鞏義市孝義紅衛(wèi)粘合劑廠
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▍行業(yè)知識(shí)
高爐出鐵口用炮泥：容易造成炮泥損毀的原因和影響
高爐一般設(shè)置1~4個(gè)出鐵口。出鐵口是高爐中非常重要的部位，是高爐排出鐵水和爐渣的通道，由于高爐的大型化和強(qiáng)化冶煉技術(shù)的應(yīng)用，出鐵次數(shù)增加，因而其工藝條件變得更加苛刻。為了防止煤氣噴出，高爐在出鐵水和出渣完成后，該口立即被泥料堵塞，
由于泥料是用泥炮擠入的，因此該種泥料被稱為炮泥，炮泥屬于不定形耐火材料中的一種。在高爐運(yùn)行過程中，高溫瘡、鐵水及高壓煤氣射流頻繁沖刷侵蝕鐵口，且堵鐵口時(shí)，高壓炮泥的沖擊和泥炮的撞擊及震動(dòng)，使出鐵口附近的磚襯極易破損，因此用以封堵出鐵口、減少出鐵口被破壞的炮泥就顯得尤為重要，也可以說炮泥控制了高爐的壽命。圖1所示為炮泥剛打入高爐內(nèi)部時(shí)的形狀。
隨著高爐大型化、強(qiáng)冶煉、高風(fēng)壓、大渣鐵量的排出，炮泥性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到高爐能否安全運(yùn)行，因此對(duì)炮泥質(zhì)量要求越來越高�？傮w講，高爐不出鐵渣熔液時(shí)，炮泥填充在鐵口內(nèi)，使鐵口維持足夠的深度;高爐出鐵時(shí)，鐵口內(nèi)的炮泥中心被鉆出孔道，鐵渣熔液通過孔道排出爐外，這要求炮泥維持鐵口孔徑穩(wěn)定，出鐵均勻，最終出凈爐內(nèi)的鐵渣熔液。每天高爐的出鐵口都要反復(fù)多次被打開和充填，熾熱的鐵水和熔猹對(duì)炮泥產(chǎn)生物理和化學(xué)作用，使炮泥損毀，如果炮泥質(zhì)量差，使用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一系列問題，如潮鐵口、斷鐵口、淺鐵口等，鐵口工作惡化，降低了鐵口合格率，影響高爐的正常生產(chǎn)甚至造成人身安全事故。因此，要求炮泥應(yīng)有如下性能：
(1) 較高的耐火度，能承受高溫鐵渣熔液的作用;
(2) 較強(qiáng)的抵抗鐵渣熔液沖刷的能力;
(3) 適度的可塑性，便于泥炮操作和形成鐵口泥包;
(4) 良好的體積穩(wěn)定性，在高溫下體積變化小，不會(huì)由于收縮導(dǎo)致鐵水滲漏;
(5) 能夠迅速燒結(jié)并有燒結(jié)強(qiáng)度;
(6) 開口性能良好，開口機(jī)鉆頭容易鉆孔。
一、炮泥的發(fā)展現(xiàn)狀
a 國(guó)內(nèi)炮泥的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)是世界產(chǎn)鐵大國(guó)。長(zhǎng)期以來，我國(guó)的中小型高爐打開鐵口的方式一般是鉆孔法。鐵口所用炮泥大部分是傳統(tǒng)炮泥。這種炮泥以焦粉、黏土、礬土熟料及焦油瀝青為主要原料，加水?dāng)嚢瓒�，俗稱有水炮泥。這種炮泥一般體積密度小，耐渣鐵侵蝕性差，在大中型高爐上堵鐵口時(shí)易造成鐵口深度不夠，在出鐵期間往往跑焦炭、出鐵放風(fēng)、出不凈鐵渣熔液等，影響高爐正常生產(chǎn)，但由于其成本低，經(jīng)各煉鐵廠改進(jìn)后仍在我國(guó)的絕大多數(shù)中小型高爐上使用，其單耗在1.2kg/t以上。
