高爐出鐵溝是鐵水從爐內(nèi)經(jīng)鐵口流向鐵罐的通道，這一通道必不可少，因此，出鐵溝便成為高爐生產(chǎn)工序中的一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。高爐生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是晝夜的連續(xù)性，既要有序有節(jié)奏的裝料，又必須做到有序有節(jié)奏的出渣出鐵。全廠4座高爐的渣鐵罐有序有節(jié)奏調(diào)配運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)格地規(guī)定執(zhí)行著每座高爐每天的出鐵次數(shù)和每次鐵的出鐵時(shí)間及堵口時(shí)間，嚴(yán)格要求高爐執(zhí)行有序有節(jié)奏地爐前作業(yè)制度。生產(chǎn)中往往會(huì)因?yàn)殇亯|、修補(bǔ)、烘烤鐵水溝襯而打亂高爐正常有序有節(jié)奏的生產(chǎn)。溝襯的耐用性能和使用壽命直接關(guān)系著構(gòu)成鋪墊修補(bǔ)次數(shù)和時(shí)間，也直接關(guān)系著高爐能否正常有序有節(jié)奏的生產(chǎn)。
鐵鉤溝襯泥料的損壞原因
高爐出鐵溝溝襯損壞原因很多，就主要來(lái)說(shuō)有兩方面：一是溝襯的材質(zhì)性能，二是溝襯的結(jié)構(gòu)。另外同襯的不同部位損壞的快慢，損壞的程度也不一樣，就材質(zhì)性能來(lái)說(shuō)，低水泥剛玉澆注料，比水泥高鋁礬土質(zhì)的好，水泥高鋁礬土質(zhì)的高鋁—碳化硅—碳質(zhì)的搗打料又比焦粉—粘土—瀝青配制的搗打料好。就鐵鉤的構(gòu)造來(lái)說(shuō)，水冷和風(fēng)冷的貯鐵式鐵鉤比不冷卻的貯鐵式鐵鉤好;貯鐵式鐵鉤比非貯鐵式鐵鉤好;貯鐵式鐵鉤比非貯鐵式鐵鉤好。貯鐵式的主鐵鉤坡度為0.5%~1.5%，半貯鐵式主溝坡度為3%，非貯鐵式主鐵鉤的坡度為4%~6%，眾所周知，高爐出鐵溝溝襯最容易損壞和損壞最嚴(yán)重的部位是主鐵鉤，特別是距鐵口1.5~2.0米處的鐵水噴射著落點(diǎn)和滿流區(qū)的撤渣器底部溝襯損壞最快，這是由于鐵水和熔渣的機(jī)械沖刷和高溫熔蝕造成的。因此，這些部位窯選擇強(qiáng)度高，耐磨性好，抗氧化能力強(qiáng)的溝襯材料。三種鐵鉤結(jié)構(gòu)的溝襯各部損壞速度是不一樣的。貯鐵式的溝底損壞小于溝壁，半貯鐵式的溝底和溝壁損壞速度幾乎是一樣的，非貯鐵式的溝底損壞速度大于溝壁。
因此，要求高爐出鐵溝襯泥料應(yīng)具備下列幾方面性能。①高溫強(qiáng)度高，應(yīng)具備較高的耐鐵水和熔渣機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕的能力;②穩(wěn)定性要好，在高溫條件下體積變化小;③抗氧化能力強(qiáng);④容易施工，不粘渣鐵，便于修補(bǔ)和拆除;⑤粉塵小，烘烤時(shí)不崩裂，不產(chǎn)生有害氣體污染環(huán)境。另外環(huán)境施工要求：搗打料要求粉塵小，搗打后密實(shí)結(jié)合成一體。澆注料要有較好的流注流動(dòng)性，適當(dāng)?shù)某跄龝r(shí)間，能快速烘干，快速燒成而不開裂，不排放有害氣體污染工作環(huán)境。
