收稿日期:2017-06-01
王莹莹(1991-一),硕士生;114000辽宁省鞍山市三
通讯作者:张一玲,博士/教授;E -mail:zhangling8778zhl @https://www.doczj.com/doc/5412658923.html, 铝铬渣对高炉出铁沟用耐火材料性能的影响
王莹莹一张一玲一张国栋一杨一健一纪嘉宁
(辽宁科技大学高温材料与镁资源工程学院)
摘一要一铝铬渣中的Al 2O 3含量很高,主要矿物相为刚玉和铬刚玉三目前我国高炉出铁沟用耐火材料为Al 2O 3-SiC -C 质的浇注料,消耗量很大三将铝铬渣引入高炉出铁沟用耐火材料中,不仅降低了成本,节约了资源,也减少了环境污染三研究铝铬渣对铁沟料性能的影响,结果表明:(1)当铝铬渣替代棕刚玉骨料的量为0%~34%时,A3试样的常温二高温性能最好,均比不加入铝铬渣的A1试样好,并且随着铝铬渣加入量的增加铁沟料的各项性能均提高;(2)当粒度为5~3mm 的棕刚玉全部被铝铬渣替代时,体积密度二显气孔率二抗折强度变化不明显,但抗渣性降低,所以5~3mm 的大颗粒骨料全部由铝铬渣替代不可行;(3)当粒度为200目的棕刚玉细粉被铝铬渣替代时,C3试样可以提高铁沟料的体积密度二高温抗折强度等性能,并略微提高了抗渣侵蚀性三
关键词一铝铬渣一铁沟料一回收利用一资源Effect of aluminium chromium slag on the properties of the blast furnace iron groove with refractory
Wang Yingying一Zhang Ling一Zhang Guodong一Yang Jian一Ji Jianing
(University of Science and Technology Liaoning)Abstract 一The amount of Al 2O 3in aluminium chromium slag is very high,and the main mineral pha-ses are alumina and chromium corundum.At present in our country the blast furnace iron groove with refractory castable for Al 2O 3-SiC -C quality,and the consumption is very large.Introduces alu-minium chromium slag of blast furnace iron groove with refractory material,not only reduces the cost,save resource,also reduced the pollution of the environment.Paper introduces aluminium chromium slag on the properties of iron groove material:(1)As the aluminium chromium slag replacement co-rundum aggregate amount of 0~34%,A3sample under normal temperature,high temperature per-formance is best,better than not to join aluminium chromium slag A1sample;(2)When the particle size of 5~3mm corundum all replaced by aluminium chromium slag,Bulk density,porosity and flex-ural strength change is not obvious,but the slag resistance is reduced,All big particles so 5~3mm ag-gregate by aluminium chromium slag replacement is not workable;(3)When the particle size is 200purpose of brown fused alumina powder is aluminium chromium slag to replace,C3sample can improve
iron groove material volume density,high temperature properties,such as flexural strength and im-proves the resistance to slag erosion sex slightly.Keywords 一aluminium chromium slag一iron groove material一recycle一resources 一一工业废渣是工厂在生产过程中产生的固体废弃物,不仅占用空间,危害自然环境,也损害人
体健康三因此,工业废渣的 零排放 是发展循环经济二保护生态环境二节能减排的一项紧迫任务,实现工业废渣的综合利用具有重要的环境效益二经济效益和社会效益[1]三根据工业废渣中含有的化学组成,利用其特点来制备耐火材料,可实现工业废渣的资源开发与增值利用,降84冶一金一能一源ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 一一一一一一Vol．36一No．6Nov．2017
万方数据