我國(guó)的大中型高爐一般都是20世紀(jì)80年代后改建或新建的，一般只設(shè)一個(gè)渣口或一個(gè)事故渣口，設(shè)有1〜4個(gè)出鐵口。鐵口每天排出的鐵渣量很大，如寶鋼的兩座4063m3高爐，日最大出鐵量為10000t，出渣量為3200t,出鐵速度5.8~7.5t/min。要滿足這些工作條件，用有水炮泥顯然不行。為此采用了另一類型的炮泥——無水炮泥。無水炮泥一般以剛玉、碳化硅和焦粉為主要原料，同時(shí)配加不同的外加劑，以焦油作為結(jié)合劑。這種炮泥由于采用優(yōu)質(zhì)髙純?cè)�，并以炭質(zhì)原料為結(jié)合劑，其耐鐵渣侵蝕性能比有水炮泥大為提高，可以使鐵口出鐵時(shí)間延長(zhǎng)，降低出鐵次數(shù)。寶鋼TA-4炮泥每次出鐵時(shí)間可達(dá)120min以上，每天出鐵次數(shù)為10〜11次。無水炮泥的缺點(diǎn)是開鐵口困難，寶鋼采用插棒法開鐵口，即在炮泥堵鐵口之后，用開口機(jī)把鐵棒打入鐵口使之貫透，待需要出鐵時(shí)只需拔出鐵棒即可(圖1.6)。炮泥單耗已從過去的噸鐵0.8kg降到了0.35kg。
我國(guó)國(guó)家耐火材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高爐用無水炮泥性能
b 國(guó)外炮泥的發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外各主要產(chǎn)鐵國(guó)家對(duì)炮泥的質(zhì)量都十分重視，其發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段。第一階段為有水炮泥，和國(guó)內(nèi)的情況相差不多。為滿足現(xiàn)代大型高爐的需要，改善鐵口狀況，20世紀(jì)70年代末至80年代初，世界各國(guó)相繼推出了無水炮泥。1983年，蘇聯(lián)黑色冶金部制定了無水炮泥的生產(chǎn)工藝，烏克蘭耐火材料研究所對(duì)有水炮泥和無水炮泥進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果無水炮泥的性能大大好于有水炮泥。起初的無水炮泥都是用焦油作結(jié)合劑，由于焦油在使用中會(huì)產(chǎn)生黃煙，惡化工作環(huán)境，為克服這一缺點(diǎn)，日本和聯(lián)邦德國(guó)等國(guó)研制出了樹脂為結(jié)合劑的無水炮泥，不僅消除了黃煙，而且能快速硬化，大大提高了無水炮泥的性能。除結(jié)合劑方面的改進(jìn)外，日本在19"79年到1987年，還先后開發(fā)了SiO2炮泥，高耐用 性SiO2炮泥及特別耐用的氧化鋁炮泥。由于無水炮泥開鐵口困難，日本于1985年開發(fā)出了插棒法開鐵口，取得了較好的使用效果。
總體來說，國(guó)外各主要產(chǎn)鐵國(guó)家對(duì)炮泥質(zhì)量十分重視，有專門的研究機(jī)構(gòu)，如日本的川崎、新日鐵，烏克蘭的耐火材料研究所，美國(guó)的伯利恒公司，均設(shè)有無水炮泥技術(shù)小組。它們不僅在原料上使用優(yōu)質(zhì)的人工合成原料，而且注意采用新型結(jié)合劑及外加劑，使得無水炮泥質(zhì)量提高，性能穩(wěn)定;同時(shí)，重視爐前作業(yè)水平，以充分發(fā)揮炮泥性能。因此，使用時(shí)不僅可以保證出鐵穩(wěn)定，而且炮泥單耗大為減少，如日本千葉4500m3的1號(hào)高爐炮泥單耗噸鐵只有0.25kg。
c 高爐炮泥的發(fā)展趨勢(shì)
