单铁口高炉出铁沟储铁式改造技术.pdf

本发明涉及一种将单铁口高炉出铁沟改造成储铁式铁沟以获得铁沟使用长寿命的技术方案。本发明通过抬高撇渣器出铁口标高和降低主沟的方法，使得主出铁沟内总是储存较多铁水，从而缓冲了出铁时铁水对沟底的冲击，并改善了主沟耐火材料的使用环境。本发明解决了铁沟浇注料的防爆性能，因此实现了在单铁口高炉出铁沟采用耐火浇注料替代传统的捣打料。由于浇注料所构筑的沟衬从表面到内部都很致密，不存在捣打料只有表面密实而内部疏松的问题，因此铁沟使用寿命可大幅度延长，单位铁产量的铁沟材料消耗也大幅度降低。这不仅带来经济效益的提高，还有环保意义上的资源节约与减少废渣的好处，炉前工人维护工作的劳动强度也大幅度降低。

1、  一种将单铁口高炉出铁沟改造或设计成储铁式铁沟以获得铁沟使用长寿命的技术方案，其特征在于：主出铁沟的结构被改造或设计为储铁式铁沟，即在两次出铁间隔中，主铁沟中总是残留大量的铁水。铁沟采用具有快硬性能并可快速烘烤而不爆裂的低水泥结合A1203-SiC-C质耐火浇注料浇注。

2、  权利要求1所述的单铁口高炉出铁沟储铁式改造或设计技术，其特征在于：通过抬高撇渣器出口端支铁沟沟底的标高，使得撇渣器出口端支铁沟沟底的标高远高于撇渣器进铁口处主沟底的标高，而且保证撇渣器出口端支铁沟沟底的标高接近于出铁口下沿高度，只略低于出铁口下沿高度5～10cm，同时主铁沟从出铁口向撇渣器方向约1米处开始，沟底标高迅速高下沉，使得沟底坡度减小，从而保证在高炉每次出完铁水后主沟内总能够存留较多的铁水。