450m3高炉出铁沟整体浇注技术交流 现代大型高炉出铁沟一般都是采用低水泥结合Al2O3–SiC–C质浇注料。该材料使用安全寿命长，消耗少，施工维修方便，是高炉的稳产、顺产重要保证。由于消耗少，维修少，使用稳定，因此，现代大高炉炉前出铁场环境整洁，没有小高炉炉前出铁场的乌烟瘴气和混乱不堪。 一般大高炉都有2个以上的出铁沟，因此当其中一条铁沟必须重新造衬或必须修补时，只要堵住该条铁沟的出铁口后，就可以对该条铁沟进行浇注、养护硬化、烘烤干燥等。与此同时，其他出铁口出铁正常，不影响高炉的正常生产。但容积为450m3高炉一般设计为单个出铁口，因此不可能保证一般浇注料施工所需要的养护、烘烤时间。所以，目前的单出铁口的中、小型高炉铁沟一般还是采用沥青或树脂结合 Al2O3–SiC–C质免烘烤捣打料捣打铁沟内衬。由于采用树脂或焦油结合，捣打料捣打施工后不必烘烤或略加短时间烘烤即可立即直接过铁水，可以满足中、小高炉的使用工艺要求。但因为捣打的沟衬耐火材料一般只是沟底表面一层相对密实，而表层以下及沟帮部位都很疏松，不耐冲刷，因此捣打料存在使用寿命太短的问题，一般只有1～7天，最短的甚至1班一修。因此，铁沟修补频繁，炉前工人劳动强度太大，且高热的环境又造成很多不安全因素，还有沥青与树脂的烟尘有毒有害问题！高炉铁沟因受出铁间断性的影响，耐火材料受到忽冷忽热的热冲击，加上铁水本身的冲刷和渣铁的侵蚀，使得其必须具有较强的热震稳定性、耐渣铁冲刷性、抗氧化性以及较高的高温强度。贮铁式铁沟通过在沟内保持一定量的铁水，在较长时间不会冷却，使耐火材料处于一个相对恒温状态，且能通过沟内铁水有效地缓冲铁口出来的铁水对沟壁和沟底的直接冲击，以及通过铁水的覆盖使耐火材料与外界空气隔离，从而避免耐火材料的快速氧化。尽管通过采用贮铁式铁沟可使用炉前铁沟条件得到改善，满足高强度冶炼的要求，但是浇注后需要养护且不能过快速度烘烤，否则会出现强度低和爆炸爆裂的问题限制了他在单铁口出铁的高炉上使用。 因此如何有效地解决单铁口高炉出铁沟寿命的问题备受关注！ 在总结经验与大量实验的基础上，浙江长兴强立耐火材料有限公司通过对大型高炉用低水泥结合 Al2O3–SiC–C质铁沟浇注料进行改性，使其能够在热态下施工并能快速升温而不爆裂，满足中、小型单铁口高炉铁沟的快速施工使用要求。在工程实践中，我们还借鉴大高炉主铁沟普遍采用的贮铁式结构，将中、小型单铁口高炉出铁主沟也改造成贮铁式结构，从而改善耐火材料的烧结环境以及急冷急热环境。这种结构也取消了小高炉炉前每次出铁前在沟内铺沙的惯例，从而彻底改变了炉前作业平台的工作环境。
研究报告 教学院：化工与材料工程学院 班级： 姓名： 学号：
铝合金研究报告 摘要 铝合金的现今生活中有很大的用途，给我们带来了很多方便，此文通过对铝合金的基本性质（化学性质和物理性质）、铝合金的分类、铝合金的用途以及铝合金的防护等方面知识的介绍，系统的概括了铝合金的在我国工业产业中的重要地位。 关键字：铝合金、铝合金分类、铝合金用途、铝合金防护
铝合金定义 铝合金艺术栏杆 以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝
铬——健康的双刃剑 铬广泛存在于人体组织中，但含量甚微，是人体不可以或缺的元素，骨骼、皮肤、脂肪、肾上腺、大脑和肌肉中含量相对比较的高。 一、铬对人体的重要作用 铬是体内的微量元素之一，其在体内的含量随着年龄的增大而逐渐减少。铬的需要量随少，但能帮助胰岛素促进葡萄糖进入细胞内的效率，是重要的血糖调节剂。在血糖调节方面，特别是对糖尿病患者而言有着重要的作用。它有助于生长发育，并对血液中的胆固醇浓度也有控制作用，缺乏时可能会导致心脏疾病。铬能抑制脂肪酸和胆固醇的合成，影响脂类和糖类的代谢，能够促进胰岛素的分泌，降低血糖，改善糖耐量。 二、缺铬对人的危害 老年人缺乏铬容易患上糖，尿病和动脉硬化的疾病；妇女妊娠期缺乏铬可以引起妊娠期糖尿病；正常人缺乏铬可以出现皮肤干燥无华、皱纹增加，头发失去光泽和弹性等。当食物中含铬不足、食糖过多或妊娠时，可能出现铬缺乏。铬缺乏的主要症状是糖耐量下降，出现尿糖。缺铬是引起糖尿病(糖尿病产品，糖尿病资讯)的病源性因素。动脉粥样硬化与糖尿病有着共同的病理生理基础，即糖、脂肪代谢异常，且两种病常常伴生，由此认为，缺铬也是动脉粥样硬化的病源性因素。 体内的无机铬与有机铬结合后其活性明显提高。铬对某些酶系统有促进作用，抑制体内脂肪酸和胆固醇的合成，因而缺铬时血液中胆
固醇含量增高，沉淀在血管壁上形成动脉粥样硬化，进而导致高血压和冠心病。 人体胰脏既是消化腺又是内分泌腺。它所分泌的胰岛素具有重要的生理功用，对糖原的合成、葡萄糖的利用、蛋白质和脂肪的正常代谢等都是必不可少的。胰岛素具有降血糖、降血脂的作用。铬是胰岛素的一个必要的辅助因子，只有铬的协助胰岛素才能正常发挥上述作用。由此可见，当铬缺乏时胰岛素的活性必然下降，致使糖代谢紊乱，表现出血糖升高，继而可发展成糖尿病。 综上所述，铬缺乏症尚无独立的临床表现，而是出现血脂、胆固醇和血糖升高，使人易患心脑血管病和糖尿病，严重危害人类健康。 三、过量铬的危害 铬的污染来自于铬矿冶炼、耐火材料、电镀、制革、颜料和化工等工业生产以及燃料燃烧排出的含铬废气、废水及废渣等。铬中毒主要来源于六价铬。六价铬通过水、空气和食物进入人体，室内尘埃与土壤中也发现六价铬，它们也会被摄入体内。研究发现，六价铬的化合物不能自然降解，会在生物和人体内长期积聚富集，是一种重污染环境物质。 许多研究已经证实，六价铬的化合物有毒，具有致癌并诱发基因突变的作用。美国环境保护局（EPA）将六价铬确定为17种高度危险的毒性物质之一。六价铬化合物口服致死量约1.5g左右，水中六价铬含量超过0.1mg/L就会中毒。铬对人体的毒害作用类似于砷，其毒性随价态、含量、温度和被作用者不同而变化。在生理pH条件下，
第一节加热炉检查 1、检查炉膛内的耐火材料是否符合要求，检查基础有无下沉，有无裂缝，炉体内耐火砖缝； 2、检查炉墙砌筑（砖缝、水平度、垂直度、表面凹凸不平度等）情况和保温质量是否符合要求，并按油品名称介质方向进行标识。 3、检查火咀、烟道挡板、防爆门、看火窗、回弯头箱门及一、二次风门等是否齐全好用，烟道仪表指示开度与实际开度是否相符。 4、检查加热炉辐射管，无对焊接口。 5、检查燃烧器喷嘴是否畅通、开孔率是否符合要求、喷射角度是否准确、长明灯是否安装良好。 6、检查加热炉炉管支架和吊架是否符合要求，防爆门和看火窗设计是否规范。目测加热炉炉管是否平齐、炉管外壁是否有不该有的耐火材料。 7、炉膛消防蒸汽及吹扫蒸汽设置是否合理。 8、检查所属的紧急放空设施、瓦斯阻火器、瓦斯分液罐、流量计是否齐全好用。 9、检查炉膛内各温度测量点的位置与热偶长度是否与设计条件相符，数量是否齐全。 检查炉管、回弯头、堵头、顶丝管板吊架、导向支撑的材质和安装情况，焊缝质量是否符合要求，试压是否合格。 10、检查并调试好烟道挡板的开度。