綜合國(guó)內(nèi)外炮泥的發(fā)展來看。炮泥用結(jié)合劑大致經(jīng)歷了水性炮泥、焦油炮泥、高性能焦油炮泥和樹脂炮泥四個(gè)階段;同時(shí)隨著高爐尺寸和容積的増大，炮泥的材質(zhì)已由硅質(zhì)變?yōu)楦咪X質(zhì);同時(shí)根據(jù)環(huán)境的要求，對(duì)傳統(tǒng)的煤焦油成分進(jìn)行了改進(jìn)，以改善爐前作業(yè)環(huán)境;為了延長(zhǎng)出鐵時(shí)間，研究者在炮泥中加人SiC、Si3N4和含有特殊碳的礬土質(zhì)、電熔氧化鋁質(zhì)原料，使炮泥的性能有了極大的提高，出鐵條件穩(wěn)定，出鐵口不擴(kuò)徑，鐵水和渣穩(wěn)定流出，但是由于強(qiáng)度高，需要特殊的鉆孔機(jī)才能打開鐵孔。
隨著煉鐵技術(shù)的進(jìn)步與高爐強(qiáng)化冶煉的需要，人們逐漸認(rèn)識(shí)到了炮泥質(zhì)量對(duì)高爐正常生產(chǎn)的重要性，國(guó)內(nèi)外炮泥生產(chǎn)廠家通過提高原料純度、選用優(yōu)質(zhì)的結(jié)合劑及添加不同的外加劑，改善并提高了炮泥質(zhì)量，滿足了高爐安全順行的需要。
隨著世界各國(guó)對(duì)節(jié)能和環(huán)保的重視，作為一般無水炮泥結(jié)合劑的焦油或蒽油，將會(huì)逐漸被環(huán)保型的改性樹脂結(jié)合劑所取代;為了提高炮泥的高溫強(qiáng)度、炮泥的原料正在向高純度、低雜質(zhì)、碳質(zhì)和堿性化方向發(fā)展;同時(shí)隨著微粉特別是超微粉的出現(xiàn)以及在材料中的廣泛應(yīng)用，大大提高了炮泥致密度和燒結(jié)性能，其配料正向細(xì)粉增多的方向發(fā)展;增加氮化硅、碳化硅結(jié)合氮化硅、藍(lán)晶石、氮化桂鐵、鋁粉等高品質(zhì)材料，以提高炮泥的體積穩(wěn)定性和體積密度。
二、炮泥的損毀機(jī)理
a 熱機(jī)械作用損毀
出鐵時(shí)鐵口中心被鉆頭鉆開，熾熱的鐵水和熔渣從鐵口流出，鐵口炮泥承受1400℃以上的高溫。當(dāng)鐵渣出完，用炮泥重新堵鐵口時(shí)，舊炮泥接觸新堵口的炮泥，溫度突然從1400℃過渡到100℃，這樣反復(fù)作用，在舊炮泥套內(nèi)部產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力，易導(dǎo)致以鐵口為圓心的圓弧形微裂紋，新炮泥在干燥和燒結(jié)過程中，水分或結(jié)合劑的揮發(fā)，留下大量的氣孔。新舊炮泥的接觸面上，也會(huì)由于新炮泥的燒結(jié)收縮產(chǎn)生縫隙，這樣就使得熔融的渣鐵液體易滲入這些縫隙，當(dāng)下次鐵口打開時(shí)，在熔流強(qiáng)烈的沖刷下，使炮泥發(fā)生脫落損毀。另外，新堵塞的炮泥，受鐵口內(nèi)外溫度的作用，使炮泥燒結(jié)速率不等，在鐵口炮泥內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力，出現(xiàn)微裂紋并逐漸擴(kuò)大，若裂紋擴(kuò)展到整個(gè)鐵口截面，就會(huì)發(fā)生斷鐵口現(xiàn)象。
b 熱化學(xué)侵蝕損毀
炮泥中含有5~6種常見的雜質(zhì)氧化物，主要有Ti02、Fe203、CaO、MgO等，高爐熔渣中也含有多種成分，如SiO2、CaO、A1203、MgO、MnO、FeO、CaS等，出鐵期間，炮泥與熔液長(zhǎng)時(shí)間接觸，易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使炮泥被侵蝕。主要的化學(xué)反應(yīng)有：
