高(gao)爐(lu)出(chu)鐵(tie)口是(shi)高(gao)爐(lu)重要的(de)(de)部(bu)分之一，是(shi)高(gao)爐(lu)排出(chu)鐵(tie)水和爐(lu)渣(zha)的(de)(de)通(tong)道，一般(ban)設置為(wei)1-4個。出(chu)鐵(tie)口是(shi)否通(tong)暢以(yi)及鐵(tie)通(tong)量大(da)小(xiao)都是(shi)影響高(gao)爐(lu)運行的(de)(de)重要因素。而高(gao)爐(lu)炮泥是(shi)用于(yu)封堵出(chu)鐵(tie)口的(de)(de)可塑(su)性耐(nai)火材料，同時(shi)也是(shi)煉鋼(gang)過程中(zhong)成本(ben)占比的(de)(de)日常消(xiao)耗耐(nai)材，達到(dao)消(xiao)耗耐(nai)材總成本(ben)的(de)(de)80%。因此，對于(yu)高(gao)爐(lu)炮泥的(de)(de)研究至關重要，直接關系著(zhu)高(gao)爐(lu)的(de)(de)壽命以(yi)及煉鐵(tie)煉鋼(gang)的(de)(de)成本(ben)。

圖(tu)1 高爐出鐵口(kou)示(shi)意圖(tu)  

由于近年來高(gao)爐(lu)大(da)型化和(he)強化冶煉技術的(de)(de)(de)(de)應用(yong)，導致(zhi)出(chu)鐵(tie)(tie)時(shi)間的(de)(de)(de)(de)延長，出(chu)鐵(tie)(tie)次數的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，使得對(dui)出(chu)鐵(tie)(tie)口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)更高(gao)，工作環(huan)境更苛(ke)刻(ke)，亦是對(dui)炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)提出(chu)了(le)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)。至(zhi)2019年，我國4000m³以(yi)上的(de)(de)(de)(de)大(da)型高(gao)爐(lu)達(da)(da)到了(le)22座，高(gao)爐(lu)體(ti)積達(da)(da)到了(le)5800m³，出(chu)鐵(tie)(tie)口(kou)(kou)有4個，平(ping)均(jun)每天出(chu)鐵(tie)(tie)次數10～13次。如寶鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)兩(liang)座4063m³的(de)(de)(de)(de)高(gao)爐(lu)日出(chu)鐵(tie)(tie)量達(da)(da)到了(le)10000t，出(chu)渣量達(da)(da)3200t，出(chu)鐵(tie)(tie)速度在5.8～7.5t·min?¹，出(chu)鐵(tie)(tie)時(shi)間可達(da)(da)120min以(yi)上。這對(dui)炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)的(de)(de)(de)(de)可塑性、耐火度、抗鐵(tie)(tie)渣侵蝕(shi)能(neng)(neng)力、燒結強度和(he)開口(kou)(kou)性能(neng)(neng)均(jun)提出(chu)了(le)極(ji)大(da)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)與挑戰。炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)優劣關系到高(gao)爐(lu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)與運行，如果炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)質(zhi)量不(bu)佳，就(jiu)會產(chan)生(sheng)各(ge)種問(wen)題，如斷(duan)鐵(tie)(tie)口(kou)(kou)、潮鐵(tie)(tie)口(kou)(kou)、淺鐵(tie)(tie)口(kou)(kou)等，甚至(zhi)造成(cheng)危害人身的(de)(de)(de)(de)事故(gu)。反之，炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)質(zhi)量良好、孔(kong)徑(jing)穩定、出(chu)鐵(tie)(tie)均(jun)勻、鐵(tie)(tie)口(kou)(kou)維持一定的(de)(de)(de)(de)深度，能(neng)(neng)優化高(gao)爐(lu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)，減少耐火材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)消耗。

本文(wen)中，介紹(shao)了炮泥(ni)的(de)種類(lei)(lei)以及不同種類(lei)(lei)炮泥(ni)的(de)特(te)性和應(ying)用，主要(yao)從炮泥(ni)原(yuan)料(化學成(cheng)分(fen)、顆粒組成(cheng)、含(han)水量)、添加(jia)劑和結合劑三個(ge)方(fang)面概述了其研究(jiu)進展，并且對炮泥(ni)的(de)研究(jiu)思路和發展方(fang)向做了展望。