11、检查加热炉氧分析仪的安装是否符合设计要求。 12、检查空气预热器系统是否符合设计要求，风机进（或出）口蝶阀是否灵活好用。 13、检查加热炉各部是否有碎石、泥沙、焊条、焊渣等杂物，如果有，应及时做好清扫。 14、检查各燃烧器前空气分支的风门是否灵活好用 15、检查炉前瓦斯过滤网、阻火器、调节阀及阀门是否齐全好用。 16、检查长明灯管线、调节阀、阀门及仪表联锁系统是否好用。 17、检查炉区周围的卫生及照明情况。 18、检查加热炉静电接地情况。 19、检查所属支、吊、托、梯、平台、栏杆是否牢固、安全，符合操作要求。 20、检查蒸汽、瓦斯等管线的安装是否合理。压力表、温度计、灭火蒸汽等是否齐全好用，所属法兰、垫片、活接头安装是否正确、严密； 检查有关阀门是否符合工艺要求，开关是否灵活，是否方便于维修和操作。 21、检查各火嘴安装是否符合要求（垂直度、火盆安装、瓦斯火咀等）。 22、检查风机进出口蝶阀调节是否灵活，电机安装是否符合要求，仪表指示开度与实际是否对应，有无杂物，空气预热器的安装 是否符合设计要求，风道杂物是否清理干净。 23、检查吹灰器的安装是否符合设计要求。 24、检查各火咀是否对照设计要求进行编号标识。 25、检查各消防设施是否按要求接好。 26、检查炉管外表是否光滑、洁净，有无严重锈蚀麻坑、剥皮等现象，在施工过程中有无因碰撞而弯曲、变形等损伤。
1铝的物理性质和用途 铝是银白色的轻金属，较软，密度2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，铝和铝的合金具有许多优良的物理性质，得到了非常广泛的应用。 1铝对光的反射性能良好，反射紫外线比银还强，铝越纯，它的反射能力越好，常用真空镀铝膜的方法来制得高质量的反射镜。真空镀铝膜和多晶硅薄膜结合，就成为便宜轻巧的太阳能电池材料。铝粉能保持银白色的光泽，常用来制作涂料，俗称银粉。 2纯铝的导电性很好，仅次于银、铜，在电力工业上它可以代替部分铜作导线和电缆。铝是热的良导体，在工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和民用炊具等。 3铝有良好的延展性，能够抽成细丝，轧制成各种铝制品，还可制成薄于0.01mm 的铝箔，广泛地用于包装香烟、糖果等。 4铝合金具有某些比纯铝更优良的性能，从而大大拓宽了铝的应用范围。例如，纯铝较软，当铝中加入一定量的铜、镁、锰等金属，强度可以大大提高，几乎相当于钢材，且密度较小，不易锈蚀，广泛用于飞机、汽车、火车、船舶、人造卫星、火箭的制造。当温度降到-196℃时，有的钢脆如玻璃，而有些铝合金的强度和韧性反而有所提高，所以是便宜而轻巧的低温材料，可用来贮存火箭燃料液氧和液氢。 2铝对人体的危害 铝不是人体的必需元素，人体缺乏铝时，不会给人体带来什么损害，反之，铝盐能致人体中毒。 1.摄入过量的铝对骨骼有害。铝能直接损害成骨细胞的活性，从而抑制骨的基质合成。 2.摄入过量的铝，能够对大脑造成损伤。研究证实，脑组织对铝元素有亲和性，铝一旦进入人体，首先沉积在大脑内脑组织中的铝沉积过多，可使人记忆力减退、智力低下、行动迟钝、催人衰老。如果随时间推移，铝在脑中逐渐积累，就会杀死神经原，使人的记忆力丧失。近年来又发现老年痴呆症的出现也与平时过多摄入铝元素有关。 3.铝元素吸收多了，会积聚在肝、脾、肾等部位，当积聚量超过5～6倍时，就会对消化道吸收磷发生抑制作用，还会抑制胃蛋白酶的活性，妨碍人体的消化吸收功能。因此，摄入过量的铝还会使人食欲不振和消化不良，影响肠道对磷、锶、铁、钙等元素的吸收。 3铝对动植物的危害 1可溶性铝化合物对大多数植物都是有毒的。酸性土壤的水分里溶解的铝化合物，使一般作物难以正常生长。通常当溶解的铝达到10-20PPM以上时，植物
11、窑炉 1.隧道窑包括预热带、烧成带、冷却带，设备窑体、燃烧设备和通风设备组成 2.隧道窑没有固定的窑底，活动在轨道上用耐火材料砌筑的窑车底面就是窑底，在窑墙与 窑车之间和窑车与窑车之间都设有密封装置 3.采用分散排烟的目的是为了控制各点的排烟量，以便灵活地控制制品在预热带的升温 曲线，并迫使烟气多次向下流动，以减小窑内上下的温度差。 4.排烟方式有地下烟道、金属烟道、墙内烟道三种 5.为了消除或减少预热带窑内上下的温度差，在预热带通常采用气幕装置。气幕分为搅动 气幕（阻碍窑内上部气流流动，迫使窑内热气体向下流动，产生搅动，使气流沿整个窑内断面上分布均匀）和循环式气幕（利用轴流风机或喷射器使窑内烟气循环流动，以达到均匀窑温的目的）。 6.燃烧室的拱顶必须与窑墙厚度和烧嘴流股张角相适应，以避免火焰直接冲刷拱顶和窑 墙。 7.向冷却带送风方式有分散式送风和集中送风两种。抽风口的位置不宜设在太靠近烧成 带，以防止烧成带炉气向冷却带倒流。 8.窑车与窑墙的密封油砂封和曲封，窑车之间的密封曲封、胶封和砂封、水封 9.隧道窑设检查廊作用1检查窑车底部工作情况2清扫漏到廊道的窑砂3处理倒窑事故 4冷却窑车底部 10.各带的操作要点预热带保证制品能按升温曲线均匀地进行加热；烧成带保证制品能 按规定的烧成曲线进行升温和保温；冷却带保证制品能按冷却曲线要求均匀冷冷却。 11.为了改善和消除预热带的气体分层和上下温差，可采取一下措施：采用循环气幕和扰 动气幕合理码砖采用窑底压力平衡装置加强窑体和窑门的密封采用低蓄热窑车 12.零压面位置一般控制在烧成带和预热带的交界面附近，使烧成带全带处于微正压操作。 13.窑内气氛包括氧化性气氛、还原性气氛、中性气氛 14.采用强氧化性火焰操作易造成局部过烧。弱氧化性火焰。 15.为了在隧道窑中获得高温而又节约燃料采用高发热量燃料高温预热助燃空气减 少窑体的热损失 10干燥炉 通过加热将固体物料中的水分蒸发并排除的过程称为干燥过程 1.对流干燥过程包括传热过程外扩散过程内扩散过程(湿扩散和热扩散) 2.自由水物料直接与水接触而吸收的水分，存在于物料的大毛细管和颗粒的空隙中，它 与物料结合松弛，自由水在干燥过程中极易去除 3.大气吸附水物料由空气中吸附的水分，存在于物料的微毛细管中及细小颗粒的表面， 与物料结合牢固。大气吸附水排除时，物料不发生收缩，不产生盈利，加大干燥速度物料不会开裂 4.干燥方法对流干燥辐射干燥工频电干燥高频电干燥微波干燥 5.干燥过程包括加热阶段等速干燥阶段降速干燥阶段平衡阶段
