CN102557697B - 一种单铁口高炉储铁式出铁主沟 - Google Patents
一种单铁口高炉储铁式出铁主沟 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种单铁口高炉储铁式出铁主沟，单铁口高炉储铁式出铁主沟，包括钢模、砖层和浇注料，钢模的内侧铺设有砖层，砖层的内侧浇注有浇注料，其特征在于：所述浇注料内侧为沟道，所述沟道的宽度由前向后逐渐增大。本发明减小了铁水对主沟的冲刷力，降低了工人推渣的劳动强度，并使主沟的前半部和后半部保持同步修补，避免了浪费。年节约修补用料40-50吨左右，节约成本30-40万元，且改进结构设计后第一次浇注新主沟可节约用料10吨左右，可节约材料费用8-10万元，年节约总成本在40-50万元，大大提高了经济效益。
Description
【技术领域】
本发明涉及高炉炼铁用耐火材料领域，尤其是一种单铁口高炉储铁式出铁主沟浇注料结构及配方的改进。
【背景技术】
当前我国钢铁产量一半以上仍然来自1000m3以下高炉，其中相当一部分为单铁口高炉，由于没有备用主沟，这类高炉的出铁沟在应用于多铁口高炉较为成熟和先进的整体浇注的材料及修补工艺方面受到较大限制，这就对出铁主沟浇注料的性能提出了更高的要求。
目前单铁口高炉储铁式出铁主沟主要采用的整体浇注施工工艺是：先在主沟上放置预先制作的钢模，一般为12.5m（长）*3m(宽)*1.5m（高）然后在钢模内对出铁主沟进行整体浇注。主沟内储存一定量的铁水，出铁时，由于落铁点部位铁水下落冲击形成回旋，使该部位成为出铁主沟磨损的主要部位，需要修补时，往往主沟落铁点部位磨损较大，而主沟后半部位磨损很小，只能将后半部位本来还可继续使用的工作层破碎，然后对主沟采取整体修补，耐材消耗量增加了1倍以上，且落铁点部位铁渣堆积比较严重，工人经常需要推渣，大大增加了劳动强度，且使用后期由于主沟磨损变宽，工人作业时存在安全隐患。设计制作完成烘烤时，浇注料开始排气排水，由于气体和水分只能通过浇注料极少微气孔排放，因此只能慢速升温，如果烘烤不当，进行快速升温，气体和水分来不及排出，极易导致主沟爆裂。主沟在高温状态下修补时，浇注料遇高温快速排气和排水，如果浇注料来不及将气体和水分及时排出，也容易产生裂纹甚至发生爆裂，由于单铁口高炉没有备用主沟，如果不能按时完成修补作业，造成高炉晚点出铁，给高炉的正常生产带来了不利影响，同时主沟裂纹也造成了安全隐患。因此单铁口储铁式出铁主沟材料和结构的优化设计成了解决这一问题的关键所在。
因此，迫切需要开发一种能对单铁口高炉储铁式主沟进行快速修补的材料和结构设计工艺，既能快速安全完成修补作业，又能使主沟前后部位保持同步磨损进行修补，从而降低耐材消耗，保证单铁口高炉安全正点出铁。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种单铁口高炉储铁式出铁主沟，能够减小铁水对主沟的冲刷力，降低工人推渣的劳动强度，并使主沟的前半部和后半部保持同步修补，避免浪费。
为实现上述目的，本发明提出了一种单铁口高炉储铁式出铁主沟，包括钢模、砖层和浇注料，钢模的内侧铺设有砖层，砖层的内侧浇注有浇注料，其特征在于：所述浇注料内侧为沟道，所述沟道的宽度由前向后逐渐增大，所述浇注料包括前半部和位于前半部后方的后半部，所述前半部包括以下组分且各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：40-45份，碳化硅：25-30份，白刚玉：15-18份，α-Al2O3：4-6份，硅微粉：1-3份，球状沥青：4.8-5.6份，金属硅粉：3-5份，氧化铬：0.2-0.3份，氮化硼：0.5-0.8份，纳米硅铝凝胶粉：1-1.5份，纯铝酸钙水泥：1.8-2.5份，有机纤维：0.1-0.2份，金属铝粉：0.1-0.2份，氢氧化铷：0.08-0.1份，第一复合添加剂：2-2.5份；所述后半部包括以下组分且各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：40-45份，碳化硅：25-30份，白刚玉：15-18份，α-Al2O3：4-6份，硅微粉：1-3份，球状沥青：4.8-5.6份，金属硅粉：3-5份，纯铝酸钙水泥：1.8-3份，有机纤维：0.1-0.2份，金属铝粉：0.1-0.2份，第二复合添加剂：2-2.5份，所述第一复合添加剂包括以下组分且各组分质量百分比为：减水剂：10%-15%，分散剂：10%-15%，抗氧化剂：45%-60%，硬化剂：10%-25%；第二复合添加剂包括以下组分且各组分质量百分比为：减水剂：10%-20%，分散剂：10%-20%，抗氧化剂：60%-75%，所述减水剂采用聚羧酸减水剂；分散剂采用聚丙烯酸钠；抗氧化剂采用碳化硼；硬化剂采用四乙烯五胺。
