目前国内高炉炮泥种类繁多，根据高炉炉容、生产指标和出铁制度的不同，在成分、性能上有很大的不同。高炉炮泥都有哪些分类？炮泥的性能指标如何要求？炮泥出现的问题主要有哪些？炮泥的生产流程是什么样的？小编带你详细了解。如您需要下载原文，请关注“钢铁精英”并回复“炮泥1”下载。如您希望加入“钢铁精英群”讨论实时热点技术问题或者实际生产问题，请加小编微信：xie215727208。（字数：5582字，估计阅读时间：10min） 1 概述高炉炮泥是用于封堵高炉出铁口的一种可塑性耐火材料，高炉出铁口每天都要重复多次打开和封堵。 出铁时，炽热的铁水和熔渣流经出铁口，对炮泥产生物理化学反应和冲刷作用;出铁结束时，用泥炮将新炮泥压入出铁孔道，封住出铁口，防止铁水和熔渣流出，具有保护铁口区炉墙和炉底的作用。在高炉炉前出铁作业中，炮泥的功能如同阀门，要求炮泥维持出铁口孔道直径稳定，出铁速度均匀。 (1)易开口:需要出铁时，最终出尽渣铁。因此，炮泥必须具备良好的作业性能:出铁口内的炮泥能比较容易被钻通，以便及时出铁，炉炉前出铁作业的顺利进行，减轻炉前操作工人的劳动强度; (2)易封堵:确保高出铁过程结束后，应在短时间内将出铁口堵上，确保足够的打泥量，保持稳定的铁口深度; (3)良好的塑性:当炮泥堵住铁口时，炮泥应均匀地充满出铁口孔道，并在孔道内成型; (4)良好的粘合性:打入出铁口的新炮泥与孔内的旧炮泥有良好的粘合性，确保新、旧炮泥形成整体，防止因粘合不良产生缝隙引起渗铁、渗渣，影响再次开铁口; (5)良好的烧结性:要求打入出铁口内的炮泥在低温、中温、高温三个温度阶段都能达到不同程度的烧结，及时封堵铁口，同时在炉缸内形成足够大的泥包，起到保护缸内衬砖的作用。 近年来，随着高炉向长寿命、强化冶炼和大型化方向发展，炮泥的材质和质量不断地改进和提高。炮泥材料的性能对于出铁口的维护有着非常重要的作用，对高炉的使用寿命起着重要的决定作用。炮泥已经从单纯的消耗性耐火材料转向功能性耐火材料。 图 开炉前铁口结构 图 正常生产时铁口结构 图 炮泥 图 炮泥2 图 炮泥3 2 高炉炮泥的功能要求高炉炮泥首先要很好地封堵住出铁口，其次要保证出铁时能顺利打开，并且其形成的出铁口通道平稳出铁，第三要保持出铁口有足够的深度以保护炉缸，任何一项功能达不到或不完善，都有可能引发事故。因此，对炮泥有如下要： (1)良好的塑性，能顺利地从泥炮中推入出铁口，填满出铁口通道。 (2)具有快干、速硬性能，在较短的时间内硬化，并且具有较高的强度。 (3)开口性能好，以便出铁口能顺利打开。 (4)耐一高温渣铁的冲刷和侵蚀性能好，在出铁过程中出铁口通道孔径不能因高温铁水的冲刷而扩大，保证铁水流的稳定。 (5)体积稳定性能好，而且具有一定的气孔率，保证在堵住出铁口通道后，在升温过程中不会出现过大的收缩造成断裂，适宜的气孔率使炮泥中的挥发成分能顺利外逸而不出现裂缝，保证铁口密封。 (6)不产生环境污染，为炉前工作创造良好的工作环境。
3 高炉炮泥的种类及材料组成炮泥可分为有水炮泥和无水炮泥。在常温下用水做结合剂压制而成的炮泥称为有水炮泥;用二葱油或煤焦油或树脂等做结合剂制成的炮泥称为无水炮泥。 3.1 有水炮泥的材料组成有水炮泥用于低压的中小型高炉;大中型高炉只有在开炉或处理炉缸冻结等事故、出铁不正常等情况下，在短时期内使用有水炮泥。此外，有水炮泥还用来制作渣口泥套、修补渣铁沟流嘴和堵风口等。最新的有水炮泥配方:30%-50%的焦粉，30%-40%的黏土粉，10%一15%的沥青，5%一10%的熟料，加水10%一15%混合后在碾泥机上碾制。 为了适应高炉强化冶炼及不同炉况的要求，还添加碳化硅(S1C、蓝晶石 (A1203·Si02，含A1203: 62. 92 %，Si0237.08%)和绢云母(K2O+Na2O : 3%-7%}, Si02: 71%一77 % , Al203: 14%-18%)等。 3.2 无水炮泥的材料组成无水炮泥用于顶压较高，冶炼强度较高的大、中型高炉。