這些反應(yīng)中，鐵橄欖石2FeO•Si02的熔點(diǎn)只有1178℃，鐵堇青石2FeO • 2A1203•5Si02的熔點(diǎn)只有1083℃，MnO•SiO2的熔點(diǎn)為1291℃，2MnO•SiO2的熔點(diǎn)為1345℃，2Mn0•2A1203•5SiO2的熔點(diǎn)均低于1300℃。在出鐵期間，會(huì)隨著鐵渣熔液的沖刷及溫升轉(zhuǎn)成渣液而流失，使出鐵口孔徑擴(kuò)大，造成跑大流，影響出鐵安全。
三、操作因素對(duì)炮泥損毀的影響
高爐操作因素對(duì)炮泥使用影響極大，其中操作因素主要是指高爐出渣鐵的方式、次數(shù)和開鐵口的方式。
(1) 出渣、出鐵方式的影響。若高爐同時(shí)設(shè)有出鐵口和出渣口，熔渣從渣口排出，鐵水從鐵口排出，可減輕鐵口的出渣量。若不設(shè)渣口，猹鐵培液全部通過鐵口排出，將增加鐵口的工作負(fù)荷，使炮泥損毀加劇。另外，鐵口直徑、鐵口深度，鐵水和猹層水平面的厚度，爐內(nèi)煤氣壓力對(duì)放出的鐵水和爐渣有直接的影響。穩(wěn)定操作，獲得較長(zhǎng)時(shí)間出鐵，減小出鐵量急劇增加時(shí)的磨損非常重要，這些都與炮泥的性能有直接關(guān)系，炮泥優(yōu)良的抗渣鐵沖刷及耐侵蝕性能可以減少出鐵口直徑及鐵口深度的快速惡化，保證高爐安全順產(chǎn)。
(2) 出鐵次數(shù)的影響。高爐出鐵次數(shù)少，炮泥在鐵口內(nèi)燒結(jié)完全，有利于鐵口的維護(hù)。出鐵次數(shù)多，出鐵間隔時(shí)間短，炮泥在鐵口內(nèi)燒結(jié)不完全，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，炮泥抗渣鐵化學(xué)侵蝕和機(jī)械沖刷性能變差，潮鐵口、淺鐵口經(jīng)常出現(xiàn)，鐵口不能見渣，經(jīng)常跑大流,只能放風(fēng)或拉風(fēng)出鐵，影響高爐的安全生產(chǎn)。追求長(zhǎng)時(shí)間出鐵，減少出鐵次數(shù)是大型髙爐的努力方向。
(3) 開鐵口方式的影響。無水炮泥燒結(jié)強(qiáng)度大，開口較難，用合金鉆頭配合氧氣吹燒，開口時(shí)間長(zhǎng)，鐵口孔徑不穩(wěn)定，且O2易對(duì)炮泥中的C產(chǎn)生氧化。用插棒法開鐵口，鐵口孔徑穩(wěn)定，可使炮泥免受氧化作用，提高鐵口的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)出鐵時(shí)間，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
四、影響炮泥質(zhì)量的因素
影響炮泥質(zhì)量的因素有很多，主要有生產(chǎn)炮泥的原料、結(jié)合劑、外加劑和生產(chǎn)工藝等因素。
a 原料
制備炮泥的各種原料，直接影響炮泥的質(zhì)量，具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
(1) 原料的化學(xué)成分。炮泥所用的各種原料是影響炮泥質(zhì)量的因素之一，通常優(yōu)質(zhì)炮泥要求主要成分含量高，雜質(zhì)含量低。若雜質(zhì)含量高，易使炮泥在使用過程中形成低熔點(diǎn)化合物，降低炮泥的耐火度和高溫強(qiáng)度，影響炮泥的正常使用。許多廠家在炮泥質(zhì)量改進(jìn)過程中，都將提高原料純度作為主要研究課題來對(duì)待，通過使用優(yōu)質(zhì)髙純?cè)蟻硖岣吲谀嗟馁|(zhì)量，如寶鋼研制的新型炮泥，就采用了高純剛玉，提高了原料中A1203的含量，使炮泥的抗侵蝕性能顯著提高，不但允許延長(zhǎng)出鐵時(shí)間，而且降低了炮泥的單耗。
