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出鐵場的主出鐵溝，其主出鐵溝的功能是將鐵水從渣中分離。溝中的渣從撇渣器過梁頂部進(jìn)入出渣溝，鐵水從撇渣器過梁底部鐵水通道流過，從而實(shí)現(xiàn)鐵和渣分離。而鐵溝料作為出鐵溝內(nèi)襯的耐火材料，其性能的高低直接決定出鐵溝的使用壽命，進(jìn)而決定高爐的生產(chǎn)能力及效率。因此，高爐鐵溝料是影響高爐生產(chǎn)的關(guān)鍵耐火材料之一，分析影響鐵溝料使用壽命的因素對促進(jìn)高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行有重要的意義。

經(jīng)過數(shù)十年來的實(shí)踐和摸索,鐵溝料的損壞除了材料本身性能外，操作管理水平、鐵水成分的變化、渣鐵量的比值、出鐵溝的結(jié)構(gòu)形式、筑襯方法、施工、烘烤、環(huán)境溫度等都對鐵溝的使用壽命和材料消耗有很大的影響，同時現(xiàn)場使用人員也愈加深刻地認(rèn)識到，除鐵溝材料因素外，管理水平的提高也占有越來越大的份量。下圖顯示了影響出鐵溝使用壽命和材料消耗的因素。
原材料對鐵溝料壽命的影響
剛玉骨料：剛玉骨料在鐵溝料中占40%~60%左右，主要起骨架作用，它的Al2O3 含量高低、硬度、粒徑選擇及級配等直接影響鐵溝料的使用壽命。剛玉骨料要求Al2O3 含量大于95%，耐火度大于1790℃。合理選用剛玉骨料的粒徑及嚴(yán)格控制粒度級配是制造高品質(zhì)鐵溝料的關(guān)鍵，骨料的臨界粒度通常為8mm~15mm，且在配料中大于1mm 的粗顆粒應(yīng)占有足夠的比例，一般應(yīng)大于60%。同時，要使骨料保持嚴(yán)格的級配就要求骨料有較高的硬度和致密性，否則，在生產(chǎn)中骨料粗顆粒已被弄碎，從而影響粒度級配和材料的致密度，增加氣孔率，降低了材料的抗侵蝕性能。因此，一般生產(chǎn)鐵溝料是使用Al2O3 含量大于95%的剛玉骨料。
碳化硅和碳：碳化硅和碳均是高耐火、高導(dǎo)熱、抗侵蝕的優(yōu)良材料，兩者配合更能發(fā)揮防氧化及阻止渣向基質(zhì)滲透的作用。碳化硅還因高硬度而能提高鐵溝料的抗沖刷能力，而碳素對提高鐵溝料抗熱震穩(wěn)定性有較大的作用。碳化硅主要應(yīng)以細(xì)粉形式加入，但也可能部分以顆粒形式加入，尤其是當(dāng)碳化硅加入量較多時。碳素材料可選用天然或人造石墨或無定形碳，但是低揮發(fā)性的。碳化硅的加入量，視高爐容積大小及對材料性能的要求，可以在很大范圍內(nèi)波動，通常在10%~30%范圍內(nèi)，特別是在大中型高爐出鐵主溝渣線料和鐵線料中的調(diào)整，增加碳化硅含量有利于提高鐵溝料抗高爐渣的侵蝕，目前多數(shù)鐵溝料中SiC 含量在15%~25%間浮動。
添加劑：現(xiàn)大中型高爐使用的鐵溝料是Al2O3-SiC-C 質(zhì)超低水泥快干系列澆注料，使用的添加劑主要是高溫瀝青、微粉復(fù)合結(jié)合劑。作為添加劑使用的高溫瀝青，在被結(jié)合物料顆粒之間被碳化，形成顆粒間的結(jié)合碳，因此產(chǎn)生牢固的碳結(jié)合。在高溫條件下瀝青成分碳化析出石墨碳，從而使鐵溝料有較好的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
高爐渣對鐵溝料使用壽命的影響
高爐冶煉生產(chǎn)的渣中SiO2 含量較高，它對鐵溝料侵蝕較嚴(yán)重，從而影響鐵溝料壽命。在渣、鐵溝料界面，富SiO2 和CaO 渣和鐵溝料中細(xì)小氧化鋁反應(yīng)形成的鈣長石和鈣黃長石（使用溫度下呈液相）從耐火材料基質(zhì)中流失，將基質(zhì)中的氧化鋁耗盡后，渣侵蝕轉(zhuǎn)向大氧化鋁顆粒。同時，一旦基質(zhì)被侵蝕，SiC 顆粒即松動，進(jìn)而沖進(jìn)渣中。在渣/鐵界面附近，容易發(fā)生以下反應(yīng)：
