧顟B(tài)，并較料加入已放入復(fù)合棕剛玉的三聯(lián)模內(nèi)于振動(dòng)平臺(tái)上振動(dòng)2min，脫模后養(yǎng)護(hù)，隨后分別進(jìn)行110℃、24h烘干;1100℃、3h燒成;1500℃、3h燒成。再分別做抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，其結(jié)果列于表4。
表4 粘磚抗折強(qiáng)度試驗(yàn)
在試驗(yàn)過程中，我們采用了三種方案，分別為：①在高鋁預(yù)制磚與料接觸端涂抹過渡材料A：②在復(fù)合棕剛玉磚與料接觸涂抹過渡材料B;③不涂抹過渡材料。
這個(gè)試驗(yàn)的目的是自流澆注料在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行局部修補(bǔ)時(shí)，對(duì)殘磚的粘結(jié)性的檢測(cè)，從表4可以看出3#的粘結(jié)強(qiáng)度相對(duì)較高。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在澆注料中加入過渡材料A、B時(shí)，澆注料流動(dòng)性、初凝時(shí)間都產(chǎn)生了很大的變化。在對(duì)粘磚抗折強(qiáng)度分析來看粘結(jié)強(qiáng)度差別不大，考慮在施工過程中涂抹料在澆注過程中容易脫落融入澆注料中，因此，在使用中采取了不加過渡材料的做法。
2.4 抗爆裂性試驗(yàn)
抗爆裂性的測(cè)試方法：根據(jù)YB/T4117-2003(致密耐火澆注料抗爆試驗(yàn)方法)將快干澆注料成型為50mm×50mm×50mm的試樣，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)成型，成型24h后脫模，然后直接放入已到達(dá)預(yù)定溫度的電爐中并保溫20min。如果試樣在某溫度下不爆裂，而高于此溫度50℃爆裂，則定義該溫度為其抗爆裂溫度，應(yīng)以此溫度為高低作為衡量材料抗快速升溫的抗爆裂性評(píng)價(jià)指標(biāo)。試驗(yàn)試樣采取50mm×50mm×50mm的立方體，澆注成型脫模后，立即放入已升到設(shè)定溫度的電爐內(nèi)，保溫20min，觀察是否爆裂。
本次所研究高爐鐵口修補(bǔ)自流料要求12h脫模，24h要達(dá)到正常生產(chǎn)溫度。因此快干劑和防爆劑的種類選擇及加入量的確定至關(guān)重要，我們選擇了一種自行研制的快干防爆劑LFB-1。對(duì)快干防爆劑LFB-1加入量為0.1%、0.15%、0.2%、0.25%分組做試驗(yàn)研究，并綜合它們對(duì)流動(dòng)性、排氣性、氣孔率的影響后認(rèn)為防爆劑LFB-1加入量為0.2%為最佳。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果列與表5。
表5 抗爆裂性實(shí)驗(yàn)
從表5中可以看出S11、S12的抗爆裂試驗(yàn)最好，因S12流動(dòng)性差，常溫烘烤有裂紋，這可能是由于在成型時(shí)加水量過大，水分不宜排出，增加了爆裂的危險(xiǎn)性，因此，我們選擇了S11配方。從在安鋼現(xiàn)場(chǎng)使用情況來看比較成功。澆注完畢后，1h初凝，3h具有脫模強(qiáng)度，3.5h脫模，充分實(shí)現(xiàn)了快干，為高爐鐵口的快速修筑節(jié)約了時(shí)間。
通過對(duì)鋁酸鹽水泥、復(fù)合微粉等原料加入量的試驗(yàn)研制出的高爐鐵口自流澆注料可在殘磚上直接澆注，進(jìn)行修補(bǔ)。在生產(chǎn)過程中不用高溫?zé)�，因此也是一種節(jié)能的高爐鐵口用耐火材料。其澆注施工不受施工空間限制，可快速澆注砌筑，采取了快干措施，可隨高爐正常烘爐。
