高爐炮泥的生產(chǎn)制造、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)及問題處理的方法（一）基礎(chǔ)知識(shí)篇

      炮泥是高爐冶煉過程中，關(guān)系到高爐是否順利運(yùn)行的一種關(guān)鍵耐火材料。主要是填充鐵口作用，在高爐爐前出鐵作業(yè)中，炮泥的功能就如閥門，需要出鐵時(shí)，將出鐵口孔打開，出完鐵后，能及時(shí)將出鐵孔堵上，且要確保其充分的出鐵時(shí)間。

      隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，高爐不斷向大型化、長(zhǎng)壽化、強(qiáng)化冶煉方向發(fā)展，對(duì)出鐵口無水炮泥性能的要求越來越高。如今要求其具備良好的作業(yè)性(充填性、開口性)、透氣性、燒結(jié)性、新舊炮泥的結(jié)合性、耐侵蝕性和抗沖刷性等，尤其是要求出鐵過程噴濺時(shí)間短、擴(kuò)孔速度慢。

    炮泥按其結(jié)合劑分為三種：

    １、以水作結(jié)合劑的稱為有水炮泥

    ２、以焦油，蒽油、樹脂等有機(jī)材料作結(jié)合劑的稱為無水炮泥。

    ３、以特種有機(jī)材料作為結(jié)合劑的特種炮泥，如：環(huán)保炮泥。

環(huán)保炮泥

    炮泥的組成除結(jié)合劑外，還有骨料、粉料和外加劑組成。常用無水炮泥原料一般以剛玉、高鋁礬土、焦寶石、碳化硅、粘云母、土及焦粉等，，按一定的粒度及重量組成基質(zhì)，各種微粉以及超微粉原料的添加進(jìn)一步的提高了其致密度及燒結(jié)性能，在結(jié)合劑的調(diào)和下使之具有一定的可塑性，從而可以通過泥炮打入鐵口堵住鐵水。

    下面簡(jiǎn)要的分析炮泥制造所用幾種原料的作用：

    1、碳化硅 在泥料中配入一定數(shù)量的碳化硅其作用是為了填充主骨料顆粒之間的空隙，以形成耐火基質(zhì)，利用其高熔點(diǎn)（2200℃）、耐侵蝕、高熱導(dǎo)率、高耐磨性（硬度值達(dá)到2500kg/mm2)、高溫強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，使得使泥料具有更好的抗渣性、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性，可改善其抗熔渣侵蝕和抗沖刷能力。但碳化硅在高溫氧化氣氛中易被氧化，因此在配入泥料中使用時(shí)應(yīng)給予考慮，加多量的碳化硅會(huì)導(dǎo)致炮泥燒結(jié)性能差。

碳化硅

    2、焦炭粉　主要是提高炮泥的透氣性能和開口性能，同時(shí)在產(chǎn)溫下，碳元素與焦油揮發(fā)的殘?zhí)枷嘟Y(jié)合，形成碳結(jié)合象，保證炮泥的最終強(qiáng)度。焦炭的種類不同將產(chǎn)生不同化學(xué)反應(yīng)及其他不同特征。焦炭的特性是氣孔率高、導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能好，抗渣及熱震穩(wěn)定性好，使鐵口保持還原氣氛，對(duì)SiC、碳化網(wǎng)絡(luò)及碳素材料起保護(hù)作用。

焦炭粉

    3、剛玉骨料和粉料剛玉　屬于中性耐火材料，具體密高、熔點(diǎn)高、硬度大，在高溫狀態(tài)下形成a-Al2O3,對(duì)于提高炮泥的抗渣鐵沖刷性和抗?fàn)t渣的化學(xué)侵蝕作用以及炮泥的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，具有很好的抗高溫鐵水侵蝕和沖刷磨損的性能。粗顆粒起到骨架作用，粉料能提高炮泥的強(qiáng)度和高溫性能，改善透氣性和體積穩(wěn)定性，提高抗折強(qiáng)度，防止炮泥的斷裂。

棕剛玉粉

    4、瀝青 瀝青作為含碳粘結(jié)劑配入泥料中，主要幫助結(jié)合劑發(fā)揮強(qiáng)化效應(yīng)，可以進(jìn)一步起到改進(jìn)泥料某些性能的作用，在炮泥中起到增塑劑和粘結(jié)劑的作用。高溫瀝青在炮泥中可起到中、低溫結(jié)合劑作用，在高溫條件下，瀝清成份碳化析出石墨碳，其加入量對(duì)無水炮泥的物理性能和作業(yè)性能影響很大。炮泥選用的瀝清一般為高溫瀝青或改質(zhì)瀝青，其軟化點(diǎn)要求在于100℃。瀝青和焦油其水分的含量及加入量對(duì)炮泥質(zhì)量有著重要的影響。