(2) 原料的顆粒組成。原料的粒度組成也是影響炮泥質(zhì)量的一個(gè)主要因素。研究認(rèn)為組成炮泥的粗顆粒比例增加，可降低炮泥的擠出壓力，作業(yè)性好，加熱后氣孔率低，但粗顆粒超過一定比例，則出現(xiàn)相反的情況，加熱后強(qiáng)度降低。炮泥中原料的臨界粒度大，易使炮泥粗糙松散，黏結(jié)性差。目前的普遍做法是將原料的最大臨界粒度定為3mm。細(xì)粉粒度越小，越利于炮泥燒結(jié)，有助于提髙炮泥的性能。
(3) 原料的含水量。對(duì)無水炮泥而言，原料中帶入水分越多，其1500℃燒后的耐壓強(qiáng)度越低，這是由于水分蒸發(fā)時(shí)炮泥的組織疏松，氣孔率高，降低了炮泥的耐渣鐵滲透性。如果原料中的水分在出鐵前未完全排出，在開鐵口過程中易出現(xiàn)鐵口潮“放火箭”，危及人身安全。因此，許多廠家對(duì)炮泥原料水含量做了嚴(yán)格規(guī)定，有的則在炮泥制備前對(duì)焦炭和耐火泥進(jìn)行烘干，以降低原料帶入過多水分對(duì)炮泥質(zhì)量造成不利影響。
b 結(jié)合劑
結(jié)合劑影響炮泥的低溫和高溫強(qiáng)度，對(duì)炮泥的質(zhì)量影響很大，傳統(tǒng)炮泥用水作結(jié)合劑，炮泥的高溫性能差。無水炮泥的結(jié)合劑主要有樹脂、焦油或兩者復(fù)合，有時(shí)配入瀝青和蒽油等，但由于許多廠家的焦油或蒽油中水分控制不好，降低了其使用性能。這些都是含碳的有機(jī)結(jié)合劑，對(duì)無水炮泥的堵口性起著決定性作用，同時(shí)可隨溫度升高而縮聚碳化，形成碳化網(wǎng)絡(luò)，提高炮泥的髙溫強(qiáng)度和潤(rùn)濕角。
結(jié)合劑含量越高，則揮發(fā)分逸出越多，結(jié)構(gòu)疏松，氣孔大，強(qiáng)度下降，并伴隨著較大的收縮，而且早期軟化嚴(yán)重，很難保證在堵口初期有足夠的強(qiáng)度，導(dǎo)致拔炮時(shí)間延長(zhǎng)，而且有漏鐵水的危險(xiǎn)。若含量偏低，則炮泥經(jīng)泥炮打入鐵口后迅速固化燒結(jié)，強(qiáng)度高，氣孔率小，體積密度大，透氣性差。在加人膨脹劑的作用下，鐵口堵得過死，不易鉆鐵口，易損壞鉆頭，會(huì)影響正常冶煉生產(chǎn)流程的暢通。
日本研究人員分別采用煤焦油、低黏度樹脂、髙黏度樹脂和一種特殊的焦油瀝青型結(jié)合劑進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：特殊結(jié)合劑炮泥比煤焦油和樹脂炮泥有更髙的強(qiáng)度和較低的氣孔率，且在突然受熱期間形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu);在突然受熱時(shí)，高黏度樹脂炮泥比低黏度的炮泥具有更高的強(qiáng)度和更低的氣孔率及較少的裂紋;侵蝕試驗(yàn)中，抗鐵侵蝕性能最好的是煤焦油結(jié)合的炮泥，其下分別為高黏度樹脂、特殊結(jié)合劑、低黏度樹脂炮泥;樹脂炮泥和特殊結(jié)合劑炮泥硬化速率比煤焦油炮泥更大。
c 外加劑
外加劑的加人對(duì)炮泥質(zhì)量有極大的影響。為滿足煉鐵高爐對(duì)高質(zhì)量炮泥的需要，研制了不同外加劑。常見的外加劑有燒結(jié)劑、膨脹劑等，可有效地改善炮泥的質(zhì)量。近幾年，隨著人們對(duì)炮泥研究的深人，越來越多的非氧化物添加到炮泥中，對(duì)改善炮泥的性能起到了很好作用。除碳化硅外還有以下幾種：
(1)氮化硅。氮化硅的相對(duì)分子質(zhì)量為140.28,屬?gòu)?qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合的化合物，具有線膨脹系數(shù)低，抗熱震性好，機(jī)械強(qiáng)度髙(能保持其強(qiáng)度到1200℃高溫不變)，自潤(rùn)滑性好，耐高溫，耐腐蝕等特點(diǎn)。目前在冶金工業(yè)中應(yīng)用廣泛。炮泥中加入適量的氮化硅，可提高炮泥的抗渣鐵侵蝕性和抗河渣鐵沖刷性。
