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我國是一個產鐵大國,有煉鐵高爐上千座,爐容也大小不一。隨著煉鐵技術的不斷發展,高爐紛紛采用精料技術、高風溫技術、高壓操作技術、噴吹燃料技術、富氧大噴煤技術等強化冶煉技術進行冶煉,這樣必然造成對鐵口用無水炮泥的質量性能要求越發嚴格。特別是近幾年為了滿足高爐安全生產及環境要求,無水炮泥已經由單純的消耗材料向功能性材料轉變,愈加使得科技工作者及工程技術人員對無水炮泥的材質、質量及性能方面進行研究與探討。
國內外無水炮泥研究進展
1.國外無水炮泥研究進展
國外無水炮泥的發展比較注重爐前操作水平,以充分發揮無水炮泥的性能。無水炮泥在國外發展迅速,不僅在原料使用上利用優質人工合成原料,同時也注重新型結合劑和添加劑的使用,而且也有專門針對無水炮泥的研究機構,如美國的伯利恒公司,法國的TRB公司(布洛涅耐火泥料公司),烏克蘭的耐火研究所,日本的川崎、新日鐵等。起初國外的無水炮泥所用的結合劑為焦油結合劑,但這種無水炮泥在高爐鐵口開口過程中易產生煙霧,污染環境同時還影響爐前操作人員的身心健康。在此基礎上國外開發出了以樹脂為結合劑的無水炮泥,這不僅消除了以焦油為結合劑的缺陷,而且堵口后快速硬化,降低炮泥消耗量,大大提高了無水炮泥的性能。
國外一些研究者在無水炮泥用結合劑上進行了大量的研究,如Schutz J等人研究了一種焦油與樹脂混合的結合劑系統,制得的無水炮泥在應用過程中具有較好的塑性、硬化性能及質保期較長等特點。Lisa J. Wells等人研究了無水炮泥中結合劑酚醛清漆樹脂和六甲基四胺的反應情況,而且在其他原料應用上進行了深入的研究。V.G. Ovsyannikov等人在無水炮泥中加入氮化硅—鐵含量方面進行了深入的研究。同時國外的一些研究者通過對炮泥的熱計算評價了其熱導率,得出炮泥從室溫到1200℃時熱導率,用以指導無水炮泥的結合劑配比選擇。還有一些研究者還對炮泥性能、粒度分布、施工方法和高爐爐況之間關系進行了研究。
2.國內無水炮泥研究進展
國內無水炮泥的研究由于受客觀條件的限制,研究起步比較晚,但發展迅速,上世紀50年代才開始研究無水炮泥,到80年代才開始全面推廣無水炮泥。另外,無水炮泥在使用中也有一個不斷改進完善的過程。國內不少煉鐵廠在無水炮泥的改進方面做了許多有益嘗試,研制了多種類型的無水炮泥,如寶鋼在無水炮泥使用上做了大量的工作,其研制的TA-4型無水炮泥日均出鐵次數從原來的15次下降到11次,平均每次出鐵時間從90分鐘延長到140分鐘左右。
上世紀末期國內越來越多的研究者開始研究無水炮泥。北京科技大學陳俊紅等人利用北京科技大學自主研發的耐火原料氮化硅—鐵,研究了無水炮泥中加入氮化硅—鐵對其高溫抗折強度及抗高爐渣侵蝕的影響。中國地質大學的黃朝暉等人研制了一種Fe-silaon和Fe-Si3N4/TiN復合材料,并加入到無水炮泥中進行抗渣實驗得到了較好的效果,武漢科技大學的聶建華等人研究了高吸油樹脂和焦炭對無水炮泥塑性的影響,研究認為加入高吸油樹脂能夠提高無水炮泥的塑性穩定性,加入焦炭(1-0mm)對無水炮泥的塑性影響不大。邱龍海等人研究了礬土均質料對無水炮泥性能的影響,研究表明利用礬土均質料的成分均勻、性能穩定、致密度高等特點制得的無水炮泥穩定性較好,并成功在大中型高爐上進行應用。李軍希通過研究無水炮泥與有水泡泥在埋碳條件下經110℃×24h、900℃×2h處理,以及通氮氣條件下經1500℃×2h煅燒后物理性能的對比得出了無水炮泥常溫性能均優越于有水泡泥。朱厚亮等人研究了環保型結合劑對無水炮泥的性能影響,重點對結合劑的加入量對馬夏值的影響及結合劑固定碳含量對無水炮泥熱處理后物理性能的影響等進行研究。除上述研究外也有一些研究者對炮泥在高爐堵鐵口實際應用中也有相應的研究。