圖2 高爐出鐵口(kou)示意圖  

真(zhen)空(kong)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)澆注裝置(zhi)示意圖(tu)見圖(tu)1，將混合漿(jiang)料(liao)(加水(shui)量8%(w))放(fang)(fang)于裝置(zhi)的漏斗中，抽真(zhen)空(kong)至-0.09MPa后保(bao)壓(ya)(ya)30min，打開(kai)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)臺使其(qi)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)頻率為60Hz，待漿(jiang)料(liao)完全流進模(mo)具后再振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)1min，停止(zhi)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)(dong)后放(fang)(fang)入空(kong)氣(qi)。機(ji)壓(ya)(ya)成型過程：將坯(pi)料(liao)(含水(shui)量8%(w))放(fang)(fang)入壓(ya)(ya)磚機(ji)模(mo)具內，在200MPa壓(ya)(ya)力下保(bao)壓(ya)(ya)90s。兩種工藝的坯(pi)體成型后均(jun)于100℃干燥72h，于1400℃氮化燒結8h。

1.炮泥種類

炮泥是一種不定形的功能性耐火材料，用于煉鐵高爐的封堵鐵口過程。炮泥的組成可以分成兩個部分：耐火骨料和結合劑。耐火骨料是指剛玉、莫來石、焦寶石等耐火原料和焦炭、云母等改性材料，用于提高炮泥的耐火度、高溫性能以及抗渣性;結合劑為水、焦油瀝青或酚醛樹脂等有機材料，還可配合摻加SiC、Si?N?，膨脹劑和外加劑等用于提高炮泥的物理性能和產品質量。
    炮泥(ni)(ni)一(yi)般(ban)(ban)按(an)結(jie)合劑的不同可以分為有(you)水(shui)炮泥(ni)(ni)和(he)無水(shui)炮泥(ni)(ni)兩大(da)類。就國內來說，一(yi)般(ban)(ban)頂(ding)壓較低、強(qiang)化冶(ye)煉程(cheng)度不高(gao)(gao)的中(zhong)小(xiao)型高(gao)(gao)爐(<2000m³)使用有(you)水(shui)炮泥(ni)(ni);而頂(ding)壓較高(gao)(gao)、強(qiang)化冶(ye)煉程(cheng)度高(gao)(gao)的大(da)中(zhong)型高(gao)(gao)爐(>2000m³)一(yi)般(ban)(ban)使用無水(shui)炮泥(ni)(ni)。國外以日(ri)本高(gao)(gao)爐為代(dai)表的眾多高(gao)(gao)爐普遍(bian)采用高(gao)(gao)質量的無水(shui)炮泥(ni)(ni)，同時(shi)配以特(te)殊的開口(kou)方法和(he)開口(kou)機。

1.1 有水炮泥

有(you)(you)水炮(pao)泥(ni)通常以(yi)(yi)(yi)黏土、焦(jiao)粉、釩土熟料(liao)和焦(jiao)油瀝(li)青為(wei)主料(liao)，再以(yi)(yi)(yi)水為(wei)結(jie)合(he)劑混(hun)合(he)攪拌所得。有(you)(you)水炮(pao)泥(ni)是早期(qi)大量使用(yong)的(de)(de)一種(zhong)炮(pao)泥(ni)，但由(you)于(yu)(yu)其(qi)(qi)體積密度(du)比較(jiao)(jiao)小(xiao)，抵抗鐵(tie)渣(zha)(zha)溶液的(de)(de)沖刷能力較(jiao)(jiao)弱，在大中型高爐上使用(yong)時容易造成(cheng)鐵(tie)口(kou)深(shen)度(du)不夠、出(chu)鐵(tie)期(qi)間跑(pao)焦(jiao)炭、出(chu)鐵(tie)放風(feng)以(yi)(yi)(yi)及出(chu)不凈鐵(tie)渣(zha)(zha)等(deng)現象，影響高爐的(de)(de)正(zheng)常生產。至今，由(you)于(yu)(yu)有(you)(you)水炮(pao)泥(ni)成(cheng)本低的(de)(de)特點，許(xu)多中小(xiao)型高爐(<2000m³)仍在改進其(qi)(qi)成(cheng)分(fen)，為(wei)適(shi)應冶煉環境(jing)而努力，其(qi)(qi)單耗在1.2kg&middot;t?¹以(yi)(yi)(yi)上。

有(you)水(shui)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的成(cheng)分組成(cheng)波(bo)動較大(da)，可根據使(shi)用(yong)條(tiao)件和要(yao)求的不同(tong)進行改造。其中，焦炭和軟質(zhi)(zhi)黏土(tu)對有(you)水(shui)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的性(xing)質(zhi)(zhi)影響巨大(da)。炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)中軟質(zhi)(zhi)黏土(tu)含量(liang)較高，其可塑性(xing)強，能使(shi)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)更快形成(cheng)泥(ni)(ni)包，但軟質(zhi)(zhi)黏土(tu)也會使(shi)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的透氣性(xing)變差，減緩干(gan)燥(zao)速度。炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)中焦炭能增加炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的透氣性(xing)，使(shi)其易于(yu)干(gan)燥(zao)，但會降低炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的可塑性(xing)。表(biao)1為有(you)水(shui)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的成(cheng)分組成(cheng)。