无水炮泥在出铁口孔道内具有无潮湿现象、强度高、铁口深度稳定、出铁过程中孔径变化小、不会造成跑大流等特点。 其配方:20 % -40%的焦粉，20%左右的黏土粉，10%左右的沥青，10% -20%的棕刚玉，10%的碳化硅，5%-7%的绢云母，13%一14%的结合剂。结合剂有二葱油、煤焦油和树脂等 无水炮泥的配方中焦粉量、沥青和棕刚玉的量随着高炉炉容、顶压和强化程度而变化:炉容越大，顶压越高，强化程度越大，焦粉含量越低，沥青和棕刚玉的含量越多。 有水炮泥和无水炮泥在材料配比上均以焦粉为主，炭素质成分占50%以上。炮泥中加入炭素质可以使炮泥具有良好的抗渣性和体积稳定性;炭素材料具有迅速干燥的能力:有利于炮泥中水分的迅速蒸发，避免出铁口潮湿。 表 有水炮泥和无水炮泥的性能指标 表 树脂型和焦油型无水炮泥的比较 3.3 大型高炉炮泥使用在大型高炉上，无水炮泥是不二的选择。这是因为: (1)强度高，而且维持高炉炉况稳定(铁口深度、出铁时间波动、全风堵口率等)具有重要的意义，从而使高炉有增产的基础。 (2)抗渣性能强。炮泥单耗低，一般为有水炮泥的五分之一。 (3)有一定膨胀性能。具有合适的气孔率和强度，能适应超过2000m'之大型高炉使用。 4 高炉炮泥的原料组成(1)焦粉:焦粉耐高温、抗渣，透气性较好，与渣铁不易粘结，能起到炮泥快速干燥的作用，同时焦粉的气孔率高，导热性及导电性好，荷重变形温度高，抗渣、抗热震性稳定，使出铁口保持还原气氛，对碳化硅、碳化网格、碳素材料起保护作用。 (2)碳化硅:碳化硅是人工合成的工业产品，将高纯度石英砂和石油焦放入电阻炉内，置于1600-2500℃的高温下经过化学反应制成，其密度为3.17-3 . 3 7 g/cm3，具有高导热率、高耐一磨性和高温强度，热膨胀系数小、热震稳定性好，作为铁口炮泥的原料可以改善其抗熔渣侵蚀和抗冲刷能力。 (3)刚玉粉:刚玉的密度为3.95 -4.18g/cm3，软化温度较高(> 1870℃ )熔点高于2050℃，化学性质稳定，耐磨性较高，耐一渣铁侵蚀性好，是优质的耐火材料。根据原料和加工方式的不同，分为电熔棕刚玉、电熔白刚玉及烧结刚玉，在炮泥中常做粉料使用。 (4)氮化硅:氮化硅( Si3N4)为人工合成的工业产品，无天然矿物。Si3N4与CO反应生成 Si0析出C，处于表面的Si3N与O2反应生成Si02保护膜，有防止氧化的作用，炮泥中加入适量的Si3N4可以提高炮泥的耐熔蚀和耐磨性能。 (5)高铝骨料:在封堵出铁口的炮泥中，高铝骨料起骨架作用，属致密质耐-火颗粒原料，粒径在3 mm左右，耐一火度达到1770℃。在保证一定的塑性前提下，其粒径越小越好。 (6)黏土:黏土是由多种含水铝硅酸盐矿物组成的混合体，粒度1-2μm，在潮湿状态具有良好的塑性，是炮泥配料中不可缺少的材料，耐火度要求高于1580℃。 (7)耐火材料添加剂:出铁口炮泥中还加有云母、用于改善不定性耐火材料的施工性能，有些配制蓝晶石以及氮化物等，用于改善炮泥的性能。高炉炮泥质量优化的重要原因在于使用了SiC、蓝晶石、绢云母、棕刚玉等。现代加入SiC是利用其耐侵蚀、抗高温氧化和抗热震性能;加蓝晶石是利用其高温膨胀性控制线变化率，并且能增加炮泥的勃结强度，提高炮泥的耐用性;加绢云母是利用其含有钾、钠氧化物使烧成温度降低，使炮泥快干、速硬，同时还能增加炮泥的塑性;加入棕刚玉是利用其抗化学腐蚀性。 (8)耐火材料结合剂:用于强化耐火材料结合组织，使粉状或粒状耐火材料勃结起来并具有足够的强度的物质称为结合剂，一般用量控制在20%以内。随着高炉大型化和长寿化，炮泥己从单纯的消耗性耐火材料向功能性耐火材料转变，不仅仅是封堵住铁口，而且还能保护炉缸区域的炉衬，从而延长高炉寿命，同时也减少环境污染。包括： a)沥青:是炮泥的勃结剂，增加其可塑性，有焦油沥青和石油沥青，作为含碳的有机结合剂，可随着温度的升高而缩聚碳化，形成碳化网格，提高炮泥的高温强度。 