3、  权利要求1所述的单铁口高炉出铁沟储铁式改造或设计技术，其特征在于：铁沟采用耐火浇注料浇注施工。

4、  权利要求1所述的单铁口高炉出铁沟储铁式改造或设计技术，其特征在于：其所用耐火浇注料由以下材料组成：


5、  权利要求1所述的单铁口高炉出铁沟储铁式改造或设计技术，其特征在于：浇注料中配入了金属铝粉、偶氮酰胺、乳酸铝与聚丙烯纤维作为防爆组分。

单铁口高炉出铁沟储铁式改造技术
技术领域
本发明涉及单铁口出铁高炉出铁沟长寿化设计与改造技术。
背景技术
现代大高炉出铁沟已普遍使用优质的Al2O3-SiC-C质低水泥浇注料。因为浇注料浇注密度高，相对于同材质的耐火捣打料，耐火浇注料更耐冲刷，因而使用寿命更长。但传统的Al2O3-SiC-C质低水泥耐火浇注料浇注的铁沟必须经过养护硬化、烘烤干燥等过程才能投入使用，铁沟从开始浇注(修补)到投入使用(开始出铁)需要很长时间(1天甚至数天间隔时间)。
一般大高炉都有2个以上的出铁沟，因此当其中一条铁沟必须重新造衬或必须修补时，只要堵住该条铁沟的出铁口后对该条铁沟进行浇注、养护硬化、烘烤干燥即可。与此同时，其他出铁口出铁正常，不影响高炉的正常生产。
但容积为1000立方米以下的中小型高炉一般设计为单个出铁口。由于只有一个出铁口，正常的出铁间隔只有1～3小时左右，计划休风时间一般也只有8～10个小时，因此不可能有时间保证一般浇注料造衬所需要的养护、烘烤时间。因此，单铁口出铁的高炉普遍采用捣打料构筑铁沟内衬，因为捣打料一般采用树脂或焦油结合，捣打施工后不必烘烤或略加短时间烘烤即可立即直接过铁水。
但捣打料存在使用寿命太短的问题，用于主出铁沟的捣打料使用寿命一般只有1～15天，大部分都在3～5天。这是因为捣打的沟衬耐火材料一般只是沟底表面一层相对密实，而表层以下及沟帮部位都很疏松，不耐冲刷。而由于捣打的铁沟使用寿命太短，造成出铁沟修补过于频繁，炉前工人劳动强度太大，造衬捣打质量更是难于保证。
因此如何有效的解决单铁口高炉出铁沟寿命的问题备受关注。
专利200610086925提出了用一种树脂结合免烘烤浇注料替代捣打料来解决单铁口高炉出铁沟使用寿命短的问题，但这种浇注料由于主要是树脂结合，树脂用量相对较大，实际使用过程中依然存在烧后浇注体结构疏松，因而使用寿命远不如大高炉所用的低水泥结合Al2O3-SiC-C质浇注料的使用寿命长。
实际上大高炉铁沟之所以通铁量高使用寿命长，不仅因为是使用了浇注料，而且还因为使用了储铁式结构。即大高炉的出铁沟主沟在出铁期间和出铁间隔时间内铁沟内总是储存大量的铁水，因此铁沟耐火材料所处温度环境相对恒定。而小高炉的非储铁式铁沟出完铁后铁沟完全暴露在空气中，铁沟温度迅速降低，耐火材料会反复出现因温度骤降而发生收缩开裂等急冷急热的损坏问题。另外，储铁式结构出铁沟的主沟内总是残存大量铁水，因此出铁时从出铁口冲出并落下的铁水冲击沟底的力量被储存在沟底的铁水缓冲，不会对铁沟低形成太大的冲击，而这种落铁冲击正是小高炉主铁沟损坏的最重要原因之一。
但到目前为止，还没单铁口高炉铁沟储铁式铁沟的工艺方案与实践，因为如果没有合适的快硬免烘烤铁沟浇注料来进行配套，则无法实现后续的快速修补与维护，而这种铁沟的修补又是必须的和持续的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种改进的具有快硬性能并可快速烘烤而不爆裂的低水泥结合Al2O3-SiC-C质浇注料的制备、以及使用该浇注料将单出铁口高炉主铁沟改造或设计成储铁式铁沟以获得铁沟使用长寿命的技术方案。
本发明技术方案的具体内容是，选用刚玉或高铝耐火骨料为骨料，SiC、电熔白刚玉粉、沥青粉、金属Si粉等为粉料，以铝酸钙水泥为结合剂，并加入金属铝粉、乳酸铝、偶氮、和聚丙烯纤维等防爆成分，配制能够用于现场浇注、且无需长时间烘烤即可通过铁水的耐火浇注料，用于单铁口高炉的出铁沟整体浇注造衬或修补，并同时将出铁沟改造为储铁式铁沟。
具体材料配比如下表：