表1 有水炮泥的成分組成   

1.2 無水炮泥

無水炮泥(ni)一(yi)般以(yi)(yi)剛玉、高(gao)(gao)鋁礬土(tu)、黏(nian)(nian)土(tu)、絹(juan)(juan)云(yun)母、瀝青、碳(tan)化(hua)硅(gui)、焦(jiao)粉(fen)等(deng)為原(yuan)料，采用(yong)焦(jiao)油、樹脂等(deng)作(zuo)為結合(he)劑(ji)。剛玉和高(gao)(gao)鋁礬土(tu)的(de)(de)體(ti)積(ji)密度(du)(du)較(jiao)大，在(zai)炮泥(ni)中(zhong)起到支撐骨架的(de)(de)作(zuo)用(yong)，是構成炮泥(ni)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)(de)基礎(chu)，大大提(ti)(ti)高(gao)(gao)了炮泥(ni)抵抗(kang)(kang)鐵(tie)(tie)渣溶液(ye)沖刷的(de)(de)能力;焦(jiao)粉(fen)具有(you)良好(hao)的(de)(de)還(huan)原(yuan)性(xing)(xing)，可保護其他炭素成分、維持高(gao)(gao)爐鐵(tie)(tie)口(kou)的(de)(de)還(huan)原(yuan)性(xing)(xing)氛(fen)圍，而且(qie)(qie)導熱性(xing)(xing)良好(hao)，能夠迅(xun)速燒(shao)結并具有(you)一(yi)定的(de)(de)燒(shao)結強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du);碳(tan)化(hua)硅(gui)熱膨脹系數小(xiao)、導熱性(xing)(xing)好(hao)、抗(kang)(kang)熱震(zhen)性(xing)(xing)優(you)異，可提(ti)(ti)高(gao)(gao)炮泥(ni)的(de)(de)耐火(huo)度(du)(du)、體(ti)積(ji)穩定性(xing)(xing)、高(gao)(gao)溫強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)以(yi)(yi)及抗(kang)(kang)沖刷能力;黏(nian)(nian)土(tu)和瀝青提(ti)(ti)高(gao)(gao)了炮泥(ni)的(de)(de)可塑(su)性(xing)(xing);絹(juan)(juan)云(yun)母提(ti)(ti)高(gao)(gao)了炮泥(ni)的(de)(de)燒(shao)結強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)以(yi)(yi)及可塑(su)性(xing)(xing)。無水炮泥(ni)在(zai)出鐵(tie)(tie)孔道內具有(you)無潮濕現象、強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)高(gao)(gao)、鐵(tie)(tie)口(kou)深(shen)度(du)(du)穩定、出鐵(tie)(tie)過程鐵(tie)(tie)口(kou)變化(hua)小(xiao)等(deng)優(you)點，且(qie)(qie)不會造成跑大流。

相對于(yu)傳統的(de)有水炮泥(ni)，無水炮泥(ni)由(you)于(yu)其優異的(de)性(xing)能以(yi)及環保(bao)的(de)優勢，受(shou)到越來越多的(de)鋼鐵企業青睞(lai)。無水炮泥(ni)的(de)成(cheng)分組(zu)成(cheng)見表2。

表2 無水炮泥的成分組成   

2.高爐炮泥的研究現狀

影響高爐炮(pao)泥(ni)(ni)性(xing)能(neng)和品質的(de)因素主(zhu)要(yao)有炮(pao)泥(ni)(ni)原料、結合劑(ji)、添加劑(ji)和生產工藝(yi)等。表3為我國部(bu)分鋼廠的(de)炮(pao)泥(ni)(ni)使用情況。

表2 試樣的(de)常規性能(neng) 

2.1 原料的改善與研究

炮泥原(yuan)料直接(jie)影(ying)響炮泥的性(xing)質(zhi)(zhi)，的炮泥主成分含(han)(han)量(liang)多，雜質(zhi)(zhi)少(shao)，性(xing)能(neng)優(you)越。其進展(zhan)主要(yao)從三方面展(zhan)開：原(yuan)料的化學成分、粒度以及含(han)(han)水(shui)量(liang)。