b)煤焦油:现在的大型高炉出铁口炮泥是用煤焦油做结合剂。煤焦油在常温及低温加热过程具有很好的浸润、渗透和润滑性能，在50-100℃时能与泥料充分混炼，保证炮泥具有良好的塑性。经过高温结焦形成网状晶体结构，使炮泥具有较高的结构强度。 c)酚醛树脂:工业苯酚和甲醛在酸性和碱性催化剂作用下，经缩聚反应而生成的。根据受热后变化，大致分为甲阶(可溶)酚醛树脂和线性酚醛清漆。酚醛树脂具有热硬性好、干燥强度大、固定碳高、与炭素为主的各种骨料结合性好的特点，与焦油和沥青相比，其环境污染小。
5 炮泥的粒化性能指标要求(1)有较高的耐火度，要大于1650℃； (2)干燥后具有一定的强度和耐磨性。常温下结构强度大于0.6MPa，耐压强度大于10MPa，马夏值(炮泥在一定温度下一单位面积上能承受的力，单位为MPa是检查炮泥塑性的指标，马夏值越大则炮泥越硬。具有合适的马夏值能保证炮泥在泥炮中顺利推出而不发生断裂)为0.4-0.6MPa。 (3)抗渣性能好，吸渣荷重软化为0.8-1.3mm (4)在常温条件下具有一定的可塑性，可塑性指数为9-13。 (5)能够迅速干燥，体积密度应大于1.2g/cm3，气孔率大于25%。 (6)受热干燥后收缩小，保证出铁口孔道泥套不产生裂纹，收缩率在0.5%一1.0%。 (7)具有良好的抗热震性。 (8)不粘渣铁，有利于保持出铁口孔道的清洁。
表炮泥的粒化性能指标 6 国内外高炉炮泥设计理念的差别目前，西方国家使用的炮泥其设计理念与我国国内有很大的差别，所以配方也就有很大的不同，其主要表现透气性、强度、耐火度、塑性、环保等。 6.1 透气性国外炮泥透气性好，气孔率较高。这主要是因为国外炮泥采用大量的碳质和含碳化合物做材料，而国内炮泥加大量的高锅细粉主要成分是含量在左右，国外炮泥不加高招细粉，所以国外通常不会出现铁口喷火箭现象。 6.2 强度国内炮泥强度高，其理念是强度高，抗冲刷、抗侵烛性更强，这就导致高炉有时幵不开口，需要用氧气烧，甚至造成出铁计划被打乱。而国外炮泥更注重的是高温状态下的抗化学侵蚀，因此国外多用碳质材料。而高招质的材料高温下很容易和、反应，导致泥包烧损剥裂，所以国内炮泥经常出现正常出铁几炉后，铁口深度突然掉下来，需重新维护，其主要原因就是泥包被破坏掉了，铁口扩孔与此也有关系，另外大量的高锅质材料还会引起幵口时铁口断裂现象。 6.3 耐火度国外炮泥耐火度比国内的高。国外炮泥很注重活拨金属氧化物的控制，如K、Na、Ca、Mg、Fe等元素氧化物。而国内除了考虑氧化铁外，其他的很少考虑，而且几乎所有做炮泥的厂家为增快烧结速度都加入大量的云母质材料，这些金属氧化物使的烧结速度提高了，但耐火度却大幅度地下降了，这也是泥包烧损和铁口扩孔的另一个原因，而国外高炉都是多铁口出铁，烧结速度不是问题，因此他们在选择黏土上，特别重视金属氧化物的控制，而绢云母很少超过。 6.4 塑性国外与国内的差不多。相对的讲国内炮泥的塑性更好些，因此国内炮泥更容易打泥，而国外泥炮推力要求更大。 6.5 环保角度国外使用的结合剂对游离态的酷等控制较严，对水分控制也很严。而国内这些年环保意识也在加强，不少炮泥生产厂家也在环保炮泥上下功夫。但有些厂家为延缓高锅材质的破坏速度，人为地加入一些易挥发的非金属材料，这在国外是不可想象的，其实可以考虑加一些酸性无机盐同样可以解决这个的问题。
7 无水炮泥不同温度下的烧结状态500℃时，黑色物相为与基质结合紧密而且表面光滑的沥青。沥青开始固化成为半焦炭状态，中间相转变为碳，沥青通过熔融状态由中间相不断长大，以液相形式碳化，600℃时沥青的碳化基本结束。沥青、焦油等液相碳化的碳因液相粘度高，结晶难以发育，容易形成镶嵌结构，结晶发育好的则呈流动式结构。 500℃ 表面光滑的沥青出现了多孔的焦炭，在800 0C以下主要是沥青和结合剂(焦油)的碳化过程。
800℃ 1000-14000℃情况下，絮状组织是莫来石相，莫来石化反应在炮泥的基质中进行，亦即耐火粘土、绢云母经高温焙烧后发生了莫来石反应。