T-常见的金属材料 一．温故知新 1. 金属共同的物理性质， a. 大多数金属：①都具有光泽，不透明； ②常温下除了外，大多数金属都是固体。 ③具有良好的性和______性； ④有良好的______(可以展成薄片，可以拉成细丝)； ⑤密度_____ ，熔点_____ 。 b ．金属的物理性质差异（特性）
不同金属在金属导电性、导热性、密度、熔点、硬度等方面差异较大。 例题：1. 根据上表，以及学过知识完成下列问题： 地壳中含量最多的金属元素是____ 人体中含量最多的金属元素是 ____ 导电性最好的金属是________，常见导线的材料主要是_______和________。 熔点最低的金属是________，熔点最高的金属是____________（常温下为液体）。 2. 填一填 C . 相关补充： 铅(Pb)：有毒性，硬度1.5，质地柔软。 银(Ag)：银在地壳中的含量很少，是导电性和导热性最好的金属。 钨(W)：是一种银白色金属，外形似钢，钨的熔点高，化学性质很稳定。 锡(Sn)：银白色，质软，易弯曲，熔点231.89℃，富延展性。 铬(Cr)：银白色，质硬，有很高的耐腐蚀性，铬镀在金属上可以防锈，坚固美观。 金(Au)：很柔软，容易加工，化学性质非常稳定；熔点较高，任凭火烧；也不会锈蚀。 2 .合金 a.定义：在一种________中加热融合其他________或________而形成的具有金属特性的物质。生活中大量使用的是____________（选填“纯金属”或“合金”），合金属于_______物。 例如，不锈钢中包含______，_______和_______。
由刚玉和/或高铝熟料、碳化硅、碳、结合剂和外加剂组成的可浇注耐火材料，主要用于作高炉出铁沟的内衬，因此也成出铁沟耐火浇注料，其中以刚玉为主要骨料的称为刚玉-碳化硅-碳质浇注料，以高铝熟料为主要骨料的称为高铝-碳化硅-碳质浇注料。 配制此类浇注料所用的刚玉一般为电熔刚玉，包括电熔致密刚玉、亚白刚玉（或称高铝刚玉、矾土基电熔刚玉）、棕刚玉等。主要要求刚玉中的碳含量小于0.10%，这是因为刚玉中的C 通常是以碳化物（Al4C3）形式存在，碳化物会与水反应生成甲烷和氢氧化铝，而使刚玉颗粒粉化，因此要求C含量越低越好，规定要求粉化率小于1%，否则配制成浇注料衬体时会在烘烤过程中出现开裂或松散。而配制高铝-碳化硅-碳质浇注料时，所采用的高铝熟料最好是杂质含量低的烧结良好的特级或一级高铝熟料。 配料所用的碳化硅原料，一般采用一级或二级黑色碳化硅、SiC含量不小于97%，SiC晶粒越大越好，但一般SiC晶体呈针柱状，很难制取近球粒状SiC,因此SiC是以细颗粒和细粉形式加入。碳质原料可采用沥青、石墨、焦炭或废电极、炭块等。结合剂是由氧化硅微粉和纯铝酸钙水泥组成的复合结合剂，属凝聚-水化结合浇注料。分散剂一般采用聚磷酸钠化合物。由于此类浇注料透气性差，在烘烤过程中极易发生因水分急骤蒸发而发生爆裂，因此一般要加防爆剂，如金属铝粉、或乳酸铝、或隅氮酰胺、或防爆纤维等。但防爆剂加入量应严格控制，加入量过大会导致体积密度降低、强度下降、抗侵蚀和抗冲刷性能变坏。 氧化铝-碳化硅-碳质浇注料的配料组成是随使用环境和条件不同而异，如大型高炉出铁沟浇注料必须用电熔刚玉作为骨料，而中、小型高炉则可采用高铝熟料作为骨料。其耐火骨料与粉料之比一般为（65~70）：（35~30），也可以按照Andreassen方程取其粒度分布系数q值=0.26~0.35进行配料，但如果要配制自流或半自流状态浇注料，则取q值=0.21~0.26进行配料。碳化硅加入量应根据使用部位不同而异，出铁沟和渣线部位加入量为18%~30%，渣线以下加入量为12%~15%。表17-13为大型高炉（大于1000m3）出铁沟浇注料一般理化性能。 氧化铝-碳化硅-碳质浇注料，既可在现场直接浇注使用，也可做成预制件使用，使用寿命随所采用的原料品质不同而有较大差异，大型高炉采用刚玉-碳化硅-碳质浇注料构筑主沟衬里（厚约450mm~500mm）,一次性通铁量一般为10万~15万t铁水，经过补浇或喷补后可达30万t以上。 能抵抗800~1200℃酸性介质（硝酸、盐酸、硫酸、醋酸等）腐蚀的可浇注耐火材料称耐酸耐火浇注料。它是以水玻璃为结合剂、用酸性或半酸性耐火材料作为骨料和粉料，加少量的促凝剂配制而成的。但此类浇注料不耐碱、热磷酸、氢氟酸和高脂肪酸的腐蚀。配制此类浇注料的原材料来源丰富、价格低廉，故在冶金、化工、石油、轻工等部门热工设备得到普遍应用。 用于配制耐酸耐火浇注料的骨料主要有硅石、铸石、蜡石、安山岩、辉绿岩等。几种常用的原材料的耐酸度（重量法测，%）为：铸石98%，硅石大于97%，黏土熟料92%~96%，安山岩大于94%。选用何种原材料根据使用条件而定。但采用硅石时，必须注意石英在加热时有