①化學成分

由于炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)中各種化(hua)合(he)物性質的(de)不(bu)(bu)同，對炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)特性和質量的(de)影響(xiang)也(ye)就不(bu)(bu)同。因此(ci)，可以改(gai)善(shan)炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)原(yuan)料(liao)化(hua)學成(cheng)分來增強其(qi)性能，亦可以改(gai)變不(bu)(bu)同成(cheng)分的(de)配比，選擇性地獲得更(geng)適合(he)生產需求的(de)炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)性能。如(ru)寶鋼的(de)炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)采(cai)用高純剛(gang)玉(yu)為原(yuan)料(liao)，提高中的(de)Al?O?含量來提高炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)的(de)抗侵蝕性能。改(gai)善(shan)原(yuan)料(liao)配比及提高其(qi)純度是(shi)炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)研究的(de)一個重(zhong)要方向。

另一方面(mian)，添加化(hua)合(he)物也(ye)可(ke)以改善炮泥的性質。

北京(jing)科技大(da)(da)(da)學自(zi)主研發了(le)(le)氮化硅(gui)(gui)(gui)鐵(tie)(tie)無(wu)水炮(pao)泥，大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提(ti)高(gao)(gao)了(le)(le)炮(pao)泥的(de)高(gao)(gao)溫抗(kang)折性能、燒結速度與(yu)開孔(kong)能力，但氮化硅(gui)(gui)(gui)鐵(tie)(tie)的(de)成本(ben)較(jiao)高(gao)(gao)，限制了(le)(le)其在工業生產中的(de)應用。在此(ci)基礎之上，陳博、張健等(deng)添(tian)加高(gao)(gao)鋁粉煤灰以(yi)提(ti)高(gao)(gao)無(wu)水炮(pao)泥的(de)鐵(tie)(tie)渣溶(rong)液侵蝕(shi)性能，并且(qie)進(jin)行了(le)(le)以(yi)高(gao)(gao)鋁粉煤灰還原氮化獲得(de)的(de)含(han)鐵(tie)(tie)SiAlON替代氮化硅(gui)(gui)(gui)鐵(tie)(tie)的(de)研究，限度地降低了(le)(le)成本(ben)并獲得(de)具有優(you)異性能的(de)炮(pao)泥。另(ling)外有研究發現，添(tian)加鐵(tie)(tie)氮復合材料(Fe-Si?N?、Fe-SiAlON和Fe-Si?N?/TiN)也可以(yi)提(ti)高(gao)(gao)炮(pao)泥的(de)抗(kang)渣侵蝕(shi)性，且(qie)節約成本(ben)。

王淇等以(yi)棕剛(gang)玉、SiC粉(fen)(fen)、黏土、藍晶石粉(fen)(fen)、焦(jiao)炭(tan)粉(fen)(fen)、瀝青粉(fen)(fen)和(he)(he)Fe-Si?N?為原(yuan)料(liao)，以(yi)焦(jiao)油(you)為結合劑，添加(jia)自(zi)制(zhi)(zhi)的Al?O?-SiC復(fu)相粉(fen)(fen)體(ti)(ti)制(zhi)(zhi)備無水炮(pao)泥，研究了Al?O?-SiC復(fu)相粉(fen)(fen)體(ti)(ti)的加(jia)入量對炮(pao)泥的體(ti)(ti)積密度(du)(du)、顯氣(qi)孔率(lv)、抗折(zhe)(zhe)強度(du)(du)和(he)(he)抗渣(zha)性(xing)(xing)(xing)能的影(ying)響。結果表明(ming)，添加(jia)Al?O?-SiC復(fu)相粉(fen)(fen)體(ti)(ti)在一定程(cheng)度(du)(du)上(shang)可以(yi)增強炮(pao)泥的抗渣(zha)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)抗折(zhe)(zhe)強度(du)(du)，同時(shi)降低其氣(qi)孔率(lv);當添加(jia)10%(w)Al?O?-SiC復(fu)相粉(fen)(fen)體(ti)(ti)時(shi)，制(zhi)(zhi)備的炮(pao)泥試樣抗折(zhe)(zhe)強度(du)(du);在還原(yuan)氣(qi)氛下，添加(jia)Al?O?-SiC復(fu)相粉(fen)(fen)體(ti)(ti)的炮(pao)泥具有良好的抗渣(zha)性(xing)(xing)(xing)能。

綜上可(ke)知，在原料化(hua)學(xue)成分上的(de)(de)(de)改善是基于兩方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)需求來(lai)(lai)努(nu)力的(de)(de)(de)。一(yi)方面(mian)(mian)是炮(pao)泥所需求性(xing)能和質量上的(de)(de)(de)優(you)化(hua);另一(yi)方面(mian)(mian)結合實際(ji)工業生(sheng)產的(de)(de)(de)特(te)點，考(kao)慮(lv)成本的(de)(de)(de)影響，使用價格更低廉的(de)(de)(de)礦物(wu)(wu)或者(zhe)固廢所得的(de)(de)(de)產物(wu)(wu)來(lai)(lai)代替某些昂貴的(de)(de)(de)人(ren)工合成化(hua)合物(wu)(wu)。