(2) 氮化硅結(jié)合碳化硅;氮化硅結(jié)合碳化硅由兩種耐高溫的化合物復(fù)合而成，具有耐高溫、抗氧化、抗熱震、耐酸堿侵蝕，抗金屬爐渣熔蝕等優(yōu)良性能。"炮泥添加氮化硅結(jié)合碳化硅，可以提高炮泥的高溫強(qiáng)度，降低出鐵次數(shù)，延長(zhǎng)每次出鐵的時(shí)間。
(3) 氮化硅鐵;氮化硅鐵是氮化硅和鐵的混合物，通常這種混合物中含有75%~80%的Si3N4,12%~17%的Fe，游離的Si不大于1%。氮化硅鐵加入到炮泥中，在有Fe存在的條件下，1200℃以上，特別是在1400~1500℃,無論是A1203還是SiO2質(zhì)炮泥，其中Fe成為反應(yīng)媒體，使Si3N4與Fe和C相反應(yīng)，生成SiC強(qiáng)化基質(zhì)，同時(shí)生成N2和CO氣體,可防止?fàn)t渣侵入，減少爐渣的侵蝕作用。
d 生產(chǎn)工藝
從炮泥的配比設(shè)計(jì)到生產(chǎn)過程，再到使用前的保存，每一過程都對(duì)炮泥的質(zhì)量有影響。首先在生產(chǎn)前要確定合理的配比方案;其次在生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格按照工藝操作規(guī)程進(jìn)行,注意各種原料在碾制時(shí)的加料順序;濕碾時(shí)間要嚴(yán)格掌握，時(shí)間不能太短;碾制完成后炮泥的保存對(duì)使用性能也有很大影響，此時(shí)應(yīng)注意環(huán)境溫度的變化。夏天氣溫高，對(duì)有水炮泥要采取遮蓋等措施，在困料時(shí)免得水分蒸發(fā);冬天氣溫低，無水炮泥要加熱保存，以免炮泥冷凝成塊。
高爐操作因素對(duì)炮泥使用影響極大，其中操作因素主要是指高爐出渣鐵的方式、次數(shù)和開鐵口的方式。
(1) 出渣、出鐵方式的影響。若高爐同時(shí)設(shè)有出鐵口和出渣口，熔渣從渣口排出，鐵水從鐵口排出，可減輕鐵口的出渣量。若不設(shè)渣口，猹鐵培液全部通過鐵口排出，將增加鐵口的工作負(fù)荷，使炮泥損毀加劇。另外，鐵口直徑、鐵口深度，鐵水和猹層水平面的厚度，爐內(nèi)煤氣壓力對(duì)放出的鐵水和爐渣有直接的影響。穩(wěn)定操作，獲得較長(zhǎng)時(shí)間出鐵，減小出鐵量急劇增加時(shí)的磨損非常重要，這些都與炮泥的性能有直接關(guān)系，炮泥優(yōu)良的抗渣鐵沖刷及耐侵蝕性能可以減少出鐵口直徑及鐵口深度的快速惡化，保證高爐安全順產(chǎn)。
(2) 出鐵次數(shù)的影響。高爐出鐵次數(shù)少，炮泥在鐵口內(nèi)燒結(jié)完全，有利于鐵口的維護(hù)。出鐵次數(shù)多，出鐵間隔時(shí)間短，炮泥在鐵口內(nèi)燒結(jié)不完全，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，炮泥抗渣鐵化學(xué)侵蝕和機(jī)械沖刷性能變差，潮鐵口、淺鐵口經(jīng)常出現(xiàn)，鐵口不能見渣，經(jīng)常跑大流,只能放風(fēng)或拉風(fēng)出鐵，影響高爐的安全生產(chǎn)。追求長(zhǎng)時(shí)間出鐵，減少出鐵次數(shù)是大型髙爐的努力方向。
