我國是產(chǎn)鐵大國,有煉鐵高爐上千座,爐容大小不等,小的不足100m3,大的超過4000m3。這其中的中小高爐居多,約占2/3。長時間以來,我國的中小高爐一般都同時設(shè)有出鐵口和出渣口,在出鐵前先通過出渣口放上渣。由于放上渣存在不安全等不利因素,最近幾年許多煉鐵廠已停止了放上渣操作,僅留有出鐵口出鐵渣熔液。鐵口的打開方式一般都是鉆孔法,即用帶有沖擊性的鉆機在鐵口中心將炮泥強制性鉆出孔道,讓鐵水通過孔道排出爐外。
鐵水所用炮泥大部分是傳統(tǒng)炮泥,這種炮泥以焦炭粉、粘土粉、鋁礬土熟料及焦油瀝青為主要原料,用水拌合,在混碾機中經(jīng)一定時間的混碾成為高爐鐵口所用的炮泥,因此這類炮泥稱為有水炮泥。這種炮泥體積密度小,耐渣鐵侵蝕性差,在堵高爐出鐵口時,易造成鐵口長度不夠,在出鐵期間往往跑焦炭,出鐵放風(fēng),出不凈渣鐵熔液等,影響高爐正常生產(chǎn)。特別是隨著各煉鐵廠進(jìn)行擴(kuò)容改造后,產(chǎn)量增加,冶煉強化,這種炮泥不能滿足鐵口維護(hù)的需要,但由于其成本低,經(jīng)改進(jìn)后,仍在我國的絕大多數(shù)中小型高爐上使用,其單耗在1.0kg/t鐵以上。
我國的大中型高爐一般都是20世紀(jì)80年代后改建或新建的,一般不設(shè)出渣口,僅設(shè)有1-4個出鐵口,鐵口每天排出的鐵渣量很大,如寶鋼兩座4063m3的大型高爐,日最大出鐵量為10000t,出渣量為3200t,出鐵渣的速度為5.8~7.5t/min。要滿足這些工作條件,有水炮泥顯然不行,為此采用了另一類型的炮泥———無水炮泥。無水炮泥一般由剛玉、碳化硅和焦粉為主要原料,同時配加不同的外加劑,以焦油作為結(jié)合劑。這種炮泥由于采用高純原料,并以碳質(zhì)原料為結(jié)合劑,其耐渣鐵熔液的侵蝕性能比有水炮泥大為提高,可以使鐵口出鐵時間延長,降低出鐵次數(shù)。另外,無水炮泥在使用中也有一個不斷改進(jìn)完善的過程。國內(nèi)不少煉鐵廠在無水炮泥的改進(jìn)方面做了許多有益償試,研制了多種類型的無水炮泥,或采用特殊材料作為炮泥的原料,如含鈦炮泥等。
國外各主要產(chǎn)鐵國家對炮泥的質(zhì)量都十分重視,其發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段。第一階段為有水炮泥,和國內(nèi)的相差不多,為滿足現(xiàn)代大型高爐的生產(chǎn)需要,改善高爐出鐵口狀況,20世紀(jì)70年代初至80年代初,世界各國相繼推出了無水炮泥。而實際使用無水炮泥后,鐵口泥套的使用壽命提高10倍以上,出鐵過程中消滅了噴焦炭現(xiàn)象,最早的無水炮泥都是用焦油作結(jié)合劑,但焦油在使用中遇高溫鐵水會產(chǎn)生煙霧,惡化工作環(huán)境。為克服這一缺點,日本和德國等國研制出了樹脂為結(jié)合劑的無水炮泥。名古屋廠對以焦油和以酚醛樹脂為結(jié)合劑的Al2O3-SiC-C系無水炮泥進(jìn)行了比較,以酚醛樹脂為結(jié)合劑的無水炮泥明顯優(yōu)越于以煤焦油為結(jié)合劑的無水炮泥。
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