摘  要  综合考虑钒钛磁铁矿冶炼的渣铁性质，选择适合的喷涂料。通过实验确定合适的喷涂料和水泥配比、铁水包壁喷涂的厚度及高度，延长了铁水包的使用寿命，降低了成本，降低了职工的劳动强度。

关键词  钒钛磁铁矿  铁水包  喷涂料  实验  应用

1  前言

钒钛磁铁矿是一种冶炼难度较大的矿种，存在着入炉品位低、渣量大，渣铁黏度大、出渣出铁困难的特点。主要是由于随着高炉内还原过程的进行，炉渣中一部分TiO2被还原生成钛的碳、氮化合物。TiC的熔点为3140±90℃，TiN的熔点为2950±50℃，远高于炉内最高温度，它们通常以几微米具有极大比表面积的固相质点弥散在炉渣中和包裹在铁珠周围，使铁珠难以聚合，渣中带铁增多，黏度增大数十倍，造成粘渣。正是由于钒钛矿冶炼的这种特殊性，渣铁黏度大，特别是炉温异常、炉况大幅度波动时尤为严重，这样在使用铁水包运输、储存铁水的过程中，极易造成铁水包包壁粘结，特别是铁水包包壁上部结盖严重。导致铁水包使用寿命短，而且在小修勾掉结盖时损坏大量的壁砖，一般损坏6-14层砖，有的更多。所以铁水包砌筑成本高，小修劳动强度大，工作环境差，铁水包周转紧张，不能保证高炉及时配罐和罐容，降低铁水包运行安全性。

承钢炼铁厂目前在线运行120吨铁水包有45个，100吨铁水包8个。每个铁水包大修后的正常上线次数一般为90-100次，平均95次左右。每月大约大修120吨、100吨铁水包约30-50个。每次大修120吨铁水包的平均费用约为3万元，每次小修120吨、100吨铁水包的平均费用约为2000元。正常时每个铁水包一代寿命期间有4到5次小修。炉况异常、炉温异常时每个铁水包使用10多次就整个包口结盖凝死，勾盖时包内内衬上部分就全部脱落损坏，致使铁水包修砌成本非常高。

随着钢铁行业原燃料的涨价，钢铁企业成本不断攀升，同时由于受供大于求的影响，钢铁企业的利润逐渐降低，中国的钢铁行业已经进入了微利甚至全行业亏损的地步。无论是产能释放过大还是原燃料的涨价，都是客观存在的，我们通过在内部挖出自己的潜能，创造效益，降低生铁成本，去适应市场的残酷竞争。降低铁水包砌筑成本，提高铁水包寿命是降低炼铁厂生铁成本的措施之一。经过研究和生产实践证明，采用铁水包包壁喷涂的方法能够有效降低铁水包砌筑成本，提高铁水包使用寿命，减轻职工劳动强度大，改善职工工作环境差，缓解铁水包周转紧张的局面，保证高炉及时配罐和罐容；增加铁水包运行安全性。

2  钒钛磁铁矿高炉冶炼渣铁性能

在冶炼钒钛矿的高炉中，主要是由于随着高炉内还原过程的进行，炉渣中一部分TiO2被还原生成钛的碳、氮化合物。TiC的熔点为3140±90℃，TiN的熔点为2950±50℃，远高于炉内最高温度，在高炉冶炼条件下无法熔化，钛的碳氮化合物弥散在渣铁之间，产生介于渣铁之间的物质它们通常以几微米具有极大比表面积的固相质点弥散在炉渣中和包裹在铁珠周围，使铁珠难以聚合，渣中带铁增多，黏度增大数十倍。相比之下，含钛炉渣的熔化性温度比普通炉渣高100℃左右。在冶炼普通铁矿时过热度为150℃，而冶炼钒钛磁铁矿的过热度仅为50℃。可操作范围窄，较小的温降会使炉渣的粘度急剧上升，粘附在铁沟料上越积越厚，不易清理。当使用铁水包运输、储存铁水时，由于铁水黏度大，铁水中带渣较多，漂浮在铁水上面的渣和铁极易附着在包壁上，特别是包壁上部，粘结严重，随着使用时间的推移，越积越多，越积越厚。

3  砌筑耐火砖和其他辅料理化性能要求

3.1  耐火砖理化性能要求

承钢炼铁厂目前砌筑铁水包是用的是高铝砖（GL-65）。其理化指标除了必须符合国家标准外，还应该考虑承钢钒钛磁铁矿冶炼渣铁黏稠的特点，极易粘结在砖壁上，所以对高铝砖的外形尺寸和偏差要求更加严格。目的是在铁水包砌筑时使砖壁内部勾缝均匀，表面光滑，从表观上减少铁水的粘结。