作为优选，所述沟道长度为12米时，沟道最前端的宽度为0.6米，沟道最后端的宽度为1.2米。
作为优选，所述钢模上打有若干小孔。
作为优选，所述前半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：42份，碳化硅：28份，白刚玉：16份，α-Al2O3：5份，硅微粉：2份，球状沥青：5份，金属硅粉：3份，氧化铬：0.2份，氮化硼：0.6份，纳米硅铝凝胶粉：1.2份，纯铝酸钙水泥：2份，有机纤维：0.1份，金属铝粉：0.1份，氢氧化铷：0.1份，第一复合添加剂：2份；后半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：42份，碳化硅：28份，白刚玉：16份，α-Al2O3：5份，硅微粉：2份，球状沥青：5份，金属硅粉：3份，纯铝酸钙水泥：3份，有机纤维：0.1份，金属铝粉：0.1份，第二复合添加剂：2.5份。
本发明的有益效果：本发明通过结构和材料的改进，根据使用时出铁主沟浇注料不同部位的磨损情况创造性地采用了不同配方，以获得更好的使用性能，降低材料的消耗量。采用这两种配方制作成不同的单铁口高炉主沟浇注料具有更好的抗冲刷，抗渣侵蚀，抗氧化性能，满足不同部位性能需求，达到了主沟前后部位浇注料同步磨损修补，从而延长了主沟整体使用寿命，年节约修补用料40-50吨左右，节约成本30-40万元，且改进结构设计后第一次浇注新主沟可节约用料10吨左右，可节约材料费用8-10万元，年节约总成本在40-50万元，大大提高了经济效益。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种单铁口高炉储铁式出铁主沟的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，一种单铁口高炉储铁式出铁主沟，包括钢模1、砖层2和浇注料3，钢模1的内侧铺设有砖层2，砖层2的内侧浇注有浇注料3，所述浇注料3内侧为沟道4，所述沟道4的宽度由前向后逐渐增大。将主沟浇注用内模（沟道4）由矩形改为梯形，靠近出铁口部位内径窄，后半部位内径宽，这样浇注而成的沟道4为靠近落铁点部位浇注层厚，主沟后半部位浇注层薄，由于主沟使用时主要磨损部位为前半部位靠近落铁点位置，后半部位不需要浇注的太厚，不然就是浪费，沟道4通过这样改造设计后，（1）第一次浇注可节约用料10吨左右，可节约材料费用8-10万；（2）由于浇注完成后落铁点部位内径比较窄，储铁量少，主沟后半部位内径比较宽，储铁量比较多，铁水到后半部位铁水流速变慢，从而减小铁水对主沟的冲刷力，由于出铁主沟后半部位铁水液面较宽，铁水下落冲击将落铁点部位堆积铁渣冲击到后半部位，省去了工人推渣工作，大大降低了工人劳动强度；（3）出铁主沟结构设计成前半部位浇注层厚，后半部位浇注层薄，一方面延长了主沟落铁点部位使用寿命，从而大大延长主沟整体使用寿命，另一方面，使主沟前半部位和后半部位保持同步修补，解决了原来主沟后半部位经常因主沟整体修补而造成的不必要浪费。
所述沟道4长度为12米时，沟道4最前端的宽度为0.6米，沟道4最后端的宽度为1.2米，该渐变宽度能够最大程度地实现前后同步磨损，使整体使用寿命达到最大。在钢模1上零星打上若干小孔5，然后在钢模1内先砌砖，使浇注完成后烘烤时浇注层能通过这些小孔5排气排水，快速升温也不易发生爆裂。