耐火材料标准精选（最新） G2273《GB/T 2273-2007 烧结镁砂》 G2608《GB/T 2608-2012 硅砖》 G2992.1《GB/T 2992.1-2011 耐火砖形状尺寸 第1部分：通用砖》 G2992.2《GB/T 2992.2-2014 耐火砖形状尺寸 第2部分：耐火砖砖形及砌体术语》 G2994《GB/T 2994-2008 高铝质耐火泥浆》 G2997〈GB/T2997-2000 致密定形耐火制品体积密度，显气孔率〉 G2998〈GB/T2998-2001 定形隔热耐火制品体积密度和真气孔率试验方法〉 G2999《GB/T2999-2002 耐火材料颗粒体积密度试验方法》 G3000〈GB/T3000-1999 致密定形耐火制品透气度试验方法〉 G3001《GB/T 3001-2007 耐火材料 常温抗折强度试验方法》 G3002《GB/T3002-2004 耐火材料 高温抗折强度试验方法》 G3003《GB/T 3003-2006 耐火材料 陶瓷纤维及制品》 G3007《GB/T 3007-2006 耐火材料 含水量试验方法》 G3994《GB/T 3994-2013 粘土质隔热耐火砖》 G3995《GB/T 3995-2014 高铝质隔热耐火砖》 G3997.1《GB/T3997.-1998 定形隔热耐火制品重烧线变化试验方法》 G3997.2《GB/T3997.2-1998 定形隔热耐火制品常温耐压强度试验方法》 G4513《GB/T4513-2000 不定形耐火材料分类》 G4984《GB/T 4984-2007 含锆耐火材料化学分析方法》 G5069《GB/T 5069-2007 镁铝系耐火材料化学分析方法》 G5070《GB/T 5070-2007 含铬耐火材料化学分析方法》 G5071《GB/T 5071-2013 耐火材料 真密度试验方法》 G5072《GB/T 5072-2008 耐火材料 常温耐压强度试验方法》 G5073《GB/T5073-2005 耐火材料 压蠕变试验方法》 G5988《GB/T 5988-2007 耐火材料 加热永久线变化试验方法》 G5989《GB/T 5989-2008 耐火材料 荷重软化温度试验方法 示差升温法》 G5990《GB/T 5990-2006 耐火材料 导热系数试验方法（热线法）》 G6646《GB/T 6646-2008 温石棉试验方法》 G6900《GB/T 6900-2006 铝硅系耐火材料化学分析方法》 G6901《GB/T 6901-2008 硅质耐火材料化学分析方法》 G6901.10《GB/T6901.10-2004 硅质耐火材料化学分析方法：火焰原子吸收光谱法测定氧化锰量》 G6901.11《GB/T6901.11-2004 硅质耐火材料化学分析方法：钼蓝光度法测定五氧化二磷量》 G7320《GB/T 7320-2008 耐火材料 热膨胀试验方法》 G7321《GB/T7321-2004定形耐火制品试样制备方法》 G7322《GB/T 7322-2007 耐火材料 耐火度试验方法》 G8071《GB/T 8071-2008 温石棉》 G8931《GB/T 8931-2007 耐火材料 抗渣性试验方法》 G10325《GB/T 10325-2012 定形耐火制品验收抽样检验规则》 G10326《GB/T10326-2001 定形耐火制品尺寸、外观及断面的检查方法》
材料成型与控制专业 加热炉 杨意萍 山东工业职业学院
目录 1 加热炉的基本组成 (4) 1.1炉膛与炉衬 (4) 1.2加热炉的冷却系统 (7) 1.3燃料的供应系统、供风系统和排烟系统 (13) 1.4燃烧装置 (15) 1.5余热利用设备 (21) 1.6常见的阀门 (24) 2 连续式加热炉 (28) 2.1推钢式连续加热炉 (28) 2.2步进式连续加热炉 (35) 2.3高效蓄热式加热炉 (39) 3 金属的加热工艺 (43) 3.1加热的目的及要求 (43) 3.2加热缺陷的预防与处理 (43) 3.3加热工艺 (48) 4.连续加热炉的操作与维护 (53) 4.1炉子的干燥与烘炉 (53) 4.2装出炉操作 (57) 4.3看火操作 (65) 4.4烧钢操作的优化 (73) 4.5炉况的分析判断 (77) 4.6煤气的安全使用 (81) 4.7汽化冷却系统操作 (85) 4.8加热炉的日常维护 (91) 4.9加热炉的检修 (96) 5 加热炉技术经济性能指标 (99) 5.1炉子的生产率 (99) 5.2炉子热平衡和燃料消耗量 (101) 5.3加热炉的节能 (102) 6 加热炉的热工仪表与自动控制 (105) 6.1测温仪表 (105) 6.2测压仪表 (110) 6.3流量测量仪表 (111) 6.4加热炉的计算机自动控制 (112)
1 加热炉的基本组成 加热炉是一个复杂的热工设备，它由以下几个基本部分构成：炉膛与炉衬、燃料系统、供风系统、排烟系统、冷却系统、余热利用装置、装出料设备、检测及调节装置、电子计算机控制系统等。 1.1 炉膛与炉衬 炉膛是由炉墙、炉顶和炉底围成的空间，是对钢坯进行加热的地方。炉墙、炉顶和炉底通称为炉衬，炉衬是加热炉的一个关键技术条件。在加热炉的运行过程中，不仅要求炉衬能够在高温和荷载条件下保持足够的强度和稳定性，要求炉衬能够耐受炉气的冲刷和炉渣的侵蚀，而且要求有足够的绝热保温和气密性能。为此，炉衬通常由耐火层、保温层、防护层和钢结构几部分组成。其中耐火层直接承受炉膛内的高温气流冲刷和炉渣侵蚀，通常采用各种耐火材料经砌筑、捣打或浇注而成；保温层通常采用各种多孔的保温材料经砌筑、敷设、充填或粘贴形成，其功能在于最大限度地减少炉衬的散热损失，改善现场操作条件；防护层通常采用建筑砖或钢板，其功能在于保持炉衬的气密性，保护多孔保温材料形成的保温层免于损坏。钢结构是位于炉衬最外层的由各种钢材拼焊、装配成的承载框架，其功能在于承担炉衬、燃烧设施、检测仪器、炉门、炉前管道以及检修、操作人员所形成的载荷，提供有关设施的安装框架。 1.1.1 炉墙 炉墙分为侧墙和端墙，沿炉子长度方向上的炉墙称为侧墙，炉子两端的炉墙称为端墙。炉墙通常用标准直型砖平砌而成，炉门的拱顶和炉顶拱脚处用异型砖砌筑。侧墙的厚度通常为 1.5~2倍砖长。端墙的厚度根据烧嘴、孔道的尺寸而定，一般为2~3倍砖长。整体捣打、浇注的炉墙尺寸则可以根据需要随意确定。大多数加热炉的炉墙由耐火砖的内衬和绝热砖层组成。为了使炉子具有一定的强度和良好的气密性，炉墙外面还包有4~10mm厚的钢板外壳或者砌有建筑砖层作炉墙的防护层。 炉墙上设有炉门、窥视孔、烧嘴孔、测温孔等孔洞。为了防止砌砖受损，炉墙应尽可能避免直接承受附加载荷。所以，炉门、冷却水管等构件通常都直接安装在钢结构上。 承受高温的炉墙当高度或长度较大时，要保证有足够的稳定性。增加稳定性的办法是增加炉墙的厚度或用金属锚固件固定。当炉墙不太高时，一般用232~464mm黏土砖和232~116mm绝热砖的双层结构。炉墙较高时，炉底水管以下的增加厚度116mm。 1.1.2 炉顶 加热炉的炉顶按其结构分为两种：即拱顶和吊顶。 拱顶用楔形砖砌成，结构简单，砌筑方便，不需要复杂的金属结构。如果采用预制好的拱顶，更换时就更方便。拱顶的缺点是由于拱顶本身的重量产生侧压力，当加热膨胀后侧压力就更大。因此，当炉子的跨度和拱顶重量太大时，容易造成炉子的变形，甚至会使拱顶坍塌。所以，拱顶一般用于跨度小于3.5~4m的中小型炉子上，炉子的拱顶中心角一般为60°。拱顶结构如图1-1所示。拱顶的主要参数是：内弧半径（R），拱顶跨度即炉子宽度（B），拱顶中心角（a），弓形高度（h）。