3.2  其他辅料理化性能要求

铁水包在砌筑时除了使用高铝砖之外，还使用水泥、高铝质耐火泥、有水铁钩料等辅助材料。由于钒钛磁铁矿冶炼渣铁的特殊性，除了对高铝砖的理化性能提出要求外，还要对辅料有一定的要求。只有满足了要求，才能最大限度的保证铁水包的砌筑质量。

4  铁水包专用喷涂料的性能研究

铁水包专用喷涂料是铁水包砌筑时用量较大另一种耐火材料。日常砌筑时使用这种喷涂料的目的是通过一定比例和水泥混合后做为局部填充料和包口的封口料。对高强快硬铁水包喷涂料的理化性能要求不是很高，只要求耐火度和主要化学成分符合国家标准，粒度大于3mm组成不大于5%。做为一种喷涂用的喷涂料要求就要高一些。通过研究，要想使喷涂料更好的附着在包壁上，要达到一定的强度，而且强度不能太高；粒度组成要求全部小于3mm，1-3mm的占30%，0.279-1mm占50%，小于0.279mm的占20%。所以在原来的基础上，要求供货厂家改变原来的配方，适当降低强度，减小粒度，专门做为喷涂使用。

5  铁水包喷涂试验

5.1  铁水包喷涂料的配比研究

铁水包喷涂料只作为辅料使用时，少加水泥后做为填充料和封口料。要想做为专用喷涂料使用，还必须配加一定比例的水泥，使喷涂料强度增加，凝固速度加快。通过研究和试验，按不同的比例掺混后，观察其强度和凝固速度，最后发现当喷涂料和水泥以3：1混合后，喷涂料的强度达到最好，凝固速度刚好满足要求。要想使喷涂料更好的附着在包壁上，喷涂料和水的比例也非常重要，通过大量实践反复调整配比，调整完观察效果，最后确定当喷涂料和水的比例为6：1时，效果最好。

5.2  喷涂试验

首先确定铁水包包壁喷涂高度和喷涂料厚度。通过生产中对铁水包粘结部位、粘结厚度、粘结形状等观察总结，确定喷涂高度在10层砖高度（从包口向下）最为合适。喷涂厚度初步确定为20-30 mm，后根据实际情况再调整喷涂厚度，最后确定适合喷涂厚度。

因为是尝试性生产试验，所以从外厂借了喷涂机一台，并确定喷涂人员进行培训，制定了喷涂操作标准，确定了相关科室和试验工段人员的职责。

第一阶段（2011年9月22日-9月30日）

此阶段共计喷涂大修罐17个，小俢罐58个。喷涂厚度15mm—20mm；喷涂高度800mm—1000mm。其中两个没有掉砖，部分掉3—4层左右，3个掉砖7层，以前勾盖时基本在10-12层。

第二阶段（2011年10月1日-10月10日）

2011年10月1日以后以后喷涂厚度约35-40mm，喷涂高度1000mm。对下线的铁水包进行统计，效果明显，在小修勾盖时，大部分掉砖3-4层砖，少数不掉砖，只做简单修补。

至此，通过生产实践，观察喷涂效果，确定喷涂厚度约35-40mm，喷涂高度1000mm。掉砖的原因主要是铁水包结的盖把压边全部盖住，钩盖的时候把压边和砖一起带下来，在包口以下结盖的基本没有掉砖。喷涂试验效果明显。

6  增加楔形转，提高砌筑质量

随着铁水包使用时间的延长，有的铁水包包壁钢板略有变形，而且在抹永久层时，永久层厚度略有偏差，所以在使用壁砖砌筑时，每层砖的接口出不能完全咬合。此时工人使用瓦工刀切砍，导致接口不能自然吻合，一是导致砌筑表面不平，二是部分地方空隙较大，可能导致漏铁事故。针对这种情况，特别设计了三种不同长度的楔形砖，在砌筑时针对每层砖接口的大小，选择合适的楔形砖放上，这样使每层接口完全吻合。

重新修订修包工岗位作业标准，严格要求职工按作业标准作业，并通过培训、考试等手段提高作业水平。使铁水包包壁没表面更加光滑，勾缝更加均匀。为提高铁水包包壁喷涂效果创造了条件。

7  实施效果

2011年10月11日，正式进行实际生产实践。由于喷涂后，勾盖时砖损坏大量减少，所以小修处理的时间也大大减少，从原来小修一次50-80分钟减少到10-40分钟，提高了修包的效率，增加了小修次数，小修次数由原来的平均4.5次增加到了6.3次，缓解了铁水包周转的紧张局面，保证高炉及时配包和包容，保证铁水包在运输、储存铁水过程中的安全性。每个铁水包的大修费用大幅度降低，取了了较大的经济效益。

另外，由于喷涂后小修次数减少，小修强度降低，所以减轻了修包人员的劳动强度；原来在没喷涂前，小修之前长时间强制通风冷却，人员进入铁水包内部修砌，喷涂以后，大部分在铁水包包口就能处理，大大改善了职工的工作环境。