摘要: 针对高炉实施低硅炼铁工艺后因铁水黏度低、流动性强致使主铁沟部位侵蚀加快、冲刷加剧的问题，以电熔致密刚玉、电熔白刚玉粉、碳化硅、α-Al2O3微粉、β-Si3N4粉、炭素、纯铝酸钙水泥、SiO2微粉及高效复合减水剂等制备了铁沟浇注料，研究了15～8 mm 的大颗粒电熔致密刚玉的加入量( 外加质量分数分别为5%、10%、15%) 和β-Si3N4粉的加入量( 质量分数分别为2%、4%、6%) 对浇注料性能的影响。结果表明: 将主沟浇注料分为外加10%(w) 15 ～ 8 mm 的电熔致密刚玉的铁线浇注料和引入6% (w) β-Si3N4的渣线浇注料，并适当调整主沟坡度，在内蒙某1080 m3 低硅炼铁的高炉铁沟上应用后表明，大大改善了主铁沟渣铁线部位侵蚀加快、冲刷加剧的问题，一次性通铁量由10 万t 提升至15 万t。
高炉进行低硅冶炼，可以降低焦比，提高产量，改善生铁品质，从而改善技术经济指标[1]。铁水硅含量的降低还可以提高铁水流动性，减轻炉前工人劳动强度; 同时，转炉使用低硅铁水进行炼钢生产，可以减少熔剂和氧气的消耗，减少渣量，缩短吹炼时间，还可以改善脱磷的效果。可见，采用低硅冶炼会给炼铁和炼钢带来很好的经济效益，具有提高铁水品质，节能减排，简化工序等优点，但同时对炼铁系统用耐火材料提出了更为苛刻的要求。
通过现场取样分析，铁渣的化学组成(w) 为: CaO40. 17%，SiO2 31. 5%，Al2O3 16. 08%，MgO 9. 92%，Fe2O3 0. 75%，TiO2 0. 81%，S 0. 75%，MnO 0. 40%。从铁渣XRD 分析可知，渣中含有大量的钙黄长石等低熔点物质，加快对工作衬的破坏。此外，随着低硅冶炼后硅含量降低，铁水全铁量上升，黏度降低，流动性变强，在出铁时铁水的冲刷性和渗透性变强。倘若工作衬形成缝隙，极易渗铁，导致铁沟用耐火材料的使用寿命直线下降，也容易出现漏铁事故。因此，有必要改进低硅炼铁工艺条件下铁沟用耐火材料的性能。
1试验
试验用主要原料有: w( Al2O3) ≥98%的电熔致密刚玉( 粒度分别为15 ～ 8、8 ～ 5、5 ～ 3、3 ～ 1 和≤1 mm) ，w( Al2O3) ≥98. 5% 的电熔白刚玉粉( 粒度≤0. 088 mm) ，w( SiC) ≥98%的碳化硅( 粒度分别为≤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，纯铝酸钙水泥，SiO2微粉及高效复合减水剂等。
试验配方如表1 所示。其中，4#试样是改进前主沟材料的配方，1#、2#、3# 试样是为了改善铁线材料抗冲刷性能而设计的配方，5#、6#、7#试样是为了改善渣线材料抗渣性能而设计的配方。
按表1 中的配方称量、搅拌、振动成型为40 mm ×40 mm ×160 mm 的试样后，在相对湿度< 75% 的环境下养护24 h，脱模后自然养护24 h，试样经110 ℃烘干24 h 后，再经1 450 ℃保温3 h 热处理后检测试样的各项性能指标。
根据GB /T 601 检测试样的化学组成，根据YB /T5200—1993 测定试样的体积密度，根据GB /T 5072—2008 采用微机控制全自动压力试验机测定试样的常温耐压强度，根据GB /T 5988—2007 测定试样的线变化，根据GB /T 3002—2004 测定试样的高温抗折强度，根据YB /T 2206. 2—1998 测定试样的抗热震性能。
抗渣性: 采用动态回转抗渣法，将110 ℃ 烘干24 h的6 块如图1 所示尺寸的试样，组成一个断面呈多边形的试验镶板，作为回转炉的内衬，并在试样和金属炉壳之间砌筑一层镁砂作为隔热材料。加入现场取回的渣样，采用燃气+ 氧气的方式进行加热，经1 450 ℃保温5 h 后停止试验。结束后，将被侵蚀试样沿纵向从中间切开，然后测量试样切面的侵蚀深度，测量点选择从试样临近烧嘴侧10 mm 开始，每隔30 mm 测量1 个点，计算最大侵蚀深度和平均侵蚀深度。
