孫志紅 姜志山 王建
前 言
高爐向大型化發(fā)展，擺動溜槽是大中型高爐出鐵通道的關鍵部位，擺動溜槽流嘴內襯工藝設計及材料使用壽命對高爐煉鐵的安全順利運行起著非常重要的作用，擺動溜槽工作襯層及流嘴襯層要求具有良好的抗高溫鐵水的沖刷耐磨性和熱震穩(wěn)定性。
現(xiàn)在，大中型高爐用擺動溜槽工作襯層和流嘴襯層部位材料一般統(tǒng)一采用Al2O3-SiC-C低水泥澆注料，一次通鐵量一般為8萬噸~10萬噸左右。筆者根據(jù)對擺動溜槽工作襯層及流嘴工作襯層在實際使用過程中其使用壽命的影響因素分析認為：流嘴部位不但要經受高溫鐵水的磨損，還有鐵流的熱沖擊且損耗較快、使用壽命短、維修周期長，影響高爐正常安全生產。這種情況下，急需開發(fā)設計一種施工安裝快捷、強度高和抗熱震穩(wěn)定性優(yōu)良、耐高溫鐵水沖刷性能優(yōu)異及長壽命的產品，從而有效地穩(wěn)定提高大中型高爐用擺動溜槽流嘴襯層部位的一次通鐵量到13萬噸以上。
為了解決上述問題，筆者研發(fā)出一種優(yōu)化設計、配方合理、制備方法簡單易實現(xiàn)、可降低擺動溜槽內襯材料綜合運行成本、提高大中型高爐擺動溜槽及流嘴襯層整體使用壽命的新型產品，現(xiàn)場安裝簡單、安全、長壽命，且具有廣泛的市場推廣前景及應用價值。
技術方案
技術方案是：大中型高爐擺動溜槽，包括鋼殼、鋼殼內設置有耐火磚襯層，耐火磚襯層表面設置有工作襯層，工作襯層表面設置有流嘴，流嘴上設置有溝槽，流嘴由高強預制件拼接組合而成；鋼殼下端設置有擺動驅動裝置，擺動驅動裝置包括底座，底座上設置有向上的支撐柱，鋼殼能夠在支撐柱上端擺動，鋼殼至少有一端與底座之間連接有升降驅動件。
鋼殼橫截面為U型，鋼殼兩側壁向外傾斜0~30°，鋼殼上端設置有向外的彎折板，耐火磚襯層包括底層和側層，底層包括鋪設在鋼殼底部的墊層以及鋪設在墊層上表面的面層，墊層及側層均由多塊磚塊一組成，面層由多塊磚塊二組成，磚塊二的寬度值大于磚塊一的寬度值，墊層的磚縫與面層的磚縫不重合。
工作襯層上端延伸至耐火磚襯層上側，流嘴上端與工作襯層上端面平齊，流嘴上端面加工有吊耳孔。
高爐擺動溜槽流嘴用高強預制件，由以下精選原料制成：
電熔莫來石占比為30%~45%、燒結板狀剛玉占比為20%~30%、黑碳化硅占比為10%~25%、鋯英砂占比為3%~5%、高純尖晶石微粉占比為3%~6%、氧化鋁微粉占比為5%~8%、二氧化硅微粉占比為1%~3%、高強固體結合劑占比為2%~4%、燒結劑占比為1%~4%、抗氧化劑占比為1%~3%、防爆裂劑占比為0.1%~0.3%、復合分散劑占比為0.2%~0.5%。
電熔莫來石的粒度有5mm~8mm和3mm~5mm兩種，采用標準YB/T104-2005，電熔莫來石中氧化鋁的含量為≥75%，大顆粒骨料采5mm~8mm、3~5mm兩種復配，能夠有效地發(fā)揮電熔莫來石原料的熱震穩(wěn)定性及強度高的特點，進而提高產品骨架結構的穩(wěn)定性。
燒結板狀剛玉的粒度包括1mm~3mm和0.1mm~1mm 兩種，牌號為TAL-99，燒結板狀剛玉中氧化鋁含量為≥99%，中小顆粒采用兩種復配，充分應用燒結板狀剛玉的填充和流動性好、燒結性優(yōu)、抗渣鐵侵蝕性優(yōu)良等優(yōu)勢。
黑碳化硅的粒度包括0.1mm~1mm和0.044mm兩種，采用標準GB/T2480-2008，牌號為C-B，黑碳化硅中碳化硅含量≥98%，碳化硅以小顆粒和細粉兩種復配，以合理填充促進燒結，提升產品的高溫耐沖刷性能。