1000℃
1400℃ 8 炮泥生产工艺流程
图 炮泥生产工艺流程图 从炮泥的配比设计到生产，再到使用前的保存，每一过程对炮泥的质量都有影响。生产前要确定合理的配比，生产时要严格按照工艺操作规程进行，注意碾制时各种原料的加料顺序。干混时间、湿碾时间要严格掌握，时间不能太短。同时控制混碾时的温度，炮泥马夏值达到一定值后出料挤泥，包装待用。生产的炮泥要妥善保存。 炮泥工艺流程主要为：准确配料→干碾→加油碾压→性能控制→入库保存→维护→使用。 炮泥混碾时的温度一般为 55～65℃。先干碾 5～10min，然后加入结合剂后细粉碾泥，结合剂的加入量为配方规定的 98％左右，剩余的 2％作为调整。碾泥时间根据高炉炉容不同而不同，一般应碾泥 35～45min 后多点取样，测定马夏值，依照检测结果，添加焦油或干粉，需要继续碾制 10min 左右。每天生产第一批炮泥，碾泥机比较干，结合剂的添加量要多一点。结合剂添加量与气温也有一定的关系，夏季的添加量要适当减少，冬季的添加量要适当增加。 马夏值的检验方法：从碾泥机内 3～4 个点采集炮泥样，用手捏成直径 70mm 重 500g的棒形，放入测量仪检测。若马夏值合格，进行出料准备；若马夏值偏高，补入微量的结合剂，充分混炼后检测马夏值；若马夏值偏低，按比例配入适量的干料，充分混炼后检测马夏值；只有当炮泥的马夏值符合标准规定的要求时，才能出料[11]。要使用好炮泥，炮泥的马夏值控制很重要。马夏值增加过快，炉前开口困难，作业难度加大，影响出渣、铁作业。有研究表明：高炉日产量增加，出铁次数增加，炮泥的马夏值也增加，日产量>95000t的高炉，炮泥马夏值在 0.65～0.72MPa，日出铁次数 12～14 次。 9 开铁口时炮泥切削状态金属切削状态可以分为以下几个类型
金属切削状态 高温下的炮泥切削状态如下：切屑呈大小不均的颗粒状，属于崩碎切屑。焙烧后的炮泥具有一定的脆性，属于脆性材料，抗拉强度低，在切削加工过程中，切屑未经塑性变形就在拉应力作用下脆断，形成不规则的碎块状切屑。焙烧的炮泥内含有各种硬质点，车削过程中刀具遇到炮泥内的硬质点时，由于硬质点与炮泥基体的结合强度不高，在刀具的挤压作用下，将硬质点从炮泥基体中剥离，形成大小不均的崩碎切屑。这就要求在高温状态下钻头具有较好的强度，降低韧性。
200℃炮泥切削
1400℃炮泥切削状态 10 总结目前国内高炉炮泥种类繁多，根据高炉炉容、生产指标和出铁制度的不同，在成分、性能上有很大的不同。大部分钢铁企业采用和炮泥厂家长期合作的方式，在改进炮泥质量、稳定炉况、降低铁前成本等方面采取深度合作和共同研发的方法，有的是钢铁企业自身建立或者控股耐材厂家，如首钢、宝钢等企业，有效降低成本。在未来高炉大型化进一步提升的情况下，高炉炮泥将会向无水炮泥、环保炮泥方向发展。因此，强化炮泥质量的改进将是未来炼铁工作者的主要工作之一。 参考文献： （1）高炉出铁口炮泥加工机理及开铁口装备研究，杨士岭 （2）闪速燃烧合成氮化硅铁机理及应用研究，李斌 （3）炮泥塑性稳定性的改进的研究，谢威 （4）高炉炮泥中氮化物的组成与结构分析，徐国涛 （5）大中型高炉用无水炮泥综合评述，李玉琴 说明：内容纯属交流之用，不针对任何第三方，文章欠妥之处，欢迎批评指正。内如有侵害您的权利或者不妥之处，请来信通知修改或删除。 钢铁精英，是一种身份，还是一种态度，一种对自己负责，对他人负责，对企业和单位负责的执着。 钢铁精英，是一道光环，还是一道标记，一抹警醒自己，启示他人，带动所有人的色彩。 钢铁精英，是一种荣耀，还是一个习惯，一个成就自己，提升能力，激发所有智慧的、人际的、社会潜力的一种行为。 加入钢铁精英，请长按并识别 |
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来自： 沙场点兵qisa60 > 《钢铁冶金》