②粒度

炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)原(yuan)料的(de)(de)(de)粒(li)度(du)組(zu)成(cheng)也是影響炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)質量的(de)(de)(de)重(zhong)要因素之一。粗顆粒(li)的(de)(de)(de)比(bi)例增加，有利于(yu)降低炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)擠出(chu)壓力和(he)燒(shao)結(jie)后的(de)(de)(de)氣(qi)孔率(lv)。但是粗顆粒(li)比(bi)例過大(da)，會(hui)造成(cheng)炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)粗糙松散(san)和(he)強(qiang)度(du)降低。因此，炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)使用粒(li)度(du)的(de)(de)(de)配(pei)比(bi)就十分重(zhong)要。當(dang)前的(de)(de)(de)研究和(he)實際生產(chan)表(biao)明，炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)原(yuan)料的(de)(de)(de)臨界粒(li)度(du)為(wei)3mm，3～1mm的(de)(de)(de)粗顆粒(li)組(zu)成(cheng)(w)在30%～35%時的(de)(de)(de)效果。當(dang)然，對于(yu)功能細粉來說，粒(li)度(du)越小，越能促(cu)進炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)燒(shao)結(jie)，提高炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)性能。

③含水量

無水炮(pao)泥(ni)(ni)(ni)(ni)原料中(zhong)的(de)水分是(shi)影(ying)響(xiang)(xiang)炮(pao)泥(ni)(ni)(ni)(ni)質(zhi)量的(de)重要因素。在(zai)(zai)高爐鐵口作業中(zhong)，炮(pao)泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)燒結溫度達到1500℃時，其(qi)中(zhong)的(de)水分蒸發為水蒸氣(qi)。水蒸氣(qi)越多，炮(pao)泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)組(zu)織(zhi)越疏(shu)松，氣(qi)孔率也(ye)越高，造成抗渣(zha)鐵侵蝕能(neng)力大幅(fu)下降。如果(guo)原料中(zhong)的(de)水分未在(zai)(zai)高爐出(chu)鐵之前完全排出(chu)，在(zai)(zai)開口過程易出(chu)現鐵口潮“放火箭”，危害(hai)人(ren)身。因此，在(zai)(zai)炮(pao)泥(ni)(ni)(ni)(ni)制備前要對焦炭和(he)耐火泥(ni)(ni)(ni)(ni)進行烘干(gan)，在(zai)(zai)原料的(de)選取上也(ye)應嚴(yan)格控制其(qi)含(han)(han)水量，避(bi)免含(han)(han)水量過高造成質(zhi)量下降、危害(hai)以及(ji)其(qi)他不良影(ying)響(xiang)(xiang)。

2.2 結合劑的改善與研究

結(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)對(dui)炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)低溫和(he)高(gao)溫強(qiang)(qiang)度(du)都有非常大(da)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。傳統炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)(ni)以(yi)水為結(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)，炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)高(gao)溫性(xing)能較(jiao)(jiao)差(cha)。隨著(zhu)近些年的(de)(de)(de)發展，無水炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)結(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)主要(yao)有焦(jiao)油、樹(shu)脂(zhi)和(he)樹(shu)脂(zhi)-焦(jiao)油復合(he)(he)(he)結(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)，或者以(yi)適當的(de)(de)(de)配比(bi)(bi)加(jia)入瀝(li)青、蒽油等(deng)改(gai)善結(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)。結(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)含量越高(gao)，揮發分逸出(chu)越多，會導(dao)致炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)結(jie)構疏松、氣孔(kong)大(da)、強(qiang)(qiang)度(du)下(xia)降，并且伴隨較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)收縮;而且在打泥(ni)(ni)(ni)早期軟化(hua)比(bi)(bi)較(jiao)(jiao)嚴重。因此，結(jie)合(he)(he)(he)劑(ji)的(de)(de)(de)用量以(yi)及配比(bi)(bi)對(dui)炮(pao)(pao)泥(ni)(ni)(ni)有至關重要(yao)的(de)(de)(de)作用。

