GLTG复合剂的研制及在高炉出铁沟浇注料中的应用

GLTG复合剂的研制及在高炉出铁沟浇注料中的应用
孙志红

摘 要：针对高炉出铁沟耐材长寿化的要求，考虑到提高大中型高炉出铁沟耐材综合效益。本研究开发GLTG复合剂改良优化的出铁沟快干系列浇注料，整体浇注高炉出铁沟和预制件，既大幅延长了高炉出铁沟耐材的使用寿命，又充分改善了出铁沟浇注料渣铁抗侵蚀与耐冲刷性能，具有广阔的推广发展方向。
关键词：GLTG复合剂， 高炉出铁沟，浇注料， 研制，应用

1. 前言
　　　根据高炉出铁沟耐材长寿化新技术的发展要求，经多方面综合设计和论证，最新研制开发了以GLTG复合剂为添加物的大中型高炉出铁沟快干系列浇注料。产品选用高纯铝碳复合料为主料，配入一定量的金属物，抗氧化剂等材料，配制而成的系列超低水泥浇注料。在多座450-3200 m3高炉出铁沟主铁沟及摆动沟槽上的使用实践证明，该产品具有抗渣铁冲刷性能高，抗侵蚀性能优良及热震稳定性较好，使用寿命延长，材料消耗及综合成本降低，产品效益提升等特点，产品使用寿命和通铁量提高15%以上。
二、试验用原料
根据对高炉现场渣铁状况及其工艺参数的调查分析认为，出铁沟浇注工作衬耐材不但要经受高温渣铁的侵蚀，急冷急热环境下浇注体的变化，还必须承受渣铁流的冲刷。为此，我们采用添加GLTG复合剂，并配入一定量的主料：优质刚玉，高纯碳化硅，氧化铝微粉等制成Al2O3 –SiC-C质系列超低水泥浇注料。部分原料介绍如下：


主要原料：

部分主材料理化指标 表1
原料名称 SiC% Fe2O3 % Al2O3% SiO2% Na2O%
SiC ≥97 ≤1.0
刚玉 ≤0.2 ≥99
a-Al2O3微粉 ≤0.04 ≥99 ≤0.1
SiO2微粉 ≥95
纯铝酸钙水泥 ≥70

　　2，GLTG复合剂：
GLTG复合剂理化指标 表2
项目 Al2O3% SiC% C% SiO2% Fe2O3% Ca% B4C%
≥45 ≥12 ≥28 ≤3 ≤1 ≥3.5 ≤12
三、研制过程
1、粒度组成：
　　浇注料流动性的好坏，直接影响浇注体的施工和使用性能。而粒度分布状况则是影响流动性的主要因素之一。采用连续级配的粒度组成可获得较低的加水量及较好的流动值。本试验中选用临界粒度15mm ,采用GLTG复合剂进行组配，并根据实际物料的筛分情况，进行粒度分布的调整。通过对粒度的调整，加水量明显下降，体积密度增加，结合强度也有一定的提高。
2、GLTG复合剂的引入：
　　众所周知，在Al2O3 –SiC-C质浇注料中加入SiC及C，可以提高材料的抗渣蚀能力、改善其抗剥落性能。SiC在高温煅烧过程中，还可在浇注体表面形成保护膜，阻止内部材料的进一步氧化。一般认为，适当增大SiC的粒度有利提高抗侵蚀能力，但不利于防氧化；综合各方面因素，我们研究开发了GLTG复合剂加入的办法，在材料中引入不同粒级的优质金属物复合超细粉；既起到了浇注体防氧化的作用，也大幅提高了材料的抗侵蚀及耐冲刷能力。
四、试验
1、粒度的选择：
　　根据多级组配，进行粒度分布值计算，临界粒度控制在15㎜，并根据试块断面粒度分布状况进行适当调整，以确定粒度组成。
2、试样制备;
　　按设计配比，将所称物料在小混砂机中干混均与后加水混合3分钟。泥料放入模具内在GE-85型胶泥振动台上振动成型，室温放置2-3h脱模。
3、指标测定：
　　　（1）脱模后试样经110℃/24h烘干，或再经1450℃/3h（埋碳法）煅烧后，测定常温抗折强度、常温耐压强度、体积密度及烧后线变化率。
　　　（2）将脱模后的试块直接放入已恒温800℃的马弗炉中，保温20分钟，测其抗爆裂性。以及烘干试样1100℃/水冷三次热振保持率。
（3）1450℃/3h坩埚法抗渣侵蚀试验。1450℃/3h烧后（断面）氧化深度。
GLTG复合剂加入量对产品抗氧化、抗热震及抗渣蚀能力的影响
表3
编号 1# 2# 3#
加入量% 3 5 8
热震保持率%,1100℃,水冷，三次
35. 38.5 32.7
氧化层深度指数1450、3h
115 125 105
渣蚀断面面积指数1450℃、3h
100 125 95
(4) 图1为GLTG复合剂加入量对产品1450℃/3h烧后（断面）渣铁侵蚀的影响