《出铁沟用再生浇注料和捣打料》 行业标准编制说明 《出铁沟用再生浇注料和捣打料》行业标准起草小组 2012年8月
行业标准编制说明 目前，我国钢铁和耐火材料的产量均居世界首位，钢铁工业吨钢（铁）耐火材料消耗虽由上世纪80年代的60kg/t降低到现在的20~25kg/t，但与世界先进水平存在巨大差距，如日本单耗小于5kg/t。除了工艺技术装备等客观原因外，用后耐火材料再生利用比例低、缺乏相应再生利用技术标准来进行规范和引导也是造成耐火材料单耗难以进一步降低的一个影响因素。大量废弃耐火材料的简单处理不仅污染环境，而且浪费资源；如果回收利用，又存在各种各样的质量问题与担忧。如何利用废弃耐火材料、对产品加以规范化生产，同时又不影响产品的使用性能和寿命，是钢铁用户最关心的问题；而耐火材料行业在大力发展循环经济、鼓励资源节约利用的形势下，如何利用政策优势，增加再生资源的利用价值，制定相应的技术标准就至关重要。 1、工作简要过程、任务来源、主要参与单位和工作成员 2011年11月工业和信息化部以工信厅科[2012]68号下达《出铁沟用再生浇注料和捣打料》标准计划，项目号为2012-0067T-YB。 在接到该标准修订任务后，成立了《铁沟用再生浇注料和捣打料》标准制订工作小组，制定了工作计划，立即进行资料的查阅，并收集使用单位的意见。 本标准的此次制订参照了YB/T4126-2005高炉出铁沟浇注料冶金行业标准以及国内武钢、首钢、宝钢、洛阳耐火材料研究院等钢铁企业与耐火材料企业近几年所使用或生产产品的实际技术指标，在此基础上编制了《铁沟用再生浇注料和捣打料》标准征求意见稿。该标准是按照GB/T1.1-2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》要求编写的。
金属单质的通性 1、能氧气（氧化剂）反应 所有金属单质都具备的性质。 2、与酸发生反应 活波金属（活动性顺序表H之前）与酸发生反应。 3、与盐发生反应（置换） （1）Na之前的金属，若与盐溶液反应，则先与H2O反应生成碱，再与盐反应。若与熔融状态的盐反应，则置换出盐中活泼性较弱的金属。 （2）Na之后的金属，无论是与盐溶液还是熔融状态的盐，均可置换盐中活泼性较弱的金属。 4、和水发生反应 （1）Na之前的金属，反应剧烈，现象明显。 （2）Na之后的金属，通常情况下，反应不明显，可视为不反应。但满足相应条件时仍可发生反应， 如Al在强碱溶液中。 碱性氧化物的通性 1、与酸性氧化物反应，生成盐和水。[超活波金属碱性氧化物] 2、与酸反应，生成且只生成盐和水。 3、一般不与正盐(Na2CO3)、碱式盐(Cu2(OH)2CO3)反应，但可以跟酸式盐(NaHCO3)反应。 4、比较活波的金属氧化物能与水反应生成碱。[超活波金属碱性氧化物] 碱的通性 1、使酸碱指示剂变色。[超活波金属碱] 2、碱与酸性氧化物反应生成盐和水。[超活波金属碱] 3、碱与酸发生中和反应生成盐和水。 4、碱与某些盐发生复分解反应生成新盐和新碱。[超活波金属碱] 盐的通性 1、某些盐与较活波的金属反应生成新的盐和金属（置换）。 = 金属单质通性3 2、某些盐能与某些酸反应生成新的盐和新的酸（复分解）。 3、某些盐能与某些碱反应生成新的盐和新的碱（复分解）。 =碱的通性4 4、有些不同的盐之间能反应生成两种新的盐。 钠 一、钠Na 1、与非金属单质反应
与O2反应：常温：4Na+O2=2Na2O 点燃：2Na+O2=Na2O2 与Cl2反应： 2Na+Cl2=2NaCl 与 S 反应 : 2Na+S=Na2S 2、与H2O(l)反应 实验现象：“浮、熔、游、响、红” 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可看做是Na置换出H2O中的H+ （额外知识）Na在空气中的反应：先与氧气反应： 4Na+O2=2Na2O 在与气态水反应： Na2O+H2O(g)=2NaOH 最后与二氧化碳反应： 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 3、与某些盐的反应 （1）与盐溶液反应 与硫酸铜溶液反应： 2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑ 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑第一步：Na先与H2O反应得到NaOH 反应实质 2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4 第二步：NaOH与CuSO4↓反应 （2）与熔融状态的盐反应 Na+TiCl4(熔融)=4NaCl+Ti 直接置换 4、与酸的反应 与HCl反应： 2Na+2HCl=2NaCl2+H2↑ 与H2SO4反应： 2Na+H2SO4=Na2SO4+H2↑ 离子反应： 2Na+2H+=2Na++ H2↑ 二、钠的氧化物（NaO和Na2O2） 三、钠的氢氧化物NaOH 1、使酸碱指示剂变色 2、与盐的复分解反应 与硫酸铜反应：2NaOH +CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4 与氯化铁反应：3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3NaCl 3、与酸性氧化物反应（生成盐和水） CO2(少量)+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2(少量)+2NaOH=Na2CO3+H2O 第一步