鋯英砂的粒度為0.1mm至0.2mm，采用標準YB/834-87，牌號為特級品，鋯英砂中氧化鋯含量為65%，利用其高溫強度穩(wěn)定性優(yōu)點，提升產品的高溫耐磨性來延長壽命。
高純尖晶石微粉的粒度≤2.5μm，高純尖晶石微粉中氧化鋁含量為≥87%、氧化鎂含量≥8%，其特性為燒結強度高、耐高溫沖擊性能優(yōu)越。
氧化鋁微粉的粒度≤1.5μm，氧化鋁微粉中氧化鋁含量為99%，采用標準YS/T89-1995。
高強固體結合劑為固體磷酸二氫鋁，固體磷酸二氫鋁的粒度小于0.044mm，固體磷酸二氫鋁中五氧化二磷含量為32%，可有效促進產品組合中的顆粒與細粉，微粉的結合快干強度及應用過程中的耐磨性。
產品的特點：
高爐擺動溜槽由鋼殼、耐火磚襯層、工作襯層、高強預制件制成，結構簡單且穩(wěn)定性高，鐵水流經溝槽，溫度自高強預制件依次向外傳遞，通過工作襯層、耐火磚襯層的保護以及鋼殼的支撐，能夠保證流嘴工作穩(wěn)定，設置擺動驅動裝置，能夠驅動擺動溜槽擺動，進而將鐵水分配至不同的容器；鋼殼橫截面為U型，鋼殼兩側壁向外傾斜0°~30°，鋼殼上端設置有向外的彎折板，方便在鋪設耐火磚層時定位，尤其是彎折板，能夠防止鋼殼上端彎折；施工安裝簡便快捷、安全性提升。
高爐擺動溜槽流嘴用高強預制件的制備方法：
混料：稱取原料，用強制式攪拌機拌料，首先將電熔莫來石、燒結板狀剛玉、黑碳化硅、鋯英砂、高純尖晶石微粉、氧化鋁微粉、二氧化硅微粉原料進行混合，轉速為100rpm，攪拌10min，再依次加入高強固體結合劑、燒結劑、抗氧化劑、防爆裂劑和復合分散劑進行混合攪拌均勻，轉速100rpm，攪拌5min，得到混合料，將混合料稱量后裝入防潮包裝袋中備用。
澆注預制：將混合料加入高速混煉機中，加4%重量的自來水攪拌3分鐘，材料干濕均勻、流動性好，混合料倒入預制件模具內，用Φ50振動棒插入振動，均勻成型。
成型和干燥：預制件濕坯體在模具內自然干燥12小時后脫模，轉入烘箱進行200℃干燥48小時，使其中的水分充分揮發(fā)，強度提高，然后自然冷卻后得到高爐擺動溜槽流嘴用高強預制件。
高爐擺動溜槽安裝步驟：
預制底座、支撐柱、鋼殼、耐火磚、擺動連接組件、高爐擺動溜槽流嘴用高強預制件；
固定底座，安裝驅動油缸，在鋼殼內砌耐火磚襯層，耐火磚襯層的耐火磚之間通過高鋁質火泥填充粘結，在耐火磚襯層上支模具，然后澆注鋁碳化硅質澆注料，得到工作襯層，在工作襯層固化前，安裝高爐擺動溜槽流嘴用高強預制件，高爐擺動溜槽流嘴用高強預制件之間通過高溫膠泥填縫粘結，常溫固化；
安裝溫度檢測裝置，然后將鋼殼安裝在支撐柱及驅動油缸上方，得到高爐擺動溜槽。
研發(fā)的高爐擺動溜槽流嘴用高強預制件一次通鐵量提升至13萬噸以上，使用壽命延長30%以上。
結 論
通過對配方組合進行優(yōu)化，采用精選優(yōu)質原材料，引入高強固體結合劑、燒結劑等，得到高爐擺動溜槽及其流嘴用高強預制件，有效提升了高強預制件的致密度、熱震穩(wěn)定性，高溫燒后永久線變化率呈微膨脹且比較穩(wěn)定，高溫耐壓抗折強度較大提升；配方通過優(yōu)化、減少或者不用揮發(fā)性強的含碳材料，減少了碳含量的排放，可有效降低擺動溜槽及其流嘴綜合運行成本、節(jié)約優(yōu)質耐火原料資源，提升大型高爐用擺動溜槽一次通鐵量提升至13萬噸以上，使用壽命延長30%以上，具有顯著的經濟和社會效益。
