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高爐無水炮泥的生產(chǎn)與使用淺見
更新時(shí)間：2018-06-26 11:47:34 關(guān)注：8437
煉鐵生產(chǎn)中，炮泥的作用說簡(jiǎn)單很簡(jiǎn)單，就是：堵鐵口、易開口、維持穩(wěn)定的鐵口深度。說復(fù)雜，也復(fù)雜，炮泥用的好，出鐵出渣出的好，就能保證高爐吃的好，拉的好，爐況順行，氣流通暢，這樣生產(chǎn)效率高，產(chǎn)量大，高爐也能夠保證長(zhǎng)壽。
炮泥的性能有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YBT4196-2009《高爐用無水炮泥》，從這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里可以看到：炮泥的高溫下的性能事實(shí)上就只有一個(gè)1350℃×3h埋炭燒后的性能來表征，燒后的體積密度，線變化率，燒后耐壓強(qiáng)度。密度指標(biāo)與原材料選材有關(guān)系，你選擇棕剛玉而不用礬土密度肯定大些，但是你用礬土，少用電焦粉，密度(g/cm3)≮1.7、1.8一樣容易達(dá)到，所以說密度容易達(dá)到；燒后耐壓強(qiáng)度（MPa）以≮8、10、15作為不同高爐容積的炮泥的推薦指標(biāo)，作為一個(gè)推薦性的標(biāo)準(zhǔn)，耐壓強(qiáng)度是炮泥耐沖刷、通鐵時(shí)間的有關(guān)聯(lián)的一個(gè)參考性能，僅作為一個(gè)參考，因?yàn)槌鲨F的過程前期是鐵水沖刷，后期是渣的沖刷，真正好用適用的炮泥這幾個(gè)指標(biāo)是不夠的。有些公司使用的炮泥，雖然其燒后耐壓強(qiáng)度只有3―5MPa，其使用性能仍然可以滿足750―1500M3高爐的需要，畢竟小高爐通鐵的量不大，通鐵時(shí)間有些也只有70―100min。對(duì)于大高爐的炮泥而言，其燒后耐壓強(qiáng)度近年來有較大的變化，因?yàn)殚_口機(jī)的能力提高，有些公司生產(chǎn)的炮泥在1450℃×3h埋炭燒后耐壓強(qiáng)度達(dá)到18―22MPa，這種炮泥耐沖刷、擴(kuò)孔小，通鐵時(shí)間長(zhǎng)，有些高爐通鐵次數(shù)在10―13次，少數(shù)高爐通鐵時(shí)間可達(dá)到160min；之所以選擇1450℃×3h處理炮泥，是因?yàn)榇蟾郀t鐵水溫度高，做出來的性能指標(biāo)更有針對(duì)性。
從炮泥的發(fā)展歷史看：早的炮泥是有水炮泥，爐子小，沖力小，鐵水量小，因此炮泥的要求很簡(jiǎn)單，粘土、焦粉加點(diǎn)骨料用水拌合即可達(dá)到要求。而當(dāng)高爐容積增加，出鐵量增大，時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，炮泥的要求就發(fā)生了變化。炮泥被擠壓進(jìn)入鐵口通道后，要能夠快速燒結(jié)，堵塞鐵口，能夠快速拔炮，進(jìn)入爐內(nèi)的炮泥能夠經(jīng)受鐵水環(huán)流，維持鐵口的深度，利于出鐵的順行；泥條自身要收縮小，免得與老炮泥產(chǎn)生縫隙引起煤氣串漏，造成鐵水噴濺，對(duì)于炮泥的配制來講，要求炮泥的塑性好，燒后的變形小，能夠燒結(jié)快，因此賦予炮泥可塑性的油性結(jié)合劑就非常重要。國內(nèi)炮泥的結(jié)合劑大多數(shù)用蒽油、二蒽油、焦油居多，近年使用焦油炮泥的廠家有所增加，主要還是因?yàn)榻褂椭械墓潭ㄌ己扛?