①焦油-瀝青結合劑

焦油(you)(you)-瀝(li)青(qing)結合(he)劑(ji)是傳(chuan)統的(de)無水炮泥(ni)結合(he)劑(ji)。焦油(you)(you)中(zhong)含有(you)(you)(you)較多的(de)酚(fen)、甲(jia)酚(fen)、二甲(jia)酚(fen)與酚(fen)等活性化(hua)合(he)物(wu)，因此(ci)具有(you)(you)(you)良好(hao)的(de)黏合(he)性能(neng)。瀝(li)青(qing)是由多種高(gao)(gao)(gao)分子(zi)化(hua)合(he)物(wu)組成(cheng)的(de)混合(he)物(wu)，是一種高(gao)(gao)(gao)黏度的(de)有(you)(you)(you)機液體。瀝(li)青(qing)中(zhong)含有(you)(you)(you)較多的(de)游(you)離碳和殘存碳，有(you)(you)(you)利于(yu)提高(gao)(gao)(gao)炮泥(ni)抗渣(zha)侵(qin)蝕性。焦油(you)(you)-瀝(li)青(qing)結合(he)炮泥(ni)的(de)優點是抗渣(zha)性較好(hao)且(qie)造價低廉，使用過程(cheng)中(zhong)水蒸(zheng)氣產生(sheng)少，有(you)(you)(you)利于(yu)保護(hu)高(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)缸碳磚。同時，焦油(you)(you)的(de)潤滑性能(neng)優良，為炮泥(ni)提供了(le)良好(hao)的(de)流動性以及塑(su)性。但也有(you)(you)(you)其局限(xian)性，焦油(you)(you)在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)溫環境中(zhong)揮發出有(you)(you)(you)害氣體會污染環境，而(er)(er)且(qie)在(zai)(zai)性能(neng)上也不如樹脂結合(he)劑(ji)。因此(ci)，焦油(you)(you)結合(he)劑(ji)在(zai)(zai)早(zao)期(qi)時大量(liang)使用，后來逐漸(jian)被樹脂結合(he)劑(ji)和復合(he)環保型結合(he)劑(ji)所取代，目前只有(you)(you)(you)部分鋼廠為降(jiang)低成(cheng)本而(er)(er)使用。

②樹脂結合劑

樹(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結(jie)(jie)合(he)(he)劑(ji)是(shi)(shi)一種(zhong)環保結(jie)(jie)合(he)(he)劑(ji)。與(yu)傳統的(de)焦油(you)-瀝(li)青(qing)結(jie)(jie)合(he)(he)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥相(xiang)比(bi)，樹(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結(jie)(jie)合(he)(he)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥具有(you)以(yi)下優點：使用時(shi)只(zhi)揮發(fa)出(chu)很少量的(de)有(you)害氣體，可(ke)(ke)(ke)改善作業環境;硬(ying)化速度(du)快，強度(du)好(hao)，可(ke)(ke)(ke)大大縮短(duan)壓(ya)炮(pao)(pao)(pao)(pao)時(shi)間(jian)(jian)。研究表明，使用焦油(you)-瀝(li)青(qing)結(jie)(jie)合(he)(he)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥時(shi)，泥槍壓(ya)炮(pao)(pao)(pao)(pao)時(shi)間(jian)(jian)在20min左(zuo)右;而改用樹(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結(jie)(jie)合(he)(he)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥后，泥槍壓(ya)炮(pao)(pao)(pao)(pao)時(shi)間(jian)(jian)可(ke)(ke)(ke)以(yi)縮短(duan)到5～7min，與(yu)此(ci)同時(shi)，還可(ke)(ke)(ke)以(yi)保證穩定的(de)出(chu)鐵(tie)口深度(du)和出(chu)鐵(tie)操作，顯著(zhu)提升(sheng)了打泥效率。但樹(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結(jie)(jie)合(he)(he)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥也(ye)存在一些缺點，如混煉(lian)好(hao)的(de)炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥保存期短(duan)，硬(ying)化時(shi)間(jian)(jian)難以(yi)控制，對(dui)(dui)擠壓(ya)充填出(chu)鐵(tie)口作業有(you)一定影響。另(ling)外，樹(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結(jie)(jie)合(he)(he)劑(ji)的(de)成本相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)高。因(yin)此(ci)樹(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結(jie)(jie)合(he)(he)無水炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥仍(reng)在不斷研究和改進中(zhong)。日(ri)本是(shi)(shi)比(bi)較(jiao)早發(fa)展樹(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結(jie)(jie)合(he)(he)無水炮(pao)(pao)(pao)(pao)泥的(de)，技術(shu)比(bi)較(jiao)成熟，應用也(ye)較(jiao)為廣(guang)泛，對(dui)(dui)樹(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)結(jie)(jie)合(he)(he)劑(ji)的(de)研究也(ye)處于前列。