宁波建龙高炉出铁沟用浇注料技术方案 一、材质选择与依据 高炉出铁沟是引导高温铁水和熔渣并使之充分分离的通道，其所使用耐材的寿命，直接影响高炉的正常生产。由于受到周期性高温铁水和熔渣的作用，铁沟寿命主要受到以下破坏因素的影响： 1、流动铁水和熔渣的剧烈冲刷(尤其是出铁口前5米段)。 2、高温铁水和熔渣的化学侵蚀和渗透。 3、间歇出铁引起的温度变化，以及初次出铁的温度剧升易引起材料的爆裂。为此高炉出铁沟用耐火材料须具备以下特性： 1、足够的强度以抵抗铁水和熔渣的冲刷。 2、炉前作业周期短，对筑沟或修补的时间应尽可能地压缩到最小限度，因此浇注料添加水量要少，流动性要好，并能快速烘烤。 3、沟衬温度变化大，出铁时，铁水温度在1500℃左右，停止出铁后，沟衬温度急剧下降。目前国内绝大多数高炉出铁后都要喷水冷却炮泥和冷却部分沟衬，以便清除熔渣。这样使浇注料频繁处于急冷急热状态。因此浇注料必须具备良好的抗热震性和抗氧化性。 4、用浇注料筑成的出铁沟是一个整体。无论在烘烤或使用中都不能出现超过一定限度的裂纹，否则会出现钻铁或漏铁的恶性事故。因此浇注料要有较高的填充密度和体积稳定性。 5、浇注料对铁水和熔渣的附着率要小，这样才能尽量免除炉前清除渣铁之劳。浇注料还应具备较强的抗铁水和熔渣的冲刷与侵蚀能力。 6、在使用中间修补时，旧材料与新材料的粘接性要好。这样才能有效延长 沟衬的使用寿命，降低耐火材料的消耗。 7、为避免对炉前环境的污染，浇注料中不应该含焦油等有害物质。根据以上的要求我公司选用系列Al2O3—SiC—C质浇注料。二、设计方案：
为满足上述要求，提高铁沟的使用寿命，降低炉前工人的劳动强度，节约耐火材料的成本，提高炼铁厂的整体经济效益。我公司组织技术人员，针对宁波建龙高炉出铁沟的使用条件，对出铁沟用耐材进行了优化设计，在铁沟料材质方面均采用Al2O3—SiC—C材质浇注料，针对不同使用部位采用不同的材质。 因为Al2O3是一种对Na2CO3、K2CO3和铁水有较强抗侵蚀的氧化物，但单纯的Al2O3的热膨胀系数大，耐剥落性差，基质部分易被熔渣渗透蚀损和冲刷，C（如焦碳、石墨、沥青等）与铁水及熔渣浸润性差，可有效改善抗渗透性能，SiC具有较高的热导率，低的热膨胀系数，很好的耐磨性以及表面氧化形成釉面层，进一步改善了抗剥落性和抗侵蚀性。引入金属Si、Al等组分，阻止了C的氧化并形成SiC网络结构以提高机械强度。这样，Al2O3、SiC、C三种材料组成一个体系，充分发挥了各自的特性，满足了高炉出铁沟操作条件的需要，以及达到提高出铁沟使用寿命的目的。2.1、出铁沟寿命设计 根据目前国内>2500m3高炉如宝钢、首钢、马钢等出铁量考核指标一般为8-12万吨，因此我公司结合贵公司情况及国内同类高炉出铁量情况进行综合分析研究，设计高炉出铁量≥200万吨/年，单沟沟役出铁量≥12万吨。2.2、主沟铁线料及铁材质的设计 Al2O3—SiC—C质浇注料根据其使用部位选用不同档次的浇注料，，对于出 铁沟铁线部位采用高档Al2O3—SiC—C浇注料，该部位浇注料要求抗铁水冲刷能力强、热震稳定性好。因而选用棕刚玉、致密刚玉、配以碳化硅和低挥发性炭质材料，并掺入一定量的快干剂，复合高效反絮凝剂，中温增强剂等高纯耐火原料，以提高Al2O3—SiC—C浇注料的抗熔渣和铁水的侵蚀和冲刷能力，及浇注料的热震稳定性。2.3、主沟渣线料材质的设计 对于高炉出铁沟的渣线部位采用中档Al2O3—SiC—C质浇注料，由于渣线料要求抗渣铁侵蚀能力强，冲刷能力强和热震稳定性好。故而采用棕刚玉、电熔刚玉为原料，配以碳化硅和挥发性炭质材料，并加入一定量的快干剂、复合高效反絮凝剂、中温增强剂等优质耐火材料，提高Al2O3—SiC—C 浇注料的抗渣性、铁水的侵蚀性和浇注料的热震稳定性。2.4、渣沟材质的设计
一．引言 1.1 金属防腐蚀的重要意义 金属材料是现代最重要的工程材料，人类社会的文明和发展与金属材料的使用、发展与进步有着极为密切的联系。 但是金属材料及其制品会受到各种不同形式的损坏，其中最重要、最常见的损坏形式腐蚀。金属腐蚀问题存在于国民经济的各个领域，而且随着经济建设和科学技术的 发展，腐蚀的危害越来越严重，对于国民经济的发展的制约作用越来越突出。使得腐蚀科学在国民经济中所处的地位越来越重要。据统计，人们每年冶炼出来的金属约有1/10 被腐蚀破坏， 相当于每年约有1/10 的冶炼厂因腐蚀的存在而做了无用功；而1/10 被腐蚀破坏的金属所殃及的金属制品的破坏，其损失要远远大于金属本身的价值。据美国国家标准局(NBS)调查， 1975 年美国因腐蚀造成的损失高达700 亿美元，即当年国民经济总产值(GNP)的4.2%;《光明日报》1999 年 1 月20 日报道，1997 年因腐蚀给我国国民经济带来的损失高达2800 亿人民币。 以上所说仅就经济损失而言，在有些领域，尤其在化学工业、石油化工、原子能等工业中，由于金属材料腐蚀造成的跑、冒、滴、漏，不仅造成大量的、宝贵而有限的资源与能源的严重浪费， 还能使许多有害物质甚至放射性物质泄漏而污染环境，危害人民的健康，有的甚至会长期造成严重的后果；而由于金属腐蚀所造成的灾难性事故严重地威胁着人们的生命安全；