現(xiàn)在單體口高爐使用的高鋁一碳化硅質(zhì)搗打料和多鐵口高爐使用的澆注料，基本上都具備了以上的使用性能和施工可操作性能。
高爐鐵水溝襯的發(fā)展歷程
近幾年包鋼高爐容積不斷擴(kuò)大，高爐生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步也很快，3號(hào)、4號(hào)高爐爐頂壓力一般在0.15MPa以上，熱風(fēng)溫度保持在1150℃以上。因此鐵水溫度高，出鐵量增多，鐵水流速快，對(duì)鐵水溝內(nèi)襯沖刷蝕損愈加嚴(yán)重。沿用幾十年的焦粉—粘土—瀝青配制的傳統(tǒng)鐵水溝襯泥料已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了高爐強(qiáng)化冶煉的要求。以前高爐常常因墊主鐵鉤而造成鐵晚點(diǎn)，并因?yàn)槌鲨F晚點(diǎn)被迫減風(fēng)操作，出鐵晚點(diǎn)又造成爐缸積鐵積渣增多，這不僅要因?yàn)槌霾粌舨殍F再補(bǔ)罐，重新出鐵往往打亂全廠渣鐵罐的正常調(diào)配，而且打亂全廠正常有序的生產(chǎn)秩序。
自從開始使用高性能的高鋁—碳化硅—碳質(zhì)的搗打料，主鐵鉤襯壽命由一天一修補(bǔ)延長(zhǎng)至2~3天一修補(bǔ)，鐵鉤壽命也從2天左右延長(zhǎng)到5~7天。由于墊溝壽命也從2天左右延長(zhǎng)到5~7天。由于墊溝壽命的延長(zhǎng)和鋪墊修補(bǔ)次數(shù)的減少，爐前工人的高溫繁重體力勞動(dòng)也大為減輕，高爐因墊鐵鉤影響而減風(fēng)，丟鐵次，影響正點(diǎn)出鐵率也大大減少。1994年6月，三高爐擴(kuò)容改造，建成兩個(gè)出鐵場(chǎng)，設(shè)置三個(gè)出鐵口，1995年11月4日高爐建成環(huán)型出鐵場(chǎng)，設(shè)置4個(gè)出鐵口，為鐵水溝采用澆注料創(chuàng)造了良好施工條件。這兩座高爐的建成投產(chǎn)，使鐵水溝的結(jié)構(gòu)型式和鐵水溝襯的材質(zhì)性能都邁向了高爐的技術(shù)水平。
擴(kuò)容改造后的3號(hào)高爐和新建的4號(hào)高爐有以下特點(diǎn)：
①高爐容積由1800m3擴(kuò)大到2200m3，設(shè)計(jì)爐頂壓力0.2MPa，配備4作外燃式熱風(fēng)爐，送風(fēng)溫度可達(dá)1200℃，日產(chǎn)鐵能力4000噸，出鐵次數(shù)18次，深爐缸，無(wú)渣口操作，杜絕了因渣口損壞而休風(fēng)。由于熔渣全部經(jīng)由鐵口流出，主鐵鉤增加大量熔渣通過(guò)，從而加劇主溝襯的侵蝕。
②主鐵鉤外殼為鋼板焊制結(jié)構(gòu)，借鑒首鋼經(jīng)驗(yàn)，為控制鋼殼變形，槽體外側(cè)用筋板連接加固，以防止鋼板應(yīng)力作用變形造成溝襯斷裂。3高爐鋼槽內(nèi)側(cè)砌筑一層小塊碳磚，4高爐是砌一層60毫米厚的粘土磚。
③3高爐主鐵鉤為貯鐵式，主鐵鉤長(zhǎng)12米，坡度為前4米8%，后8米為1%，貯鐵層深度200~500毫米。溝底由于積鐵層的保護(hù)，可減輕爐內(nèi)壓力作用噴射出的鐵水流對(duì)主溝的直接沖刷。
④4高爐設(shè)計(jì)日產(chǎn)鐵良4000噸，出鐵次數(shù)16次鐵水流速為5~7噸/分鐘。
