摘要: 針對高爐實施低硅煉鐵工藝后因鐵水黏度低、流動性強致使主鐵溝部位侵蝕加快、沖刷加劇的問題，以電熔致密剛玉、電熔白剛玉粉、碳化硅、α-Al2O3微粉、β-Si3N4粉、炭素、純鋁酸鈣水泥、SiO2微粉及高效復合減水劑等制備了鐵溝澆注料，研究了15～8 mm 的大顆粒電熔致密剛玉的加入量( 外加質量分數分別為5%、10%、15%) 和β-Si3N4粉的加入量( 質量分數分別為2%、4%、6%) 對澆注料性能的影響。結果表明: 將主溝澆注料分為外加10%(w) 15 ～ 8 mm 的電熔致密剛玉的鐵線澆注料和引入6% (w) β-Si3N4的渣線澆注料，并適當調整主溝坡度，在內蒙某1080 m3 低硅煉鐵的高爐鐵溝上應用后表明，大大改善了主鐵溝渣鐵線部位侵蝕加快、沖刷加劇的問題，一次性通鐵量由10 萬t 提升至15 萬t。
高爐進行低硅冶煉，可以降低焦比，提高產量，改善生鐵品質，從而改善技術經濟指標[1]。鐵水硅含量的降低還可以提高鐵水流動性，減輕爐前工人勞動強度; 同時，轉爐使用低硅鐵水進行煉鋼生產，可以減少熔劑和氧氣的消耗，減少渣量，縮短吹煉時間，還可以改善脫磷的效果。可見，采用低硅冶煉會給煉鐵和煉鋼帶來很好的經濟效益，具有提高鐵水品質，節能減排，簡化工序等優點，但同時對煉鐵系統用耐火材料提出了更為苛刻的要求。
通過現場取樣分析，鐵渣的化學組成(w) 為: CaO40. 17%，SiO2 31. 5%，Al2O3 16. 08%，MgO 9. 92%，Fe2O3 0. 75%，TiO2 0. 81%，S 0. 75%，MnO 0. 40%。從鐵渣XRD 分析可知，渣中含有大量的鈣黃長石等低熔點物質，加快對工作襯的破壞。此外，隨著低硅冶煉后硅含量降低，鐵水全鐵量上升，黏度降低，流動性變強，在出鐵時鐵水的沖刷性和滲透性變強。倘若工作襯形成縫隙，極易滲鐵，導致鐵溝用耐火材料的使用壽命直線下降，也容易出現漏鐵事故。因此，有必要改進低硅煉鐵工藝條件下鐵溝用耐火材料的性能。
1試驗
試驗用主要原料有: w( Al2O3) ≥98%的電熔致密剛玉( 粒度分別為15 ～ 8、8 ～ 5、5 ～ 3、3 ～ 1 和≤1 mm) ，w( Al2O3) ≥98. 5% 的電熔白剛玉粉( 粒度≤0. 088 mm) ，w( SiC) ≥98%的碳化硅( 粒度分別為≤1和≤0. 088 mm) ，w( Al2O3) ≥98. 5% 的α-Al2O3微粉，w( Si3N4) ≥90%的≤5 μm 的β-Si3N4粉，炭素，純鋁酸鈣水泥，SiO2微粉及高效復合減水劑等。
試驗配方如表1 所示。其中，4#試樣是改進前主溝材料的配方，1#、2#、3# 試樣是為了改善鐵線材料抗沖刷性能而設計的配方，5#、6#、7#試樣是為了改善渣線材料抗渣性能而設計的配方。
按表1 中的配方稱量、攪拌、振動成型為40 mm ×40 mm ×160 mm 的試樣后，在相對濕度< 75% 的環境下養護24 h，脫模后自然養護24 h，試樣經110 ℃烘干24 h 后，再經1 450 ℃保溫3 h 熱處理后檢測試樣的各項性能指標。
根據GB /T 601 檢測試樣的化學組成，根據YB /T5200—1993 測定試樣的體積密度，根據GB /T 5072—2008 采用微機控制全自動壓力試驗機測定試樣的常溫耐壓強度，根據GB /T 5988—2007 測定試樣的線變化，根據GB /T 3002—2004 測定試樣的高溫抗折強度，根據YB /T 2206. 2—1998 測定試樣的抗熱震性能。
抗渣性: 采用動態回轉抗渣法，將110 ℃ 烘干24 h的6 塊如圖1 所示尺寸的試樣，組成一個斷面呈多邊形的試驗鑲板，作為回轉爐的內襯，并在試樣和金屬爐殼之間砌筑一層鎂砂作為隔熱材料。加入現場取回的渣樣，采用燃氣+ 氧氣的方式進行加熱，經1 450 ℃保溫5 h 后停止試驗。結束后，將被侵蝕試樣沿縱向從中間切開，然后測量試樣切面的侵蝕深度，測量點選擇從試樣臨近燒嘴側10 mm 開始，每隔30 mm 測量1 個點，計算最大侵蝕深度和平均侵蝕深度。