许多局部腐蚀引起的事故，如氧脆和应力腐蚀断裂这一类的失效事故，往往会引起爆炸、火灾等灾难性恶果，在一定程度上威胁着人类的生存与发展，所以对于金属腐蚀问题的研究显得尤为 重要。 1.2 铝合金及其腐蚀机理 铝合金是近代发展起来的一类重要的金属材料。铝合金具有强度高、密度小、导电导热性强、力学性能优异、可加工性好等优点而广泛应用于化学工业、航空 航天工业、汽车制造业、食品工业、电子、仪器仪表业以及海洋船舶工业等领域。但是铝合金与其他金属一样，也面临着严重的腐蚀问题。虽然在自然条件下，铝合金表面容易形成一层厚约 4 nm 的自然氧化膜，但是这层膜多孔、不均匀且抗蚀性差，难以抵抗恶劣环境的腐蚀的。为了解决上述问题，有必要对铝合金的腐蚀机理有所了解。一般而言，金属在满足以下 5 个基本条件下 就会受到腐蚀:(1)阳极;(2)阴极;(3)阴一阳之间存在着连续接触;(4)电解质溶液;(5)阴极反应物(如氧气、水或氢气)。铝合金的腐蚀电化学反应为：Al A l3++ 3e( 1) O2 + 2H20 + 4 e 4 0H (中性/碱性) (2) + 2H + 2 e H 2（g）(酸性) (3) 由于原电池作用加速了铝腐蚀，有机或无机阻隔层和钝化剂可避免合金与电解质接触而发生阴极反应，与此同时也抑制腐蚀电子向金属界面的 传导;另外钝化剂(如铬酸盐)形成的不溶性氧化物沉积在受腐点，使活性腐蚀点(如晶界、晶族、凹坑、沉淀析出处)减少，从而阻挡水、
高中化学镁铝铁知识归纳【知识网络】 一、镁及其化合物 相关化学方程式 2Mg+O2=2MgO 3Mg+N2Mg3N2 Mg+Cl2MgCl2 Mg+2H+=Mg2++H2↑ Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑ 2Mg+CO22MgO+C MgO+H2O=Mg(OH)2 MgO+2HCl=MgCl2+H2O MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
Mg2++CO32-＝MgCO3↓ MgCO3+2H+＝Mg2++CO2↑+H2O MgCO3+CO2+H2O＝Mg(HCO3)2 MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2↑ Mg(OH)2MgO+H2O Mg3N2+6H2O＝3Mg(OH)2↓+2NH3↑二、铝及其化合物 相关化学方程式 4Al+3O2＝2Al2O3 3S+2Al Al2S3 2Al+3Cl22AlCl3 2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2↑
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+2H2O Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+ Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ Al3++3OH-=Al(OH)3↓ Al3++4OH-=AlO2-+2H2O Al2S3+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓ AlO2-+4H+=Al3++2H2O 3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓三、铁及其化合物
高炉出铁沟延长使用寿命技术 1 前言 现代大型高炉出铁沟一般都是采用低水泥结合Al2O3—SiC—C 质浇注料。该材料使用安全、寿命长、消耗少、施工维修方便，是高炉稳产、顺产的重要保证。由于消耗少，维修少，使用稳定，因此，现代大高炉炉前出铁场环境整洁。 一般大高炉都有2个以上的出铁沟，当其中一条铁沟必须重新造衬或必须修补时，只要堵住该条铁沟的出铁口后，就可以对该条铁沟进行浇注、养护硬化、烘烤干燥等。与此同时，其他出铁口出铁正常，不影响高炉的正常生产。但容积为1000m3以下的中小型高炉一般设计为单个出铁口，因此不可能保证一般浇注料施工所需要的养护、烘烤时间。所以，目前的单出铁口的中、小型高炉铁沟一般还是采用沥青或树脂结合Al2O3—SiC—C 质免烘烤捣打料捣打铁沟内衬。 由于采用树脂或焦油结合，捣打料捣打施工后不必烘烤或短时间烘烤即可立即直接过铁水，可以满足中、小高炉的使用工艺要求。但因为捣打的沟衬耐火材料一般只是沟底表面一层相对密实，而表层以下及沟帮部位都很疏松，不耐冲刷，因此捣打料存在使用寿命太短的问题，一般只有1～7天，最短的甚至1班一修。因此，铁沟修补频繁，炉前工人劳动强度太大，且高热的环境又造成很多不安全因素，还有沥青与树脂的烟尘有毒有害问题！因此，如何有效地解决单铁口高炉出铁沟寿命的问题备受关注。 2 低水泥结合Al2O3—SiC—C 质浇注料的改性研究 大高炉用低水泥结合Al2O3—SiC—C 质浇注料配料中有超微粉和分散剂，因此流动性好、耐火度高，浇注体致密性好、强度高，因此铁沟抗侵蚀、抗冲刷，使用寿命长（通铁量高）。但该材料的最大问题是浇注后需要养护且不能过快速度烘烤，否则会出现强度低和爆裂。因此有效解决大高炉铁沟浇注料的快干脱模和快速烘烤、防止爆裂问题，是该材料能否用于单铁口高炉的关键，也是本研究的主攻方向。 本试验的基本思路是：以大型高炉用Al2O3—SiC—C 质铁沟浇注料为基质，加入各种防爆改性材料，使其具有快硬快烘的性能。防爆试验方法是将浇注料浇注成100×100×60的方块，浇注后1.5～2h即脱模并立即将放入预先升温并恒温的电炉中，在高温炉内保温30m in后，观测其爆裂的程度。进一步放大样试验是将浇注料浇注为50kg以上的预制块，同样是浇注后1.5～2h即脱模并立即放在1000℃左右的炭火上进行烘烤，检验其爆裂情况。 3 主出铁沟储铁式改造 大高炉铁沟之所以通铁量高，使用寿命长，不仅因为是使用了高档次的Al2O3—SiC—C 质浇注料，而且还因为应用了储铁式结构。即大高炉的出铁沟主沟在出铁期间和出铁间隔时间内铁沟内总是储存大量的铁水，因此铁沟内的耐火材料所处温度环境相对恒定。另外，由于储铁式铁沟内总是残存大量铁水，因此，当高炉出铁时，从出铁口冲出并以抛物线形式快速落下的铁水所形成冲击沟底的巨大冲击力，被储存在沟底的铁水缓冲，有效地保护了主沟冲击区的耐火材料。 传统的单铁口高炉主铁沟沟底坡度较大，而且撇渣器出铁口沟底标高几乎接近于撇渣器前端进铁口处主沟沟底的标高。因此，每次出完铁以后主沟沟底不会留存残余铁水，并完全