(3) 開鐵口方式的影響。無水炮泥燒結(jié)強(qiáng)度大，開口較難，用合金鉆頭配合氧氣吹燒，開口時(shí)間長(zhǎng)，鐵口孔徑不穩(wěn)定，且O2易對(duì)炮泥中的C產(chǎn)生氧化。用插棒法開鐵口，鐵口孔徑穩(wěn)定，可使炮泥免受氧化作用，提高鐵口的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)出鐵時(shí)間，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
四、影響炮泥質(zhì)量的因素
影響炮泥質(zhì)量的因素有很多，主要有生產(chǎn)炮泥的原料、結(jié)合劑、外加劑和生產(chǎn)工藝等因素。
a 原料
制備炮泥的各種原料，直接影響炮泥的質(zhì)量，具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
(1) 原料的化學(xué)成分。炮泥所用的各種原料是影響炮泥質(zhì)量的因素之一，通常優(yōu)質(zhì)炮泥要求主要成分含量高，雜質(zhì)含量低。若雜質(zhì)含量高，易使炮泥在使用過程中形成低熔點(diǎn)化合物，降低炮泥的耐火度和高溫強(qiáng)度，影響炮泥的正常使用。許多廠家在炮泥質(zhì)量改進(jìn)過程中，都將提高原料純度作為主要研究課題來對(duì)待，通過使用優(yōu)質(zhì)髙純?cè)蟻硖岣吲谀嗟馁|(zhì)量，如寶鋼研制的新型炮泥，就采用了高純剛玉，提高了原料中A1203的含量，使炮泥的抗侵蝕性能顯著提高，不但允許延長(zhǎng)出鐵時(shí)間，而且降低了炮泥的單耗。
(2) 原料的顆粒組成。原料的粒度組成也是影響炮泥質(zhì)量的一個(gè)主要因素。研究認(rèn)為組成炮泥的粗顆粒比例增加，可降低炮泥的擠出壓力，作業(yè)性好，加熱后氣孔率低，但粗顆粒超過一定比例，則出現(xiàn)相反的情況，加熱后強(qiáng)度降低。炮泥中原料的臨界粒度大，易使炮泥粗糙松散，黏結(jié)性差。目前的普遍做法是將原料的最大臨界粒度定為3mm。細(xì)粉粒度越小，越利于炮泥燒結(jié)，有助于提髙炮泥的性能。
(3) 原料的含水量。對(duì)無水炮泥而言，原料中帶入水分越多，其1500℃燒后的耐壓強(qiáng)度越低，這是由于水分蒸發(fā)時(shí)炮泥的組織疏松，氣孔率高，降低了炮泥的耐渣鐵滲透性。如果原料中的水分在出鐵前未完全排出，在開鐵口過程中易出現(xiàn)鐵口潮“放火箭”，危及人身安全。因此，許多廠家對(duì)炮泥原料水含量做了嚴(yán)格規(guī)定，有的則在炮泥制備前對(duì)焦炭和耐火泥進(jìn)行烘干，以降低原料帶入過多水分對(duì)炮泥質(zhì)量造成不利影響。
b 結(jié)合劑
結(jié)合劑影響炮泥的低溫和高溫強(qiáng)度，對(duì)炮泥的質(zhì)量影響很大，傳統(tǒng)炮泥用水作結(jié)合劑，炮泥的高溫性能差。無水炮泥的結(jié)合劑主要有樹脂、焦油或兩者復(fù)合，有時(shí)配入瀝青和蒽油等，但由于許多廠家的焦油或蒽油中水分控制不好，降低了其使用性能。這些都是含碳的有機(jī)結(jié)合劑，對(duì)無水炮泥的堵口性起著決定性作用，同時(shí)可隨溫度升高而縮聚碳化，形成碳化網(wǎng)絡(luò)，提高炮泥的髙溫強(qiáng)度和潤(rùn)濕角。
結(jié)合劑含量越高，則揮發(fā)分逸出越多，結(jié)構(gòu)疏松，氣孔大，強(qiáng)度下降，并伴隨著較大的收縮，而且早期軟化嚴(yán)重，很難保證在堵口初期有足夠的強(qiáng)度，導(dǎo)致拔炮時(shí)間延長(zhǎng)，而且有漏鐵水的危險(xiǎn)。若含量偏低，則炮泥經(jīng)泥炮打入鐵口后迅速固化燒結(jié)，強(qiáng)度高，氣孔率小，體積密度大，透氣性差。在加人膨脹劑的作用下，鐵口堵得過死，不易鉆鐵口，易損壞鉆頭，會(huì)影響正常冶煉生產(chǎn)流程的暢通。
