无水炮泥的主要原料、生产流程及检验

一 无水炮泥中各原料组成及对炮泥性能的影响分述如下

1、焦粉

焦炭的种类不同将产生不同化学反应及其他不同特征。焦炭的特性是气孔率高、导热及导电性能好，抗渣及热震稳定性好，使铁口保持还原气氛，对SiC、碳化网络及碳素材料起保护作用，是炮泥的主要原料之一。 焦粉的主要作用有三个：一是作为骨料，增强炮泥的显气孔率，改善炮泥的透气性，便于挥发分的释放；二是提供碳素与结合剂挥发的残炭结合，形成碳结合相，保证炮泥的最终强度；三是产生还原气氛，抑制其他原料氧化。

2、碳化硅

SiC具有高熔点（2200℃）、耐侵蚀、高热导率、高耐磨性（硬度值达到2500kg/mm2)、高温强度高、热膨胀系数小、热震稳定性好等优点，在泥料中配入一定数量的碳化硅其作用是为了填充主骨料颗粒之间的空隙，以形成耐火基质，使泥料具有更好的抗渣性、高温结构强度和热震稳定性，可改善其抗熔渣侵蚀和抗冲刷能力。但碳化硅在高温氧化气氛中易被氧化，因此在配入泥料中使用时应给予考虑。

3、棕刚玉

炮泥所用的棕刚玉属中性耐火材料，体密大、熔点高、硬度大、化学性质稳定、耐渣铁侵蚀性好，在高温时转化为α-Al2O3,根据其性能上的特点，在无水炮泥中配入一定比例的棕刚玉，是为了提高炮泥的抗渣铁冲刷性和抗炉渣的化学侵蚀作用以及炮泥的高温结构强度等。棕刚玉在炮泥中常作为骨料和粉料使用。

4、高铝（铝矾土）骨料

高铝骨料属于致密质耐火颗粒原料，耐火度达到1770℃，起骨架作用。粒径在3mm左右，其化学成分要求Al2O3≥80%、Fe3O4≤2%、MgO+CaO≤0.5%，吸水率≤5%。

5、绢云母

绢云母在无水炮泥中的作用： （1）提高炮泥的中、低温强度； （2）绢云母在高温下可做结合剂

（3）绢云母在炮泥原料中系超微粉原料，能使炮泥润滑，有利于打泥

6、沥青

沥青作为含碳粘结剂配入泥料中，主要是帮助结合剂发挥强化效应，可以进一步起到改进泥料某些性能的作用。如在高温条件下沥青成分碳化析出石墨碳，使泥料具有较好的高温结构强度,炮泥选用的沥青一般为高温沥青或改质沥青，其软化点要求大于100℃。

7、粘土（白泥）粉

炮泥生产中所选用的粘土为软质可塑性粘土，主要成分是AL2O3+SiO2,粘土在中温（900℃—1400℃）下能烧结成陶瓷材料，具有一定的硬度和耐磨性，但受热收缩大且致密，不利于水分及有机物的挥发和逸出。根据粘土加热变化特点，在泥料中过多的配入粘土粉，对泥料的体积稳定性会有一定的影响，如铁口断裂等。因此在泥料配制中应该给予严格控制。一般配入量在10—15%，最多不超过20%。

8、氮化硅（氮化硅结合碳化硅、氮化硅铁）

近几年，随着对炮泥的研究深入，越来越多的非氧化物添加到炮泥中，对改善炮泥的性能起到了很好的作用。

二, 无水炮泥对各成份的要求

(1) 无水铁口炮泥一般以焦油或蒽油作结合剂，应严格控制各组份的含水量,含水量过高易造成铁口喷溅,近年来出现的环保型的无水铁口炮泥所用结合剂已改换成了酚醛树脂或改性酚醛树脂，这种结合剂对各种原料中的水分也没有了特别严格的控制标准。由于树脂相对于焦油来说，易与水结合，在加热时能蒸发和固化，可减少因水分含量高影响使用效果的问题。

(2) 铁口炮泥的原料化学成分，正在向高纯度、杂质含量低、碳质和碱性化方向发展。杂质含量高，易使铁口炮泥在使用过程中形成低熔点化合物，降低了铁口炮泥的高温强度。就近期来看，采用高纯度刚玉质无水炮泥，可使抗渣侵蚀性能显著提高。未来几年，特别是特大型高炉强化冶炼后，对无水铁口炮泥的要求会进一步提高，氧化镁质碱性铁口炮泥将可能在特大型高炉上发展，这种无水铁口炮泥耐火度高，与高炉熔渣很少反应，不但可延长出铁时间，而且可降低铁口炮泥单耗。

(3) 原料的粒度组成也是影响无水铁口炮泥质量的一个主要因素。研究认为：组成中增加粗颗粒，可降低铁口炮泥的挤出压力，作业性好，加热后气孔率低，但粗颗粒超过一定比例，则出现相反的情况，这与气孔率会增高，烧结性能变差有关。目前其配料正向细粉增多的方向发展，特别是超微粉的出现，有助于提高无水铁口炮泥的烧结性能。

三、 炮泥配方

目前我国多数钢铁企业所用的炮泥多为炮泥厂家供应,种类繁多,在成份和性能上也有很大不同,只有部分国企拥有自已的炮泥制作车间,所用炮泥配方依实际应用情况及高炉要求不同而各不相同,以下提供其通用配比,生产中可根据高炉炉容及冶炼强度等实际情况酌情调节.

