孙志红 王玺堂 聂建华
目前，随着炼铁工艺的不断进步，高炉向大型化发展，高温高产情况下，撇渣器是高炉生产排放高温渣铁溶液分离通道的关键部位。撇渣器用耐材对高炉炼铁的安全顺利运行起着非常重要的作用，撇渣器耐材要求具有良好的高温情况下的耐侵蚀冲刷性能和优越的抗热冲击及耐磨性能。现在，大中型高炉用撇渣器一般采用Al2O3-SiC-C质低水泥浇注料，抗氧化性和抗渣性、热震稳定性、高温抗折强度及耐磨性能一般；配方原料中添加了挥发性强的含碳材料（沥青、石墨等）及添加剂等，碳材料造成的排放不利于环保，且影响铁水质量，一次通铁量一般为20万吨~25万吨左右。笔者根据对撇渣器耐材使用过程中寿命的影响因素进行分析认为：撇渣器材料不但要经受高温渣铁溶液的侵蚀，还受到渣铁流的热冲击且损耗较快，维修周期长，影响高炉正常安全生产。有效且稳定地提高大中型高炉用撇渣器的一次通铁量到30万吨以上，且高温烧结性能、抗侵蚀性能、抗热震稳定性、耐高温渣铁冲刷及耐磨性能优良的新型材料，是行业内正在研究的方向。
技术方案内容
笔者通过市场调研及综合分析，针对现有高炉撇渣器用耐材技术及应用存在的问题，开发了高炉撇渣器专用氮化硅结合浇注料，其产品配方优化及技术设计结构方案完善合理，可有效降低撇渣器综合运行成本，是提升大中型高炉用撇渣器使用寿命的耐材新产品，已申报国家发明专利。
高炉撇渣器结构及专用耐材：高炉撇渣器在钢壳内设置浇筑工作衬及浇筑过梁；浇筑工作衬小井出口端面设置有出铁水沟槽，铁水通道上端设置有浇筑过梁，浇筑工作衬、浇筑过梁均采用氮化硅微粉结合浇注料制成（可另制作为预制体）。
应用于高炉撇渣器的氮化硅微粉结合浇注料采用精选高纯原材料，通过引入氮化硅微粉，明显增强了撇渣器浇注料的致密度，改善了其抗氧化性和抗渣性、热震稳定性，稳步提高了高温抗折强度、耐磨性能和使用寿命；配方通过优化，将挥发性强的含碳材料及添加剂等用量减少或不用，既减少了碳含量的排放，又净化了铁水，产品有效降低了撇渣器整体综合运行成本，节约优质耐火原料资源，将大中型高炉撇渣器浇注料一次通铁量提升至30万吨以上，延长了撇渣器耐材的使用寿命，具有显著的经济和社会效益。
主要优选原材料特征
选择粒度为5~8mm和3~5mm的两种电熔致密刚玉，氧化铝含量≥99%，体积密度(g/cm3 ) ≥3.90，由于体积密度高、材料硬度大、耐磨性好、耐高温冲刷性优良，大颗粒部分采用两种配比组合，可有效稳定产品架构。
选择粒度为1~3mm和1~0mm的两种烧结板状刚玉，氧化铝含量≥99%，其抗热震稳定性优良、烧结性能好、耐高温冲击性能优越。
选择粒度为0.1mm~1mm和0.044mm的黑碳化硅，SiC含量≥98%，其具有抗侵蚀性，提高产品的抗耐磨性及强度，采用细颗粒和细粉组合，细粉分散性好，促进烧结强度、提升高温强度及抗氧化性能，产品堆积密度好，提高产品的抗耐磨性及热态强度。
选择粒度≤5μm的氮化硅微粉，氮化硅( Si3N4)含量≥94%，优化增强了撇渣器浇注料的致密度，改善了其抗氧化性、抗渣性、热震稳定性，稳步提高了高温抗折强度及耐磨性能，具体为国内牌号JXSN-94产品。氮化硅分子式为 Si3N4， 其中 Si 占 60.06%，N 占 39.94%， Si3N4属于高温难熔化合物、属于热力学稳定化合物，是一种很坚硬的材料，抗氧化性较强，应密封保存。氮化硅的化学性质稳定，对大部分金属溶液是稳定的，不受腐蚀也不被润湿，有利于提高产品的抗侵蚀性，其热膨胀系数较小、导热性好，其优越性能是具有较高的常温和高温强度、优异的常温和高温化学稳定性以及较强的耐磨性和良好的热震稳定性。
蓝晶石是由粒度为0.1mm~0.2mm的原料组成，蓝晶石中氧化铝含量≥55%，其特性为在高温情况下形成莫来石相，提高产品抗折强度和耐磨性。
氧化铝微粉是由粒度≤1.5μm的原料组成，氧化铝微粉中氧化铝含量≥99%，为国内活性氧化铝微粉，其特性是具有良好的分散及流动性能、低温结合强度及中高温烧结性能。
防爆裂纤维为水溶性有机纤维，熔点为80~90℃，长度为15~25mm，其特性为均匀分散到产品中，产品在低温烘烤时可快速熔解并形成排气通道，以防止爆裂、提高产品应用安全和提升施工效率等。
复合分散剂包含有机部分和无机部分，可提高产品配方组合中细粉、微粉及结合剂的减水分散性，其特性是具有良好的流动性及施工作业性能，实现产品浇注体结构致密高强度。
结论
以上研发的高炉撇渣器用氮化硅微粉结合浇注料对于大中型高炉和中小型高炉撇渣器均可适用，针对应用到具体不同容积高炉时，配方可在既定范围内进行一定调整，以满足该高炉撇渣器的具体要求。
通过优化结构与浇注料性能，采用精选高纯原材料，通过引入氮化硅微粉，明显增强了撇渣器浇注料的致密度，改善了抗氧化性和抗渣性、热震稳定性，稳步提高了高温抗折强度、耐磨性能和使用寿命。配方通过优化，减少挥发性极强含碳材料的使用，既减少了碳含量的排放，又净化了铁水，产品制备方法简单，有效降低了撇渣器用耐材综合运行成本，节约优质耐火原料资源，大中型高炉用撇渣器浇注料一次通铁量提高至30万吨以上，延长了撇渣器的整体使用寿命，具有显著的经济和社会效益。