单铁口高炉储铁式出铁主沟浇注料的配方，包括前半部（即：落铁点前半部位）和后半部（即：主沟后半部），前半部和后半部采用不同的配方，所述前半部包括以下组分且各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：40-45份，碳化硅：25-30份，白刚玉：15-18份，α-Al2O3：4-6份，硅微粉：1-3份，球状沥青：4.8-5.6份，金属硅粉：3-5份，氧化铬：0.2-0.3份，氮化硼：0.5-0.8份，纳米硅铝凝胶粉：1-1.5份，纯铝酸钙水泥：1.8-2.5份，有机纤维：0.1-0.2份，金属铝粉：0.1-0.2份，氢氧化铷：0.08-0.1份，第一复合添加剂：2-2.5份；所述后半部包括以下组分且各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：40-45份，碳化硅：25-30份，白刚玉：15-18份，α-Al2O3：4-6份，硅微粉：1-3份，球状沥青：4.8-5.6份，金属硅粉：3-5份，纯铝酸钙水泥：1.8-3份，有机纤维：0.1-0.2份，金属铝粉：0.1-0.2份，第二复合添加剂：2-2.5份。所述第一复合添加剂包括以下组分且各组分质量百分比为：减水剂：10%-15%，分散剂：10%-15%，抗氧化剂：45%-60%，硬化剂：10%-25%；第二复合添加剂包括以下组分且各组分质量百分比为：减水剂：10%-20%，分散剂：10%-20%，抗氧化剂：60%-75%。所述减水剂采用聚羧酸减水剂；分散剂采用聚丙烯酸钠；抗氧化剂采用碳化硼；硬化剂采用四乙烯五胺。通过颗粒级配理论的研究，采用颗粒多级匹配，适当增加碳化硅加入量，提高材料的抗渣性能和抗冲刷性能；在前半部位浇注料引入一小部分氧化铬、氮化硼，氢氧化铷，以提高材料的高温抗渣侵蚀性能，引入纳米硅铝凝胶粉代替一部分纯铝酸钙水泥，以提高材料的高温强度，加入一小部分有机纤维，该有机纤维采用细度为7微米左右、熔点为80℃左右的有机特种纤维，比一般用普通纤维细度（30微米-40微米）、熔点（130℃-150℃）更细更低，使材料获得更加优异防爆性能的同时，降低水的加入量，从而提高材料的高温强度，通过研究减水剂、高效分散剂、抗氧化剂等相关外加剂的加入机理，选用高效硬化剂和高效减水剂，根据其抑制浇注料3返碱粉化原理和加快核沉淀过程，提高浇注料3水化速度，降低材料加水量，改善流动性能，提高材料早期强度。经结构和材料改进后，达到了主沟前后部位浇注料3同步磨损修补，年节约修补用料40-50吨左右，节约成本30-40万元，且改进结构设计后第一次浇注新主沟可节约用料10吨左右，可节约材料费用8-10万元，年节约总成本在40-50万元，大大提高了经济效益。
配方实施例一：
单铁口高炉储铁式出铁主沟浇注料的配方，包括包括前半部（即：落铁点前半部位）和后半部（即：主沟后半部），前半部和后半部采用不同的配方，前半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：42份，碳化硅：28份，白刚玉：16份，α-Al2O3：5份，硅微粉：2份，球状沥青：5份，金属硅粉：3份，氧化铬：0.2份，氮化硼：0.6份，纳米硅铝凝胶粉：1.2份，纯铝酸钙水泥：2份，有机纤维：0.1份，金属铝粉：0.1份，氢氧化铷：0.1份，第一复合添加剂：2份；后半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：42份，碳化硅：28份，白刚玉：16份，α-Al2O3：5份，硅微粉：2份，球状沥青：5份，金属硅粉：3份，纯铝酸钙水泥：3份，有机纤维：0.1份，金属铝粉：0.1份，第二复合添加剂：2.5份，本实施例为最佳实施例。
配方实施例二：
单铁口高炉储铁式出铁主沟浇注料的配方，包括前半部（即：落铁点前半部位）和后半部（即：主沟后半部），前半部和后半部采用不同的配方，所述前半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：45份，碳化硅：25份，白刚玉：17份，α-Al2O3：4份，硅微粉：3份，球状沥青：4.8份，金属硅粉：3.3份，氧化铬：0.3份，氮化硼：0.8份，纳米硅铝凝胶粉：1.4份，纯铝酸钙水泥：1.8份，有机纤维：0.2份，金属铝粉：0.1份，氢氧化铷：0.08份，第一复合添加剂：2.2份；后半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：45份，碳化硅：25份，白刚玉：18份，α-Al2O3：4份，硅微粉：3份，球状沥青：4.8份，金属硅粉：3.2份，纯铝酸钙水泥：2.2份，有机纤维：0.2份，金属铝粉：0.1份，第二复合添加剂：2.1份，该配方成本更低。