日本新日鐵研究開發(fa)的(de)堿性(xing)無(wu)水炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)，其原(yuan)料(liao)組(zu)成(w)如(ru)下：焦炭12%～15%，氧(yang)化鎂(mei)25%～60%，輕(qing)燒(shao)氧(yang)化鎂(mei)8%～15%，酚(fen)醛樹(shu)脂結(jie)合劑15%～20%，以及少量的(de)電熔氧(yang)化鋁和碳化硅。經測(ce)試，其顯氣(qi)孔率(lv)可達到(dao)25%～32%，1450℃的(de)高(gao)溫抗折強度為3.2～4.5MPa，在(zai)3800m³的(de)高(gao)爐上(shang)(頂壓(ya)達到(dao)0.15MPa)試用(yong)獲(huo)得了很好的(de)效果(guo)。日本噸鐵的(de)樹(shu)脂結(jie)合無(wu)水炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)消耗約0.3～0.4kg·t?¹，其中千葉4500m³的(de)高(gao)爐用(yong)炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)單(dan)耗可低至0.25kg·t?¹。另外，法國(guo)TRB公司(si)(布洛涅(nie)耐(nai)火泥(ni)(ni)料(liao)公司(si))的(de)樹(shu)脂結(jie)合無(wu)水炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)能在(zai)35℃下保(bao)存1年，解決(jue)了樹(shu)脂結(jie)合無(wu)水炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)保(bao)存時(shi)間短的(de)缺陷，并且(qie)在(zai)性(xing)能上(shang)也(ye)處于世(shi)界前列。

③ 樹脂-焦油復合結合劑

樹(shu)脂-焦油(you)復合(he)結(jie)合(he)劑是將普通焦油(you)進行高(gao)溫(wen)處理，脫去輕油(you)和萘等(deng)揮(hui)發物，并混合(he)一(yi)定比例的(de)(de)(de)(de)(de)樹(shu)脂，形成的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種具(ju)有(you)(you)焦油(you)和樹(shu)脂兩者優點的(de)(de)(de)(de)(de)復合(he)結(jie)合(he)劑。該復合(he)結(jie)合(he)劑具(ju)有(you)(you)碳含量高(gao)、揮(hui)發分少(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)特點，同(tong)時(shi)比較環保，其成本(ben)相對于樹(shu)脂結(jie)合(he)劑也大(da)大(da)降低。而(er)且，使用焦油(you)-樹(shu)脂復合(he)結(jie)合(he)劑，在高(gao)溫(wen)條(tiao)件(jian)下可以形成連續碳狀網絡結(jie)構，降低炮(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)氣孔率，并提(ti)高(gao)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)壓強度。同(tong)時(shi)，結(jie)合(he)劑中的(de)(de)(de)(de)(de)焦油(you)具(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)潤滑性能，可以增強炮(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)塑性。因此(ci)，對于樹(shu)脂-焦油(you)復合(he)結(jie)合(he)劑以及其他復合(he)環保型結(jie)合(he)劑的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)已成為當前(qian)炮(pao)泥(ni)(ni)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個重要方向。

2.3 細粉添加劑的研究

添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)功能(neng)細(xi)粉(fen)(fen)(fen)(fen)、微(wei)粉(fen)(fen)(fen)(fen)甚(shen)至(zhi)超(chao)微(wei)粉(fen)(fen)(fen)(fen)可以(yi)(yi)(yi)大(da)大(da)提高炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)致密度(du)(du)、強度(du)(du)等物理性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)以(yi)(yi)(yi)及(ji)抗渣性(xing)(xing)(xing)(xing)等使(shi)用(yong)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)，如添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)炭黑(hei)(hei)(hei)和Si粉(fen)(fen)(fen)(fen)。這是由于炭黑(hei)(hei)(hei)的(de)(de)(de)粒度(du)(du)小于一般細(xi)粉(fen)(fen)(fen)(fen)，其填充在無水炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)細(xi)粉(fen)(fen)(fen)(fen)之間的(de)(de)(de)空隙中(zhong)，提高了(le)炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)致密度(du)(du)以(yi)(yi)(yi)及(ji)強度(du)(du)。同(tong)(tong)時(shi)，又利于形成(cheng)更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)碳鍵，提高了(le)炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)高溫(wen)強度(du)(du)及(ji)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)。以(yi)(yi)(yi)Si粉(fen)(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)超(chao)微(wei)粉(fen)(fen)(fen)(fen)添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)到(dao)炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)中(zhong)提高其致密度(du)(du);同(tong)(tong)時(shi)，作(zuo)為(wei)抗氧化(hua)劑，防止了(le)焦粉(fen)(fen)(fen)(fen)、炭黑(hei)(hei)(hei)等被(bei)氧化(hua);另外，在出鐵過程中(zhong)，可以(yi)(yi)(yi)與碳源反應生成(cheng)碳化(hua)硅，提高炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)抗渣侵蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。陸曉鋒等研究了(le)添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)不同(tong)(tong)配比的(de)(de)(de)炭黑(hei)(hei)(hei)和Si粉(fen)(fen)(fen)(fen)對(dui)(dui)炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影響。結(jie)果表明，在使(shi)用(yong)焦油-樹(shu)脂復合結(jie)合劑的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下，添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)3%(w)的(de)(de)(de)炭黑(hei)(hei)(hei)和5%(w)的(de)(de)(de)Si粉(fen)(fen)(fen)(fen)可獲得(de)相對(dui)(dui)更(geng)好的(de)(de)(de)炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)，更(geng)耐渣鐵沖刷，出鐵時(shi)間更(geng)長。近年來，學者們對(dui)(dui)功能(neng)細(xi)粉(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)關注越來越多(duo)，用(yong)微(wei)粉(fen)(fen)(fen)(fen)和超(chao)微(wei)粉(fen)(fen)(fen)(fen)提高炮(pao)(pao)(pao)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)體積(ji)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)和體積(ji)密度(du)(du)已(yi)成(cheng)為(wei)了(le)熱點研究方向。