，賦予炮泥的結(jié)合性好，大高爐泥炮的壓力增加，焦油使得炮泥變硬的缺點(diǎn)得到克服；有些炮泥生產(chǎn)廠加入部分焦油生產(chǎn)大高爐炮泥，使用效果也較好。環(huán)保炮泥是一種發(fā)展趨勢(shì)，國內(nèi)有采用德國產(chǎn)結(jié)合劑T60生產(chǎn)的炮泥，環(huán)保性能可達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)，但T60價(jià)格較貴，在鋼鐵行業(yè)不景氣的大環(huán)境下，環(huán)保炮泥的推廣力度受限制。國內(nèi)有少數(shù)廠家聲稱生產(chǎn)出了環(huán)保炮泥，但如果炮泥仍然采用焦油、蒽油，固體結(jié)合劑采用瀝青調(diào)整強(qiáng)度，其苯并芘的控制很難達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)，歐洲第三代環(huán)保炮泥苯并芘含量控制小于300ppm，而國內(nèi)對(duì)苯并芘的測(cè)試技術(shù)都很少，測(cè)試方法多是參照大氣中苯并芘的測(cè)試方法，何況苯并芘還有不同的種類；因此對(duì)環(huán)保炮泥的研究及使用還有一個(gè)過程。T60類環(huán)保型炮泥結(jié)合劑的生產(chǎn)原料仍然是煤焦油、石油焦油類物質(zhì)，據(jù)筆者觀察及參觀生產(chǎn)廠家過程的推測(cè)，應(yīng)該是通過不同溫度下的餾分處理，加上改質(zhì)提純處理后的瀝青溶融混合的結(jié)果，因其固體成份含量較大，粘度高，炮泥擠出的泥條均勻、不容易斷、收縮小。有些炮泥生產(chǎn)商稱發(fā)明了樹脂類的環(huán)保炮泥，這個(gè)有可能；國外在煤焦油提煉過程中，也生產(chǎn)出一種透明的樹脂物質(zhì)，能夠使用有機(jī)樹脂和溶劑調(diào)制出適合炮泥使用的環(huán)保結(jié)合劑，也是一種方向。隨著國內(nèi)對(duì)環(huán)保結(jié)合劑研究技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用環(huán)保炮泥必然是大勢(shì)所趨，價(jià)格也會(huì)降下來。
炮泥的耐用性能與組成有關(guān)，從YBT4196-2009《高爐用無水炮泥》的規(guī)定看：大高爐炮泥SiC+C要求≮30%，對(duì)于小高爐，有些炮泥中焦炭粉加到20-30%的報(bào)道都有，碳素多，容易開口，油性結(jié)合劑的揮發(fā)也快，容易燒結(jié)，但近年來，炮泥的發(fā)展趨勢(shì)看，炮泥中的焦炭粉用量減少，有些估計(jì)也就是10-15%的范圍，焦炭含量少，容易燒結(jié)，開口性就需要合理調(diào)配炮泥的組成。炮泥的耐沖刷性能需要調(diào)整SiC含量，有些調(diào)整氮化硅或者氮化硅鐵的含量，事實(shí)上，每個(gè)高爐容積不同，爐況條件不同，加入的SiC及氮化硅或者氮化硅鐵的含量也不同，需要根據(jù)具體情況加以分析后調(diào)整配方。
早期的技術(shù)人員在炮泥配方的調(diào)整過程中，常用調(diào)整粘土、絹云母或?yàn)r青用量的方法，可塑性指標(biāo)就是調(diào)節(jié)油性結(jié)合劑的用量，隨著原材料的應(yīng)用領(lǐng)域拓寬，也有公司開始采用葉蠟石、界面處理劑調(diào)節(jié)炮泥的潤(rùn)滑性，采用不同的液體結(jié)合劑、溶劑調(diào)整炮泥的塑性。關(guān)鍵的問題，還是需要用技術(shù)方法來代替人工經(jīng)驗(yàn)，處理炮泥生產(chǎn)與應(yīng)用過程中的技術(shù)問題，如國外有些炮泥生產(chǎn)商采用手持式的可塑性測(cè)定儀器測(cè)定馬夏值，以分析炮泥的打泥性能，非常方便快捷。