配方实施例三：
单铁口高炉储铁式出铁主沟浇注料的配方，包括前半部（即：落铁点前半部位）和后半部（即：主沟后半部），前半部和后半部采用不同的配方，前半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：40份，碳化硅：30份，白刚玉：15份，α-Al2O3：6份，硅微粉：1份，球状沥青：5份，金属硅粉：4份，氧化铬：0.2份，氮化硼：0.7份，纳米硅铝凝胶粉：1.3份，纯铝酸钙水泥：2.4份，有机纤维：0.2份，金属铝粉：0.1份，氢氧化铷：0.09份，第一复合添加剂：2.3份；后半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：40份，碳化硅：30份，白刚玉：15.3份，α-Al2O3：4.7份，硅微粉：2.3份，球状沥青：5.3份，金属硅粉：3.3份，纯铝酸钙水泥：2.3份，有机纤维：0.1份，金属铝粉：0.1份，第二复合添加剂：2.1份，本实施例为最佳实施例，该配方效果更佳。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种单铁口高炉储铁式出铁主沟，包括钢模、砖层和浇注料，钢模的内侧铺设有砖层，砖层的内侧浇注有浇注料，其特征在于：所述浇注料内侧为沟道，所述沟道的宽度由前向后逐渐增大，所述浇注料包括前半部和位于前半部后方的后半部，所述前半部包括以下组分且各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：40-45份，碳化硅：25-30份，白刚玉：15-18份，α-Al2O3：4-6份，硅微粉：1-3份，球状沥青：4.8-5.6份，金属硅粉：3-5份，氧化铬：0.2-0.3份，氮化硼：0.5-0.8份，纳米硅铝凝胶粉：1-1.5份，纯铝酸钙水泥：1.8-2.5份，有机纤维：0.1-0.2份，金属铝粉：0.1-0.2份，氢氧化铷：0.08-0.1份，第一复合添加剂：2-2.5份；所述后半部包括以下组分且各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：40-45份，碳化硅：25-30份，白刚玉：15-18份，α-Al2O3：4-6份，硅微粉：1-3份，球状沥青：4.8-5.6份，金属硅粉：3-5份，纯铝酸钙水泥：1.8-3份，有机纤维：0.1-0.2份，金属铝粉：0.1-0.2份，第二复合添加剂：2-2.5份，所述第一复合添加剂包括以下组分且各组分质量百分比为：减水剂：10%-15%，分散剂：10%-15%，抗氧化剂：45%-60%，硬化剂：10%-25%；第二复合添加剂包括以下组分且各组分质量百分比为：减水剂：10%-20%，分散剂：10%-20%，抗氧化剂：60%-75%，所述减水剂采用聚羧酸减水剂；分散剂采用聚丙烯酸钠；抗氧化剂采用碳化硼；硬化剂采用四乙烯五胺。
2.如权利要求1所述的一种单铁口高炉储铁式出铁主沟，其特征在于：所述沟道长度为12米时，沟道最前端的宽度为0.6米，沟道最后端的宽度为1.2米。
3.如权利要求1或2所述的一种单铁口高炉储铁式出铁主沟，其特征在于：所述钢模上打有若干小孔。
4.如权利要求1所述的一种单铁口高炉储铁式出铁主沟，其特征在于：所述前半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：42份，碳化硅：28份，白刚玉：16份，α-Al2O3：5份，硅微粉：2份，球状沥青：5份，金属硅粉：3 份，氧化铬：0.2份，氮化硼：0.6份，纳米硅铝凝胶粉：1.2份，纯铝酸钙水泥：2份，有机纤维：0.1份，金属铝粉：0.1份，氢氧化铷：0.1份，第一复合添加剂：2份；后半部的各组分质量比例为：棕刚玉或致密刚玉：42份，碳化硅：28份，白刚玉：16份，α-Al2O3：5份，硅微粉：2份，球状沥青：5份，金属硅粉：3份，纯铝酸钙水泥：3份，有机纤维：0.1份，金属铝粉：0.1份，第二复合添加剂：2.5份。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |