高炉出铁沟浇注料

高炉出铁沟是铁水从高炉出铁口流向铁水罐的关键通道，工作环境极为严苛，需承受高温、铁水及熔渣的冲刷与侵蚀等作用。高炉出铁沟浇注料作为出铁沟内衬的关键材料，其性能优劣直接关乎出铁沟的使用寿命与高炉生产的稳定性、经济性。​

一、材料组成​

骨料​

刚玉类：如电熔刚玉，具有高纯度、高密度和高强度的特性，能有效抵抗高温铁水和熔渣的冲刷，适用于对耐火性能要求极高的部位；棕刚玉成本相对较低，也具备较好的耐火度和耐磨性，在一些对成本较为敏感的场合应用广泛；亚白刚玉则在性能和成本之间取得了较好的平衡。不同类型的刚玉可根据实际使用条件进行选择搭配。​

高铝矾土熟料：价格相对低廉，具有一定的耐火度和机械强度，在中、小型高炉出铁沟中应用较多。通过合理的级配设计，能有效提高浇注料的致密度和整体性能。​

碳化硅（SiC）​

抗氧化作用：碳化硅能够在高温下与氧气发生反应，在材料表面形成一层致密的二氧化硅保护膜，阻止氧气进一步侵入材料内部，从而有效防止碳的氧化，提高浇注料的抗氧化性能。​

热震稳定性提升：SiC 的热膨胀系数较低，与其他原料复合后，可降低浇注料在加热和冷却过程中的热应力，减少材料因热震产生的开裂现象，显著提高热震稳定性。​

抗冲刷性能增强：其高硬度和良好的耐磨性使得含有 SiC 的浇注料能够更好地抵抗铁水和熔渣的高速冲刷，延长出铁沟的使用寿命。​

碳质原料​

抗侵蚀与抗渗透：碳质原料如石墨、碳黑、沥青焦等，能够填充在材料的孔隙中，阻止熔渣向材料内部渗透，减少熔渣对材料的侵蚀，提高浇注料的抗侵蚀性能。​

热导率与热震稳定性：碳质原料具有较高的热导率，可使浇注料在受热过程中热量均匀分布，降低热应力集中，从而提高材料的热震稳定性，减轻结构剥落和开裂问题。​

结合剂​

纯铝酸钙水泥：是常用的结合剂之一，它能在较低温度下与其他原料发生水化反应，形成一定的强度，维持材料在低温和中温阶段的结构稳定性。但水泥的加入量需严格控制，因为过多的水泥会带入较多的 CaO，CaO 会与铁水和熔渣中的成分发生反应，降低材料的抗侵蚀性；同时，水泥加入量增加会导致材料需水量增加，浇注料气孔增多，抗侵蚀性下降。​

结合粘土与氧化物超细粉：结合粘土具有良好的分散性能和粘结性，能提高浇注料的施工性能和初强度；氧化物超细粉如 α - Al₂O₃微粉、SiO₂微粉等，可填充在骨料的孔隙中，提高材料的致密度和强度，改善材料的高温性能。​

添加剂​

硅粉：在高温下，硅粉可与材料中的碳反应生成 SiC，一方面增加了材料中 SiC 的含量，提高了浇注料的高温强度；另一方面，新生成的 SiC 进一步增强了材料的抗氧化性和抗渣性。​

金属铝粉：金属铝粉可与浇注料中的水发生反应，生成氢气排出，留下细小的排气孔，有利于脱去部分游离水，防止在烘烤时因水分快速汽化产生的膨胀应力导致材料爆裂；同时，水化反应产生的热量可加速脱水速度，促进浇注料的凝结硬化，提高浇注料的早期强度。但金属铝粉的加入量不宜过多，否则会使材料结构疏松，强度降低，抗侵蚀性变差。​

有机纤维：如熔点在 115 - 160℃、直径 30 - 120μm、长度 3 - 8mm 的有机纤维，可在烘烤过程中防止浇注料发生爆裂。它们在高温下会烧掉，留下微小的孔隙，有利于水蒸气的排出，提高烘烤质量，缩短烘烤时间。​

聚磷酸钠：主要包括三聚磷酸钠和六偏磷酸钠等，具有分散减水效果。它能使浇注料中的颗粒均匀分散，减少颗粒之间的团聚现象，降低需水量，提高材料的体积密度，降低气孔率，进而提高强度，改善施工性能。​

二、性能特点​

耐高温性能：高炉出铁时，铁水温度高达 1450℃甚至更高，出铁沟浇注料必须具备出色的耐高温性能，能够在如此高温环境下长时间稳定工作，不发生软化、变形或熔化等现象，以保证出铁沟的正常运行。​

抗侵蚀性能：在出铁过程中，铁水和熔渣不仅温度高，还具有较强的化学活性，会对出铁沟内衬产生化学侵蚀作用。出铁沟浇注料凭借其合理的成分设计和微观结构，能够有效抵抗铁水和熔渣的侵蚀，减缓材料的损耗速度，延长使用寿命。例如，含有碳化硅和碳质原料的浇注料，可通过形成致密的防护层来阻止熔渣的侵蚀。​

抗冲刷性能：铁水和熔渣在出铁沟内以较高的速度流动，对出铁沟内衬产生强烈的冲刷作用。出铁沟浇注料通常选用高硬度、高强度的骨料，并通过优化级配和添加剂的使用，使其具有良好的抗冲刷性能，能够承受铁水和熔渣的长期冲刷而不发生严重磨损。​

抗热震性能：高炉出铁过程并非连续稳定，存在出铁间隔和温度波动。出铁沟浇注料在这种频繁的温度变化环境下，需要具备良好的抗热震性能，即能够承受温度的急剧变化而不产生裂纹、剥落等缺陷。碳化硅和碳质原料的引入以及合理的材料配方设计，使得浇注料能够有效缓解热应力，提高抗热震性能。​

施工性能：良好的施工性能对于出铁沟浇注料至关重要。它应具有合适的流动性，在加水搅拌后能够方便地浇注到模具或出铁沟的指定部位，且易于振捣密实，确保材料内部无明显缺陷；同时，浇注料应具有较快的硬化速度，以便在施工后能迅速达到一定强度，满足后续施工或使用的要求；此外，还应具备可快速烘烤不爆裂的特点，节省施工时间，提高生产效率。​

修补性能：在出铁沟使用过程中，不可避免地会出现局部损坏。出铁沟浇注料内衬在修补时具有无需拆除残衬的优势，只需清除内衬表面的残渣与残铁后即可进行修补浇注，而且新旧沟衬能够形成良好的结合，保证修补后的部位与原内衬协同工作，有效延长出铁沟的整体使用寿命。与捣打料相比，废料量可降低 50% 以上，经过多次补浇，总通铁量可达 30 - 100 万 t。​

三、总结​

高炉出铁沟浇注料技术通过合理选择和搭配骨料、碳化硅、碳质原料、结合剂以及添加剂等成分，赋予了浇注料耐高温、抗侵蚀、抗冲刷、抗热震、良好施工性能和修补性能等一系列优异特性。这些特性相互协同，使得出铁沟浇注料能够在高炉出铁沟极其恶劣的工作环境下稳定运行，为高炉的高效、连续生产提供了有力保障。随着钢铁行业的不断发展以及对高炉长寿、高效生产要求的日益提高，出铁沟浇注料技术也在持续创新和优化，未来将朝着进一步提高性能、降低成本、环保节能等方向发展，以更好地满足行业需求。​