2.4 其他方面的研究與進步

除(chu)了炮(pao)泥(ni)(ni)原料(liao)、結合劑和(he)添(tian)加劑等(deng)方(fang)面的(de)研究之外，仍有(you)許多關(guan)于(yu)炮(pao)泥(ni)(ni)研究很有(you)價值的(de)方(fang)向。如炮(pao)泥(ni)(ni)生(sheng)產工藝的(de)改(gai)(gai)(gai)進(jin)(jin)，炮(pao)泥(ni)(ni)混煉時(shi)(shi)(shi)間以及均勻(yun)性，炮(pao)泥(ni)(ni)的(de)儲(chu)存等(deng)技術的(de)進(jin)(jin)步。同時(shi)(shi)(shi)，炮(pao)泥(ni)(ni)打(da)泥(ni)(ni)系統(tong)的(de)進(jin)(jin)步也值得關(guan)注。中鋼集團西(xi)安重機有(you)限公司設(she)計了高(gao)爐泥(ni)(ni)炮(pao)恒溫(wen)(wen)系統(tong)，在打(da)泥(ni)(ni)前(qian)進(jin)(jin)行(xing)保(bao)溫(wen)(wen)或(huo)加熱的(de)操作(zuo)(zuo)，在打(da)泥(ni)(ni)后保(bao)壓(ya)時(shi)(shi)(shi)進(jin)(jin)行(xing)降溫(wen)(wen)，從(cong)而改(gai)(gai)(gai)善了炮(pao)泥(ni)(ni)應用時(shi)(shi)(shi)的(de)臨場特性。余堰峰等(deng)關(guan)于(yu)泥(ni)(ni)炮(pao)液壓(ya)系統(tong)的(de)改(gai)(gai)(gai)進(jin)(jin)也極具意義，將自動化和(he)電氣化與打(da)泥(ni)(ni)進(jin)(jin)行(xing)結合，從(cong)而改(gai)(gai)(gai)善高(gao)爐打(da)泥(ni)(ni)的(de)效率，以達到保(bao)護鐵口(kou)的(de)作(zuo)(zuo)用。

3.炮泥未來發展方向

高(gao)爐炮(pao)(pao)泥(ni)是(shi)鋼(gang)鐵冶金生產中的(de)(de)消耗(hao)型耐火材料，其性能的(de)(de)好壞、環保性以(yi)及(ji)成(cheng)本都(dou)直(zhi)接影響(xiang)著鋼(gang)鐵工業的(de)(de)發(fa)展。面對現代(dai)鋼(gang)鐵企(qi)業綠色化(hua)、大型化(hua)、自動化(hua)的(de)(de)發(fa)展趨勢，炮(pao)(pao)泥(ni)的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)也應該站在新起點，提出(chu)新要求，為今后鋼(gang)鐵工業的(de)(de)迅(xun)速(su)發(fa)展提供合格(ge)的(de)(de)、優越的(de)(de)高(gao)質(zhi)量(liang)炮(pao)(pao)泥(ni)。綜(zong)合近(jin)年來國內外關于炮(pao)(pao)泥(ni)的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)進(jin)展，展望其未來的(de)(de)發(fa)展方向，可以(yi)從以(yi)下幾方面入手(shou)：

(1)改(gai)變炮泥原料(liao)的化學成分或者不同的配比，同時(shi)輔以合適(shi)的粒度和盡可能低的含水量;同時(shi)，與生(sheng)產環(huan)境和實際情(qing)況相(xiang)結合，做出(chu)調整和相(xiang)關的研(yan)發，制備性能更優越(yue)的炮泥產品。

(2)面對環保管控(kong)日趨嚴厲的形勢(shi)，研發環保型結合劑。

(3)引入不同(tong)的(de)(de)功能細粉(fen)以(yi)及研(yan)究不同(tong)的(de)(de)細粉(fen)配比(bi)對炮泥性能的(de)(de)影響。

(4)改善和研究(jiu)打泥系統、打泥裝置以及打泥環境。