上述配料中的前15种材料混合均匀成预混料备用，使用时只需要加入干混料重量5～8％的自来水混合搅拌成砂浆即可用于浇注。
将非储铁式出铁主沟改造为储铁式出铁主沟的方法如下：
传统的单铁口高炉主铁沟如图1所示：1为高炉出铁口，2为主铁沟，3为撇渣器过梁，4为支铁沟。主铁沟沟底坡度较大，而且撇渣器出铁口端支铁沟沟底标高c几乎接近于撇渣器前端进铁口处主沟沟底的标高b。因此，每次出完铁以后主铁沟沟底不会残余铁水。实际上，传统的主铁沟每次出完铁以后，沟内不存留铁水，传统的操作方法是炉前工人每次出铁前都要在主沟沟底铺上黄沙，以方便下一次清理少量残铁或残渣。
本方案的主铁沟结构改造或设计示意图如图2所示：1为高炉出铁口示意图，2为主铁沟，3为撇渣器过梁，4为支铁沟。首先抬高撇渣器出口端支铁沟沟底的标高，使得撇渣器出口端支铁沟沟底的标高c远高于撇渣器进铁口处主沟底的标高b；而且要保证标高c接近于出铁口下沿高度a，只略低于出铁口下沿高度5～10cm；主铁沟从出铁口向撇渣器方向约1米处开始，沟底标迅速高下沉，使得沟底坡度减小，以便在高炉每次出完铁水后主沟内能够存留较多的铁水。
按照本方案改造或设计的铁沟，主沟内将总能储存相当量的铁水，使得主铁沟铁变成了储铁式铁沟。这种储铁式铁沟将大大改善耐火材料的急冷急热环境，耐火材料得到更好烧结，更利于耐火材料的长寿。
按照本方案改造或设计的主铁沟，每次新出铁水从出铁沟喷出并抛物线落下时，铁水将不直接砸在沟底耐火材料上，而是落在了残存的铁水上，这将给沟底耐火材料以极好的缓冲，对延长耐火材料寿命有极大好处。
撇渣器底部的残铁口还是与传统的留法一样，待要进行主沟或撇渣器修理时，主沟与撇渣器内的存留铁水将从撇渣器底部的残铁口放出。
用本发明所述的浇注料按上述结构方案制作铁沟，浇注后1小时即可脱模并可立即大火烘烤，约30分钟后即可出铁使用。
用本发明所述的浇注料对铁沟进行修补时，可以采用套浇或涂抹工艺，浇注成型后可立即脱模并可立即大火烘烤10～20分钟后即可出铁使用。
本发明的优点在于：
1、由于主沟内一直有较多铁水存留，出铁时的铁水将不直接砸在沟底耐火材料上，而是落在了残存的铁水上，这将给沟底耐火材料以极好的缓冲，对延长耐火材料寿命有极大好处；
2、由于主沟内一直存留大量铁水，沟内温度相对恒定，耐火材料受急冷急热影响相对较小，对延长耐火材料寿命有极大好处；
3、由于采用浇注法施工造衬，所构筑的沟衬从表面到内部都很致密，不存在捣打料只有表面密实而内部疏松的问题，因此铁沟使用寿命可大幅度延长；
4、由于解决了快烘防爆技术，因此将大高炉高品质铁沟料用于小高炉铁沟的技术可能性得以解决，本方案的浇注料基础为大高炉铁沟浇注料，用大高炉沟料用于小高炉铁沟可望获得更长的的使用寿命。
5、由于铁沟使用寿命大幅延长，所以炉前工人维护工作的劳动强度大幅度降低；
6、由于铁沟使用寿命大幅延长，因此单位铁产量的铁沟材料消耗也大幅度降低，不仅带来带来经济效益的提高，还有环保意义上的资源节约与减少废渣的好处。
实施例一
采用本方案对某钢铁公司450立方米高炉主铁沟进行改造，结果如下：
材料配料方案如下表所示：


上述配料中的前15种材料混合均匀成预混料备用，使用时只需要加入干混料重量6％的自来水混合搅拌成砂浆后，按上述图2结构改造方案对该厂的3#高炉铁沟进行了储铁式改造。
浇注范围包括全部的主铁沟和全部的支铁沟，浇注后30分钟左右脱模，并立即进行大火烘烤。铁沟初次改造时烘烤时间大约6小时，待表面发红后即开始出铁。
主沟一次不修补通铁量超过10万吨，支铁沟一次不修补通铁量超过15万吨。
在对上述铁沟进行修补时，操作方法是使用上述浇注料进行套浇或和涂抹，套浇成型后立即脱模并立即开始大火烘烤，涂抹部位也是立即开始烘烤。大火烘烤20～30分钟后即开始出铁过铁。
附图说明
附图1是传统的单铁口高炉主铁沟剖面示意图，1为高炉出铁口，2为主铁沟，3为撇渣器过梁，4为支铁沟。
附图2是本方案的主铁沟结构示意图，1为高炉出铁口示意图，2为主铁沟，3为撇渣器过梁，4为支铁沟。