近年來,含碳耐火搗打料得到迅速發(fā)展。在高爐出鐵溝、渣溝和大型化鐵爐等熱工設備上應用,與傳統(tǒng)的焦油黏土質焦粒搗打料相比,使用壽命成倍提高,操作條件大有改善,經(jīng)濟效果顯著,同時滿足了生產工藝的技術要求。
一、特點與組成
含碳耐火搗打料的特點是抗渣性好、熱震穩(wěn)定性強、體積變化小和抗刷能力強等。同時,因廣泛采用白剛玉、棕剛玉、尖晶石、特級或一級礬土熟料和碳化硅等優(yōu)質耐火原料,所以具有良好的高溫耐火性能。
寶鋼1號高爐出鐵溝上,曾用Al2O3-SiC-C質耐火搗打料含碳剛玉耐火搗打料,現(xiàn)已被同材質耐火澆注料所代替。在其余高爐,特別是中、小型高爐的出鐵溝和出渣溝上,含碳耐火搗打料的應用,仍十分普遍。使用效果之好,應用量之多,令世人關注。
含碳耐火搗打料的組成,因高爐的容積即出鐵溝的出鐵量不同,有較大差異。大、中型高爐的出鐵溝,其搗打料用的耐火骨料為電熔白剛玉或礬土基剛玉、電熔棕剛玉和高溫燒成特級礬土熟料等,同時用優(yōu)質的SiC和鱗片石墨;在中、小型高爐的出鐵溝和出渣溝上,其骨料品級為電熔棕剛玉、礬土熟料和特級黏土熟料等,碳化硅可用優(yōu)質的,也可用混級的,炭質料則用抵擋鱗片石墨、土狀的其他無定形炭素材料。耐火骨料最大粒徑為8mm或10mm。在泥料顆粒組成中,以5~3mm的為主,一般為27%~32%,3~1mm的為18%~23%,其余為大于5mm和小于1mm的。耐火骨料采用多級配制,以便獲得最大的堆積密度;碳化硅一般以細粉方式加入,其用量為4%~26%。鱗片或土狀石墨、瀝青焦和電極粉等含碳材料,其粒徑<1.0mm,用量為3%~15%。
含碳耐火搗打料用的耐火粉料,是由其使用條件決定的。其品種有α-氧化鋁粉、白剛玉或礬土基剛玉粉、棕剛玉粉和特級或一級礬土熟料粉等,一般用量為15%~25%;為了增加耐火搗打料的塑性和燒結性,一般需加優(yōu)質的軟質黏土粉,用量為3%~6%。為了提高性能,有的還加硅灰和硼酸。
含碳耐火搗打料用的結合劑,主要品種有結合黏土、磷酸、磷酸鋁、樹脂和瀝青等,用量一般為1.5%~8.5%。其外加劑有表面活性劑,可增強炭素料與水的親和力,便于搗打密實。用酸性結合劑時,應加草酸等抑制劑,緩沖酸與金屬鐵的反應,延長搗打料的保存期。用結合黏土結合劑時,應加稀釋分散劑,降低黏土的黏性,減少用水量,提高性能。
在含碳耐火搗打料中,有時還用外加物。例如,添加金屬硅粉,提高抗氧化性。因為金屬硅粉在高溫下與C反應,生成SiC,可防止碳的氧化,同時提高耐火搗打料的強度和抗渣性。金屬硅的適宜用量,一般為2%~4%。添加硼砂,在中溫時與C形成B2O3-C固溶體,能提高中溫強度。
應當指出,含碳耐火搗打料配制時,耐火骨料、粉料、炭素材料、結合劑和外加劑,一般均不是單獨使用,而是復合使用的。例如,中型高爐用的鐵鉤搗打料,則用棕剛玉、特級或一級礬土熟料作耐火骨料和粉料,摻加SiC和石墨粉及球瀝青,用結合黏土和磷酸鹽復合結合劑。