在國內(nèi)外,高爐出鐵溝有用自流耐火澆注料、現(xiàn)場無攪拌耐火澆注料、摻加有機抗爆劑耐火澆注料和免烘烤耐火澆注料等,其特點是施工方便和烘烤安全。但是大多數(shù)高爐企業(yè)在出鐵溝處用的耐火澆注料為超低水泥耐火澆注料,也有用低水泥或無水泥耐火澆注料的。
高爐出鐵溝是高溫鐵水或熔渣流經(jīng)的通道,其耐火襯里應具有下列特性:
(1)耐鐵水和熔渣的侵蝕和沖刷能力強;
(2)抗熱震性好,重燒體積變化小;
(3)抗氧化能力強;
(4)容易施工,可快速烘烤不爆裂,便于修理和拆除;
(5)使用時,不產(chǎn)生有害氣體,不粘渣鐵,壽命長。
這幾個特性是相輔相成的,應互為兼容。
我國高爐出鐵溝過去一般用黏土熟料、焦粒、軟質(zhì)黏土和焦油瀝青搗制而成,通鐵量少,修補頻繁,勞動強度大,污染環(huán)境;后來,采用Al2O3-SiC-C質(zhì)搗打料,通鐵量顯著提高,但勞動強度大。
到80年代后期,開發(fā)了Al2O3-SiC-C質(zhì)超低水泥耐火澆注料。該類澆注料一般用致密白剛玉、亞白剛玉、棕剛玉、優(yōu)質(zhì)高鋁熟料、碳化硅和鱗片石墨等材料,再摻加超微粉、結合劑和外加劑配制而成。高中檔產(chǎn)品適用于大、中型高爐出鐵溝,中低檔產(chǎn)品則適用于中、小型高爐出鐵溝或渣溝。
其化學成分基本相似,但性能有較大區(qū)別。高檔品的主體材料為電熔致密白剛玉,中檔品的為電熔棕剛玉,低檔品的則為優(yōu)質(zhì)燒結礬土熟料;隨著加熱溫度的升高,各檔次產(chǎn)品的強度也隨之增大,與其烘干強度相比,一般提高1-3倍。
鐵溝耐火澆注料系致密型材料,生產(chǎn)工藝要求砌筑后應快速烘干,以滿足高爐出鐵的需要。因此,在耐火澆注料中,必須摻加快于劑或防爆劑,以適應快速烘襯的要求。快干劑主要有鋁粉和乳酸鋁等,防爆劑主要有聚苯乙烯纖維和炭纖維等。在國內(nèi)外,應用最多的為金屬鋁粉。應當指出,鐵溝料中添加快干劑和防爆劑后,可做成免烘烤鐵溝料。
摻加鋁粉的鐵溝耐火澆注料,其透氣度比未加鋁粉的提高幾十倍,因此有利于快速烘烤干燥;同時,鋁粉與水作用產(chǎn)生放熱反應,將促進超微粉、黏土凝聚結合的發(fā)展,從而提高其強度。Al(OH)3凝膠的產(chǎn)生,也對強度有重要作用。另外,為了提高鐵溝耐火澆注料的中溫強度,還摻加0.7%-1.5%的中溫增強劑,使抗折強度提高近一倍。這樣,該種澆注料方可滿足高爐出鐵溝1000-1500℃的反復作用,而溝村不發(fā)生開裂和剝落,從而提高其使用壽命。
應當指出,在Al2O3-SiC-C質(zhì)超低水泥耐火澆注料中,摻加鋁粉,不但起防爆和增強的作用,而且起防氧化的作用。摻加鋁粉時,應根據(jù)基質(zhì)料的具體情況,合理選擇鋁粉的品種、細度及其用量,同時應與養(yǎng)護溫度相適應。否則,將造成不利后果,甚至帶來災難性的事故。例如,鋁粉用量多,養(yǎng)護溫度高,鋁粉與水反應產(chǎn)生大量氫氣,來不及排除時,將使襯體發(fā)生裂縫或爆炸塌落。
進入20世紀90年代,鐵溝耐火澆注料有了重大發(fā)展,主要表現(xiàn)是品種多樣化,能滿足現(xiàn)代大、中、小型高爐出鐵溝的需要;質(zhì)量上有較大提高,特別是烘干強度提高顯著,其他性能也有明顯改善。其主要技術措施是,采用復合的高效減水劑和超微粉,摻加金屬硅等外加劑,嚴格控制骨粉料的質(zhì)量及級配等。
在中、小型高爐出鐵溝上,一般采用傳統(tǒng)的溝料搗制較多,也有用Al2O3-SiC-C質(zhì)搗打料的。Al2O3-SiC-C質(zhì)搗打料的主體材料為電熔棕剛玉和優(yōu)質(zhì)高鋁礬土熟料等,使用壽命比傳統(tǒng)溝料的提高較多,但施工勞動強度大。因此,在中、小型高爐出鐵溝和出渣溝上,正廣泛推廣鐵溝耐火澆注料。