中小型高炉主铁沟的储铁式改造.doc

中小型高炉主铁沟的储铁式改造 江山,薛乃彦,魏通通 （中国京冶工程技术有限公司 邮编100088） 摘要：使用速干浇注料、合理的储铁式主铁沟设计和机械化施工，可以将中小高炉传统的非储铁式捣打料铁沟改造成储铁式浇注铁沟。主沟寿命大幅度延长，经济效益、环境效益显著。 关键词：中小型，高炉，储铁式，铁沟，速干浇注料 前言 浇注料构筑的主铁沟具有寿命长、维修量小的特点，在大型高炉的储铁式铁沟上应用已经十分普遍，一般通铁量可达10～15万吨以上，累计通铁量80～100万吨。 但是由于材料的快干技术、沟形设计、施工技术的制约，铁沟浇注料在很长一段时间内未能在1000m3以下的中小型高炉出铁场推广应用。近年来，在中小高炉速干型铁沟浇注料的研制、出铁场储铁式改造设计以及铁沟机械化施工技术方面取得了全面的突破，使得储铁式浇注主铁沟在中小高炉上应用成为现实。中小型高炉经储铁式改造后的浇注主沟的寿命可达10万吨以上，是传统免烘烤铁沟捣打料铁沟的5～10倍，大幅度地降低了材料消耗，减少了固体废弃物的排放，避免了免烘烤捣打料施工时有害气体的排放，环境效益显著。 1.速干型铁沟浇注料的研制 中小型高炉由于单铁口或双铁口连续出铁，两次出铁之间的间隔时间短，没有烘烤时间，大多数铁厂都是使用免烘烤铁沟捣打料，一般通铁量只有2万吨左右。沟衬需要频繁的修补，炉前劳动强度高，容易发生钻渣、渗铁现象。此外，免烘烤捣打料采用酚醛树脂作为结合剂，在施工和使用过程中会分解，释放出含有苯酚、甲醛等毒性物质的有害气体，对环境的污染比较严重。针对这些问题，我们研制了速干型铁沟浇注料，具有凝结快、强度高、防爆裂、耐侵蚀、防渗透、耐高温，能够快速干燥等特点。使得浇注料在中小高炉铁沟上使用成为可能。 耐火材料烘烤爆裂的原因主要是：施工体内的水蒸气无法及时排出造成的。当烘烤温度超过100℃时，施工体内的水会蒸发成为气体，体积急剧膨胀，而施工体此时已经固化，水蒸气没有膨胀的空间，则施工体内部的蒸气压力会急剧升高，当施工体的强度小于蒸气压时，就会出现爆裂。 要解决爆裂问题应从以下四个方面入手： 1.1使用复合超微粉和减水剂尽可能地降低用水量 加入复合超微粉和减水剂可以大幅度地降低施工用水量，降低水-胶比(水与胶凝材料之比)，提高材料强度，使材料具有早强快硬的特性，在硬化初期就具有较高的强度，使之足以抵抗内部的蒸汽压；同时由于水量的降低，烘烤所产生的蒸汽量也随之减少。 1.2使用金属铝粉形成引气通道 金属Al的作用有以下两方面：①材料中的金属A1粉一经与水接触，就能够与水产生反应，生成氢气，产生大量的细微的引气通道，有利于烘烤过程中水蒸气的排出。 2A 1+ 6H2O=2A 1( OH)3+3H2↑ ②金属A1粉与水的反应是放热反应，能够产生大量的热量，提高施工体温度，促进浇注料中胶凝物质的硬化和施工体的干燥。金属A1粉的加入量有个最佳值，如果加入量过少，达不到引气的目的；如果加入量过多，引气量太多，引气速度过快，而这时施工体早期强度又不是很高，则施工体易发生鼓胀开裂，导致结构强度降低、气孔率增加。金属A1粉的引气量与其细度和活性有关，一般来说：金属A1粉的粒度越细，活性越高，与水的引气反应也越剧烈，引气量越大、越集中，更容易产生鼓胀、开裂，影响体积密度，降低强度。因此，必须严格控制金属A1粉的加入量与细度，采取适当措施使金属Al “钝化”，使金属Al粉在反应过程中“缓慢地”、“稳定地”释放出氢气，以达到既能产生足够的引气通道又不破坏施工体的强度的目的。 1.3防爆纤维 添加防爆纤维也可以防止浇注料烘烤爆裂。防爆纤维常温下是固体，在浇注料施工过程中占据一定的空间，在烘烤过程中，当温度升至80～140℃时逐渐融化（融化温度由纤维性质决定），原先纤维占据的细微空间形成通气孔道，从而使得烘烤过程中施工体内产生的水蒸气经由纤维形成的通气孔道迅速排出。降低施工体内蒸气压，避免爆裂。防爆纤维应选用适宜的纤维品种、纤维直径、纤维长度之外，还特别要注意纤维用量，合适的纤维掺量不但可以有效地防止施工体爆裂，还可以提高浇注料的和易性和常温强度。但是，如果纤维加入过多，会大幅度降低浇注料的流动性，增加用水量。 1.4防爆试验 防爆试验方法是：将速干型铁沟浇注料浇注成型，试块尺寸为40 mm x 40 mm x 160 mm，常温养护2h后，即可脱模；脱模后，将试块立即放入预先升温至测试温度并恒温的电炉中，在电炉内保温30 min后，观测其爆裂的情况。综合应用复合超微粉、金属铝、防爆纤维等防爆技术的速干型铁沟浇注料可以承受800℃的急热而不爆裂，完全可以满足现场快速烘烤的要求。 2.出铁场储铁式改造 1000m3以下的高炉传统设计为非储铁式铁沟，采用捣打料施工，使用寿命短，维修频繁，影响生产节奏。我公司对出主