孙志红 姜志山 王建
前 言
高炉向大型化发展，摆动溜槽是大中型高炉出铁通道的关键部位，摆动溜槽流嘴内衬工艺设计及材料使用寿命对高炉炼铁的安全顺利运行起着非常重要的作用，摆动溜槽工作衬层及流嘴衬层要求具有良好的抗高温铁水的冲刷耐磨性和热震稳定性。
现在，大中型高炉用摆动溜槽工作衬层和流嘴衬层部位材料一般统一采用Al2O3-SiC-C低水泥浇注料，一次通铁量一般为8万吨~10万吨左右。笔者根据对摆动溜槽工作衬层及流嘴工作衬层在实际使用过程中其使用寿命的影响因素分析认为：流嘴部位不但要经受高温铁水的磨损，还有铁流的热冲击且损耗较快、使用寿命短、维修周期长，影响高炉正常安全生产。这种情况下，急需开发设计一种施工安装快捷、强度高和抗热震稳定性优良、耐高温铁水冲刷性能优异及长寿命的产品，从而有效地稳定提高大中型高炉用摆动溜槽流嘴衬层部位的一次通铁量到13万吨以上。
为了解决上述问题，笔者研发出一种优化设计、配方合理、制备方法简单易实现、可降低摆动溜槽内衬材料综合运行成本、提高大中型高炉摆动溜槽及流嘴衬层整体使用寿命的新型产品，现场安装简单、安全、长寿命，且具有广泛的市场推广前景及应用价值。
技术方案
技术方案是：大中型高炉摆动溜槽，包括钢壳、钢壳内设置有耐火砖衬层，耐火砖衬层表面设置有工作衬层，工作衬层表面设置有流嘴，流嘴上设置有沟槽，流嘴由高强预制件拼接组合而成；钢壳下端设置有摆动驱动装置，摆动驱动装置包括底座，底座上设置有向上的支撑柱，钢壳能够在支撑柱上端摆动，钢壳至少有一端与底座之间连接有升降驱动件。
钢壳横截面为U型，钢壳两侧壁向外倾斜0~30°，钢壳上端设置有向外的弯折板，耐火砖衬层包括底层和侧层，底层包括铺设在钢壳底部的垫层以及铺设在垫层上表面的面层，垫层及侧层均由多块砖块一组成，面层由多块砖块二组成，砖块二的宽度值大于砖块一的宽度值，垫层的砖缝与面层的砖缝不重合。
工作衬层上端延伸至耐火砖衬层上侧，流嘴上端与工作衬层上端面平齐，流嘴上端面加工有吊耳孔。
高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件，由以下精选原料制成：
电熔莫来石占比为30%~45%、烧结板状刚玉占比为20%~30%、黑碳化硅占比为10%~25%、锆英砂占比为3%~5%、高纯尖晶石微粉占比为3%~6%、氧化铝微粉占比为5%~8%、二氧化硅微粉占比为1%~3%、高强固体结合剂占比为2%~4%、烧结剂占比为1%~4%、抗氧化剂占比为1%~3%、防爆裂剂占比为0.1%~0.3%、复合分散剂占比为0.2%~0.5%。
电熔莫来石的粒度有5mm~8mm和3mm~5mm两种，采用标准YB/T104-2005，电熔莫来石中氧化铝的含量为≥75%，大颗粒骨料采5mm~8mm、3~5mm两种复配，能够有效地发挥电熔莫来石原料的热震稳定性及强度高的特点，进而提高产品骨架结构的稳定性。
烧结板状刚玉的粒度包括1mm~3mm和0.1mm~1mm 两种，牌号为TAL-99，烧结板状刚玉中氧化铝含量为≥99%，中小颗粒采用两种复配，充分应用烧结板状刚玉的填充和流动性好、烧结性优、抗渣铁侵蚀性优良等优势。
黑碳化硅的粒度包括0.1mm~1mm和0.044mm两种，采用标准GB/T2480-2008，牌号为C-B，黑碳化硅中碳化硅含量≥98%，碳化硅以小颗粒和细粉两种复配，以合理填充促进烧结，提升产品的高温耐冲刷性能。
锆英砂的粒度为0.1mm至0.2mm，采用标准YB/834-87，牌号为特级品，锆英砂中氧化锆含量为65%，利用其高温强度稳定性优点，提升产品的高温耐磨性来延长寿命。