图1

　　　通过图1可以看出，通过调节GLTG复合剂的最佳加入量5%，可提高产品的抗氧化、抗热震及抗渣蚀能力。
五、生产及应用
　　　　根据上述试验结果，确定出最佳配比进行了生产。为了提高产品中所加入GLTG复合剂的均匀性，保证使用性能的稳定，生产采用两步进行。首先将细粉及GLTG复合剂按比例加入形式集中混合成混合粉，再将混合粉与颗粒料一起加入混砂机中混合，较好的达到了混料均匀性要求。产品理化指标见表4
GLTG复合剂结合高炉出铁沟系列快干浇注料理化指标 表4
项目 主铁沟料 摆动槽料 铁水沟料
化学组成（w）/% Al2O3 ≥70 ≥70 ≥65
SiC+C ≥20 ≥18 ≥15
体积密度/(g·c m-3)110℃×24h
2.95 2.90 2.75
1500℃×3h 2.90 2.85 2.70
耐压强度/110℃×24h ≥35 ≥38 ≥30
1500℃×3h ≥45 ≥50 ≥35
抗折强度/MPa110℃×24h ≥5 ≥5.5 ≥4
1500℃×3h ≥7 ≥8.5 ≥6
永久线变化/％1500℃×3h 0~0.2 0~0.2 0~0.15

　　
　　经过在多家钢厂450-3200m?高炉出铁沟产品优化和使用情况证明，所研制的GLTG复合剂应用在出铁沟用Al2O3 –SiC-C质系列快干浇注料上，易施工，防爆裂性能优异，抗渣铁侵蚀性能优良，一次通铁量在16万吨以上，完全可满足大中型高炉使用要求。
六、结论
　　　1,采用GLTG复合剂最佳加入量5%，并通过合理调节粒度分布，可提高Al2O3 –SiC-C质出铁沟用系列浇注料的热震稳定性，增强其抗渣铁冲蚀能力，使用寿命稳步提高，吨铁成本消耗降低，综合效益得到了有效的提升。
　　2,所研制的Al2O3 –SiC-C质系列出铁沟用快干浇注料在多家450-3200 m3高炉出铁沟上使用，取得了良好的使用效果，是理想的大中型高炉出铁沟修筑材料。
　　3, 将GLTG复合剂用于大中型高炉主铁沟及摆动沟，应用结果表明：大大提高了材料的抗侵蚀性，抗冲刷性，提高使用寿命15%以上。
　　4, 该项研究工作对于降低大中型出铁场浇注料的综合成本和实现材料循环经济具有重要推广意义。

作者简介：孙志红 （男，1970年生）高级工程师；长期从事不定形耐火材料研究与应用。联系电话：15518508000；电子邮箱: szhwmt@sina.com