日本研究人員分別采用煤焦油、低黏度樹脂、髙黏度樹脂和一種特殊的焦油瀝青型結(jié)合劑進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：特殊結(jié)合劑炮泥比煤焦油和樹脂炮泥有更髙的強(qiáng)度和較低的氣孔率，且在突然受熱期間形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu);在突然受熱時(shí)，高黏度樹脂炮泥比低黏度的炮泥具有更高的強(qiáng)度和更低的氣孔率及較少的裂紋;侵蝕試驗(yàn)中，抗鐵侵蝕性能最好的是煤焦油結(jié)合的炮泥，其下分別為高黏度樹脂、特殊結(jié)合劑、低黏度樹脂炮泥;樹脂炮泥和特殊結(jié)合劑炮泥硬化速率比煤焦油炮泥更大。
c 外加劑
外加劑的加人對(duì)炮泥質(zhì)量有極大的影響。為滿足煉鐵高爐對(duì)高質(zhì)量炮泥的需要，研制了不同外加劑。常見的外加劑有燒結(jié)劑、膨脹劑等，可有效地改善炮泥的質(zhì)量。近幾年，隨著人們對(duì)炮泥研究的深人，越來越多的非氧化物添加到炮泥中，對(duì)改善炮泥的性能起到了很好作用。除碳化硅外還有以下幾種：
(1)氮化硅。氮化硅的相對(duì)分子質(zhì)量為140.28,屬?gòu)?qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合的化合物，具有線膨脹系數(shù)低，抗熱震性好，機(jī)械強(qiáng)度髙(能保持其強(qiáng)度到1200℃高溫不變)，自潤(rùn)滑性好，耐高溫，耐腐蝕等特點(diǎn)。目前在冶金工業(yè)中應(yīng)用廣泛。炮泥中加入適量的氮化硅，可提高炮泥的抗渣鐵侵蝕性和抗河渣鐵沖刷性。
(2) 氮化硅結(jié)合碳化硅;氮化硅結(jié)合碳化硅由兩種耐高溫的化合物復(fù)合而成，具有耐高溫、抗氧化、抗熱震、耐酸堿侵蝕，抗金屬爐渣熔蝕等優(yōu)良性能。"炮泥添加氮化硅結(jié)合碳化硅，可以提高炮泥的高溫強(qiáng)度，降低出鐵次數(shù)，延長(zhǎng)每次出鐵的時(shí)間。
(3) 氮化硅鐵;氮化硅鐵是氮化硅和鐵的混合物，通常這種混合物中含有75%~80%的Si3N4,12%~17%的Fe，游離的Si不大于1%。氮化硅鐵加入到炮泥中，在有Fe存在的條件下，1200℃以上，特別是在1400~1500℃,無論是A1203還是SiO2質(zhì)炮泥，其中Fe成為反應(yīng)媒體，使Si3N4與Fe和C相反應(yīng)，生成SiC強(qiáng)化基質(zhì)，同時(shí)生成N2和CO氣體,可防止?fàn)t渣侵入，減少爐渣的侵蝕作用。
d 生產(chǎn)工藝
從炮泥的配比設(shè)計(jì)到生產(chǎn)過程，再到使用前的保存，每一過程都對(duì)炮泥的質(zhì)量有影響。首先在生產(chǎn)前要確定合理的配比方案;其次在生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格按照工藝操作規(guī)程進(jìn)行,注意各種原料在碾制時(shí)的加料順序;濕碾時(shí)間要嚴(yán)格掌握，時(shí)間不能太短;碾制完成后炮泥的保存對(duì)使用性能也有很大影響，此時(shí)應(yīng)注意環(huán)境溫度的變化。夏天氣溫高，對(duì)有水炮泥要采取遮蓋等措施，在困料時(shí)免得水分蒸發(fā);冬天氣溫低，無水炮泥要加熱保存，以免炮泥冷凝成塊。