SiO2+2C=Si+2CO。若渣中SiO2 含量高，反應(yīng)容易進(jìn)行，從底部生成的CO 氣泡加速了對鐵溝料的侵蝕，從而影響鐵溝料的使用壽命。出鐵溝內(nèi)襯的嚴(yán)重侵蝕在渣/鐵界面處，添加一定量的復(fù)合結(jié)合劑可提高鐵溝料的抗侵蝕性。
不同的施工方式對鐵溝料壽命的影響
現(xiàn)在大中型高爐出鐵溝采用儲鐵式整體澆注施工，對出鐵溝用耐火材料使用性能的要求也越來越高。為了適應(yīng)現(xiàn)場的使用要求，筑溝用耐材由初的搗打料逐步發(fā)展為低水泥澆注料、自流澆注料、快干澆注料等多種施工形式產(chǎn)品。隨著出鐵溝料的優(yōu)化改進(jìn)，使出鐵溝修筑施工更加安全方便�，F(xiàn)在大中型高爐出鐵溝已普遍使用高品質(zhì)的Al2O3-SiC-C 質(zhì)超低水泥快干澆注料，具有施工流動性好、侵蝕小、耐沖刷性及熱震穩(wěn)定性較好、產(chǎn)品成本降低、綜合效益提高等特點(diǎn)，單溝一次通鐵量由初的5~10 萬噸發(fā)展為現(xiàn)在的16 萬噸以上。
鐵溝料在施工維護(hù)時應(yīng)注意出鐵溝外殼槽設(shè)計(jì)，槽內(nèi)耐材的砌筑安裝和鐵溝澆注模具的設(shè)計(jì)。支胎膜前應(yīng)先將胎膜表面均勻涂抹一層黃油，以便于澆注后脫膜分離，要將胎膜和鐵溝鋼槽連接焊牢，以免澆注過程中胎膜移動，造成鐵溝變形，影響正常出鐵。澆注施工采取連續(xù)施工，加水量均勻，振搗一致。
澆注料初凝后，即可進(jìn)行拆模工作，拆模時應(yīng)先將模具焊接點(diǎn)砸開，再用天車將胎膜拔活、吊出。吊模具時吊車?yán)K應(yīng)與模具吊點(diǎn)垂直，均勻用力不得生拉硬拽，以免將澆注后的澆注料溝形局部損壞，影響使用。鐵溝烘烤時應(yīng)先小火后大火，掌握烘烤時間和升溫曲線，小火烘烤時間越長越好，準(zhǔn)備出鐵前3 小時~5 小時應(yīng)用大量木柴加焦炭、煤氣加氧烘烤把澆注料表面燒紅，烘烤得越徹底，鐵溝越耐用。
在維護(hù)施工時，應(yīng)先將鐵溝內(nèi)襯殘余渣鐵清除干凈，出鐵溝內(nèi)襯表面已氧化的耐火材料也應(yīng)清除干凈，再重新澆注鐵溝料，這樣保證兩者更好結(jié)合，否則影響鐵溝料的使用壽命。
鐵溝結(jié)構(gòu)對其壽命的影響
大中型高爐出鐵溝分為主鐵溝、撇渣器、鐵水溝、擺動溝和渣溝。高爐出鐵溝內(nèi)襯易損毀的部位是主鐵溝，特別是距出鐵口1m~3m 處的落鐵點(diǎn)湍流沖擊區(qū)和撇渣器過梁底部襯里損壞更快。因此，這些部位要選用強(qiáng)度高、耐磨性好和抗氧化能力強(qiáng)的溝襯材料。
高爐主鐵溝可分為儲鐵式、半儲鐵式和非儲鐵式3 種。大中型高爐儲鐵式主溝因有300mm~700mm 的鐵水層，溝底襯里幾乎很少損壞，即鐵溝料的壽命較長。它與非儲鐵式主溝和半儲鐵式主溝相比，具有以下3 種優(yōu)點(diǎn)：
一是與其他兩種形式主溝相比，儲鐵式主出鐵溝的傾斜度低，使鐵水在鐵溝中停留時間大大延長，有助于渣和鐵水更有效地分離，鐵水?dāng)y帶的渣少，因而出鐵溝和鐵水包所受的渣蝕較輕。
二是由于從高爐出鐵口鐵水直接沖擊的是主鐵溝內(nèi)池中儲存的鐵水，大大減輕了對鐵溝的沖刷，因而鐵溝料的使用壽命延長。
三是較低的傾斜度降低了鐵水流速度，因而也減弱了鐵流對襯里的沖擊力，延長了鐵溝料的使用壽命。
因此，將中小型高爐出鐵溝設(shè)計(jì)成儲鐵式鐵溝是可取的，既可能延長出鐵溝料使用壽命，又能易于渣鐵分離，提高鐵水質(zhì)量。
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