其配方:20 % -40%的焦粉，20%左右的黏土粉，10%左右的沥青，10% -20%的棕刚玉，10%的碳化硅，5%-7%的绢云母，13%一14%的结合剂。结合剂有二葱油、煤焦油和树脂等

无水炮泥的配方中焦粉量、沥青和棕刚玉的量随着高炉炉容、顶压和强化程度而变化:炉容越大，顶压越高，强化程度越大，焦粉含量越低，沥青和棕刚玉的含量越多。另外,结合剂选用焦油和树脂(环保炮泥)其性能也有区别,分述如下:

1)结合剂及用量

焦油型 焦油180--250公斤/吨

树脂型: 树脂200--300公斤/吨

2)硬化速度 :

焦油型: 360摄氏度下无强度,无法在短时间内退炮.

树脂型: 树脂下低温聚合,150摄氏度时,堵口后短时间内即可退炮.

3)烧结速度

焦油型: 时间较长,一般大于40--45分钟

树脂型: 时间短,堵口20分钟即可出铁.

4)环保问题

焦油型: 释放出笨并芘等致癌物质,有害健康.

树脂型: 释放有害物质较少,更环保.

四、 炮泥的制作工艺流程

铁口炮泥各种原料，应由供应厂家破、粉碎后提供给炮泥生主厂家,制作炮泥的主要设备是碾泥机，一般情况下，碾泥机只起碾压成品铁口炮泥作用，不能用于破、粉碎。所有原料要根据碾制时混合程度不同分先后顺序加入，先干碾10-20分钟,然后加入焦油等结合剂断续碾压,碾压时间可根据高炉炉容不同按10 ~ 30mm控制，之后分点取样进行马夏值检测,检测合格时,方可出泥,否则需要增加碾压时间,碾压时的环境温度最好在10 ~ 30℃范围内进行。碾制好的成品铁口炮泥，存放于暖房内，困泥时间一般为24h以上,刚碾制好的炮泥不能马上用于生产中。必须轻过24小时以上的困泥才能使用.其工艺流程为：

准确配料 → 顺序搅拌 → 加油碾压 → 质量检测---合格铁口炮泥 → 入库保存困泥 → 维护 → 使用。

五、炮泥的质量要求及检验方法

高炉炮泥首先要很好地封堵住出铁口，其次要保证出铁时能顺利打开，并且其形成的出铁口通道平稳出铁，第三要保持出铁口有足够的深度以保护炉缸，任何一项功能达不到或不完善，都有可能引发事故。因此，对炮泥有如下要：

(1)良好的塑性，能顺利地从泥炮中推入出铁口，填满出铁口通道。

(2)具有快干、速硬性能，在较短的时间内硬化，并且具有较高的强度。

(3)开口性能好，以便出铁口能顺利打开。

(4)耐一高温渣铁的冲刷和侵蚀性能好，在出铁过程中出铁口通道孔径不能因高温铁水的冲刷而扩大，保证铁水流的稳定。

(5)体积稳定性能好，而且具有一定的气孔率，保证在堵住出铁口通道后，在升温过程中不会出现过大的收缩造成断裂，适宜的气孔率使炮泥中的挥发成分能顺利外逸而不出现裂缝，保证铁口密封。

(6)不产生环境污染，为炉前工作创造良好的工作环境。

虽然对炮泥质量的要求是多方面的,比如强度,耐火度,塑性等,但对炮泥质量的检验,目前在炮泥生产厂家,限于设备能力和技术方面的原因,唯一能做的是做马夏值的检测,所谓的马夏值是指高炉炮泥的塑性值,是衡量炮泥质量的关健指标之一,我国宝钢最先从日本新日铁引进了测定方法,并在生产管理中采用.要求在炮泥供应的同时提供塑性指标,能够在高炉炮泥质量的管理上走向规范化和标准化,有利于炮泥质量的稳定,从而进一步做好铁口维护工作,实现高炉长寿,目前我国大部分炮泥生产供应商还无法提供其炮泥的马夏值,对炮泥质量的控制完全应靠经验.这一现状尚需改变.

（来源：高炉炼铁技术分享）

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