⑤鐵水溝襯為澆注料，這種澆注料骨料是電熔致密剛玉，配加的粉料有既高溫又具有相對(duì)體積穩(wěn)定的碳化硅和分散性高的超微細(xì)粉，以及抗氧化作用的金屬鋁粉和金屬硅粉，還有鋁酸鈣水泥和減水劑等。
通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種澆注料具有：①耐火度高；②體積穩(wěn)定，整體性好；③耐沖刷磨損；④耐渣鐵侵蝕；⑤耐急冷急熱溫度變化范圍寬。這種澆注料完全能滿足現(xiàn)有高爐生產(chǎn)的要求。
由于主鐵鉤，支鐵溝和渣溝各自工作條件不同和損壞速度也不同，所以分別采用電熔致密剛玉，電熔棕剛玉為骨料的高中抵擋低水泥澆注料，以達(dá)到鐵鉤整體同步損壞，降低材料成本費(fèi)用。
目前，我廠鐵鉤使用澆注料已經(jīng)過(guò)了三年多的生產(chǎn)實(shí)踐，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)使用壽命大大提高，最高通鐵量達(dá)到8萬(wàn)9千噸，并且一次也沒(méi)修補(bǔ)溝襯，現(xiàn)在平均通鐵量達(dá)到7萬(wàn)噸以上。噸鐵消耗耐火材料約為0.48公斤左右。總結(jié)以前的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為；鐵鉤襯料窯采用Al2O3—SiC—C系的，或是Al2O3—SiO2—SiC—C系的，此外還有Al2O3—SiN4—SiC系的材料，其主要原料純度高，抗沖刷耐侵蝕性能好，可以提高壽命，降低成本。尤其Si3N4(氮化硅)具有更好的抗氧化性。
澆注料的作業(yè)操作
三年來(lái)我廠爐前工作人員已經(jīng)熟練地掌握了澆注料的澆注操作技術(shù)。
主鐵鉤襯大修周期的確定
當(dāng)主鐵鉤側(cè)壁侵蝕深度達(dá)到200~250mm后，要停止進(jìn)行進(jìn)行大修。澆注前必須把溝側(cè)壁的殘?jiān)鼩堣F和變質(zhì)層用風(fēng)鎬鏟掉并清理干凈，溝底消除殘?jiān)F后用風(fēng)鎬鏟成麻面，吹掃干凈。
模具
主鐵鉤模具經(jīng)過(guò)改進(jìn)為10毫米鋼板箱底，底部為圓弧底，基本上能滿足澆注和脫模要求。
澆注加水量和振搗
鋁酸鈣水泥的致密剛玉質(zhì)澆注料，具有較好的流動(dòng)性，攪拌時(shí)嚴(yán)格控制水分在6%~7%之間，要用振動(dòng)棒進(jìn)行充分振動(dòng)，達(dá)到表面翻漿程度，才能使?jié)沧⒘夏酀{中的氣泡排出，才能使?jié)沧⒘象w密實(shí)，才能達(dá)到氣孔少?gòu)?qiáng)度高，提高溝襯的耐沖刷耐侵蝕性能。
脫模
經(jīng)過(guò)一年多的探索，在鐵鉤有溫度條件下，脫模時(shí)間已由澆注養(yǎng)生24小時(shí)脫模，縮短到10至12小時(shí)可以脫模。
烘烤
添加有超微粉和金屬鋁粉的澆注料，由于活性高，反應(yīng)強(qiáng)烈，澆注體密實(shí)度高，脫模后在烘烤過(guò)程中容易產(chǎn)生剝落和爆裂，控制烘烤溫度和升溫速度十分重要。脫模后養(yǎng)生8小時(shí)，最初必須用小火燒烤，而且必須不使火焰直接接觸溝襯面，溝烘烤時(shí)間為100~200℃8小時(shí)、200~400℃10小時(shí)，400~700℃6小時(shí)，700~1200℃ 24小時(shí)。