炮泥的消耗與打泥量、出鐵次數(shù)有關(guān)，如果煉鐵廠以噸鐵承包，那么炮泥供應(yīng)商需要密切關(guān)注炮泥的質(zhì)量與耐用性的相關(guān)影響因素。其實(shí)每個(gè)高爐的使用條件不同，炮泥生產(chǎn)商需要關(guān)注與炮泥使用環(huán)境相關(guān)的技術(shù)參數(shù)。如某鐵廠幾座不同高爐的相關(guān)技術(shù)參數(shù)為:3800M3高爐利用系數(shù)2.616-2.720t/M3·d，風(fēng)量7325-7253M3/min，富氧率6.166（2009）-6.285%（2011），風(fēng)溫1200℃；3200M3高爐利用系數(shù)2.283-2.494t/M3·d，風(fēng)量5997-6137M3/min，富氧率5.46（2008）-5.589%（2007），風(fēng)溫1156-1250℃；2200M3高爐利用系數(shù)2.509t/M3·d，風(fēng)量3400-4600M3/min；1536M3高爐利用系數(shù)2.22-2.248t/M3·d，風(fēng)量2850-2945M3/min，富氧率4.01（2013）-4.31%（2011），風(fēng)溫1180-1195℃。（數(shù)據(jù)為不同時(shí)期的資料，僅作參考）
從這些數(shù)據(jù)可以推測(cè)炮泥的使用環(huán)境：渣、鐵出干凈后壓入的炮泥進(jìn)入鐵口通道及爐缸中的泥包頭后，風(fēng)溫、風(fēng)量、富氧率都會(huì)影響炮泥的燒結(jié)與使用環(huán)境，也會(huì)影響鐵口的穩(wěn)定，而利用系數(shù)，也意味著鐵水及渣的流量對(duì)泥包、鐵口通道的沖刷磨損。有針對(duì)性的了解炮泥的使用環(huán)境，配合對(duì)開口機(jī)能力、泥炮技術(shù)參數(shù)的了解，就可以確定炮泥的可塑性是大小，炮泥的強(qiáng)度的大小，碳化硅及氮化硅鐵的加入量大小等。
有些炮泥的生產(chǎn)商比較關(guān)注鉆頭大小、出鐵次數(shù)，炮泥消耗等指標(biāo)；但從實(shí)際情況看：國內(nèi)煉鐵工作者并不一定關(guān)心炮泥的技術(shù)問題，比如炮泥配方、性價(jià)比、消耗等，因?yàn)槁殬I(yè)與職責(zé)的作用，他們關(guān)心的只是打泥與開口的好壞、鐵口的穩(wěn)定與否；而對(duì)鉆頭、出鐵次數(shù)，只是一種習(xí)慣性操作，何況出鐵次數(shù)由于受配罐、列車調(diào)配等因數(shù)影響，難以改變。因此，炮泥生產(chǎn)商必須多與鐵廠的生產(chǎn)調(diào)度部門溝通，讓其認(rèn)識(shí)到不同鉆頭的適用性與煉鐵生產(chǎn)的利弊，在條件成熟時(shí)，減少出鐵次數(shù)，增加高性能炮泥的用量，保證高爐的穩(wěn)定順行，這樣也利于降低炮泥消耗，減少生產(chǎn)成本。
炮泥，英文翻譯為tapholeclay，早期有人譯作堵口的粘土，其實(shí)有其歷史淵源，出鐵口填充物，1948年用的就是粘土+粘土磚顆粒+焦炭粉+水的混合物，明了其位置和作用，了解現(xiàn)代高爐的變化，就可對(duì)癥下藥。
生產(chǎn)商找到商機(jī)、市場(chǎng)與利潤(rùn)；而鐵廠用得好、用得起，炮泥的供需雙方才會(huì)皆大歡喜。
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