瀝青

    5、粘土粉（白泥） 炮泥生產(chǎn)中所選用的粘土粉為軟質(zhì)可塑性粘土，主要成分是Al2O3,+SiO2，粘土在中溫（900-1400）下能燒結(jié)成陶瓷材料，具有一定的硬度和耐磨性。我們主要是利用其可塑性，起到結(jié)合劑和潤(rùn)滑劑的作用，提高炮泥的作業(yè)性能，此外，粘土具有很好的燒結(jié)性能，粘土粉要求其成分穩(wěn)定，含水量低，否則將造成粘土的可塑性變差，附著性和燒結(jié)性減弱，保證不了炮泥的作業(yè)性變差。若大量引入粘土則導(dǎo)致燒結(jié)收縮大、產(chǎn)生斷鐵口、降低高溫強(qiáng)度。

粘土粉

    6、紅石一種盛產(chǎn)于中國(guó)河南省的紅色礦物，主要成分為SiO2，其次為Al2O3及少量其它氧化物，作為炮泥的膨脹劑，效果良好。它燒結(jié)性較好，高溫下產(chǎn)生的膨脹有利于炮泥的體積穩(wěn)定性，可以提高新舊炮泥的結(jié)合性。

    ７、氮化硅鐵　氮化物具有難以被鐵渣浸潤(rùn)的作用；由于鐵的存在，高溫下能促進(jìn)氮化硅與碳的反應(yīng)生產(chǎn)碳化硅，強(qiáng)化炮泥基質(zhì)，提高了炮泥的中溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，增加了炮泥的耐侵蝕性和抗沖刷性。高溫反應(yīng)中產(chǎn)生氮?dú)獠糠謨?chǔ)存于氣孔中，提高了炮泥的顯氣孔率，這樣有利于提高炮泥的開口性，縮短開鐵口時(shí)間，減少鉆桿消耗及勞動(dòng)強(qiáng)度，其加入量一般為8%—10%。

氮化硅鐵

    ８、硼砂、硼酸硼砂是一種常用的助熔劑和燒結(jié)劑，它在878°C時(shí)熔化，其熔體中含有酸性氧化物B2O3 ;硼酸高溫下分解成硼酐(即B203)。B2O3熔點(diǎn)450°C，與SiO2共熔點(diǎn)372°C，可使炮泥較低溫度下產(chǎn)生液相，促進(jìn)燒結(jié)，而在高溫下B2O3與氧化鋁形成A2B、A9B2,前者1035°C發(fā)生熔融分解，而后者熔點(diǎn)則高達(dá)1965°C。因此，硼砂等物質(zhì)在炮泥中可起到間接液相燒結(jié)作用。此外，添加硼砂等，可在中溫下與碳形成B2O3-C固熔體，提高中溫強(qiáng)度。

硼砂

    ９、絹云母  在中低溫時(shí)，可以加速燒結(jié)、硬化過程，在高溫狀態(tài)下作為結(jié)合劑，使炮泥潤(rùn)滑性、可塑性增強(qiáng)，使鐵口作業(yè)改善。

絹云母

    10、高鋁骨料（鋁釩土）  高鋁骨料屬于致密質(zhì)耐火材料顆粒料，耐火度達(dá)到1770，在堵屆鐵口中起骨架作用。米徑在3mm左右，Al2O3 ≥80%，吸水率＜５%

鋁礬土

    11、氮化硅  具有熔點(diǎn)高、硬度高、熱震穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，與Al2O3反應(yīng)生成Si-Al-O-N陶瓷相，可以有效抑制炮泥和熔渣反應(yīng)生產(chǎn)低熔點(diǎn)物相，提升炮泥的抗侵蝕能力。

氮化硅

    設(shè)計(jì)炮泥配方的過程中，在滿足某些性能要求時(shí)，難免對(duì)別的某些性能要求有所不利，為了盡可能實(shí)現(xiàn)所有要求，必須引入多種組分并限制其加入量(如結(jié)合劑、燒結(jié)劑，膨脹劑、抗蝕劑等)，最終取得一個(gè)較好的平衡。

（未完待續(xù)）