高纯尖晶石微粉的粒度≤2.5μm，高纯尖晶石微粉中氧化铝含量为≥87%、氧化镁含量≥8%，其特性为烧结强度高、耐高温冲击性能优越。
氧化铝微粉的粒度≤1.5μm，氧化铝微粉中氧化铝含量为99%，采用标准YS/T89-1995。
高强固体结合剂为固体磷酸二氢铝，固体磷酸二氢铝的粒度小于0.044mm，固体磷酸二氢铝中五氧化二磷含量为32%，可有效促进产品组合中的颗粒与细粉，微粉的结合快干强度及应用过程中的耐磨性。
产品的特点：
高炉摆动溜槽由钢壳、耐火砖衬层、工作衬层、高强预制件制成，结构简单且稳定性高，铁水流经沟槽，温度自高强预制件依次向外传递，通过工作衬层、耐火砖衬层的保护以及钢壳的支撑，能够保证流嘴工作稳定，设置摆动驱动装置，能够驱动摆动溜槽摆动，进而将铁水分配至不同的容器；钢壳横截面为U型，钢壳两侧壁向外倾斜0°~30°，钢壳上端设置有向外的弯折板，方便在铺设耐火砖层时定位，尤其是弯折板，能够防止钢壳上端弯折；施工安装简便快捷、安全性提升。
高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件的制备方法：
混料：称取原料，用强制式搅拌机拌料，首先将电熔莫来石、烧结板状刚玉、黑碳化硅、锆英砂、高纯尖晶石微粉、氧化铝微粉、二氧化硅微粉原料进行混合，转速为100rpm，搅拌10min，再依次加入高强固体结合剂、烧结剂、抗氧化剂、防爆裂剂和复合分散剂进行混合搅拌均匀，转速100rpm，搅拌5min，得到混合料，将混合料称量后装入防潮包装袋中备用。
浇注预制：将混合料加入高速混炼机中，加4%重量的自来水搅拌3分钟，材料干湿均匀、流动性好，混合料倒入预制件模具内，用Φ50振动棒插入振动，均匀成型。
成型和干燥：预制件湿坯体在模具内自然干燥12小时后脱模，转入烘箱进行200℃干燥48小时，使其中的水分充分挥发，强度提高，然后自然冷却后得到高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件。
高炉摆动溜槽安装步骤：
预制底座、支撑柱、钢壳、耐火砖、摆动连接组件、高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件；
固定底座，安装驱动油缸，在钢壳内砌耐火砖衬层，耐火砖衬层的耐火砖之间通过高铝质火泥填充粘结，在耐火砖衬层上支模具，然后浇注铝碳化硅质浇注料，得到工作衬层，在工作衬层固化前，安装高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件，高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件之间通过高温胶泥填缝粘结，常温固化；
安装温度检测装置，然后将钢壳安装在支撑柱及驱动油缸上方，得到高炉摆动溜槽。
研发的高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件一次通铁量提升至13万吨以上，使用寿命延长30%以上。
结 论
通过对配方组合进行优化，采用精选优质原材料，引入高强固体结合剂、烧结剂等，得到高炉摆动溜槽及其流嘴用高强预制件，有效提升了高强预制件的致密度、热震稳定性，高温烧后永久线变化率呈微膨胀且比较稳定，高温耐压抗折强度较大提升；配方通过优化、减少或者不用挥发性强的含碳材料，减少了碳含量的排放，可有效降低摆动溜槽及其流嘴综合运行成本、节约优质耐火原料资源，提升大型高炉用摆动溜槽一次通铁量提升至13万吨以上，使用寿命延长30%以上，具有显著的经济和社会效益。
