維蘇威（Vesuvius）公司的Paladugu Srinivasa Rao等人在UNITECR2025會議上發(fā)表了一篇文章，介紹了該公司在特大型高爐炮泥用新添加劑方面的應用研究結果。編譯如下：

對鋼鐵產量日益增長的需求促使大型鋼鐵企業(yè)建造超大型高爐，以擴大生鐵產量，滿足市場需求。當前趨勢要求采用先進的炮泥（THC），以應對極端的運行條件，包括高鼓風量、高爐頂壓力以及快速出鐵速率。炮泥是一種關鍵的耐火材料，可確保大型高爐平穩(wěn)高效地運行：它能實現鐵水和爐渣的可控出鐵，同時承受極端的熱應力、機械應力和化學侵蝕。為實現上述功能，在大型和特大型高爐炮泥（THC）的配方中，添加劑發(fā)揮著至關重要的作用。為此，維蘇威公司探討了炮泥配方中各類添加劑的作用，尤其著重于研究新一代添加劑。

1. 材料與方法

在本研究中，采用四種不同的添加劑，分別標記為AS、AA、AB和AC，其中AS為常規(guī)添加劑，用作對比；AA、AB和AC為三種特種添加劑。利用MasterSizer 2000粒度分析儀對添加劑的粒度分布（PSD）進行了分析，結果如圖1所示。從圖1可以看出，常規(guī)添加劑（AS）的粒度明顯更細，其d10、d50和d90值均低于特殊添加劑。在這些特殊添加劑中，添加劑AC的粒度分布最寬，表明其粒度范圍更廣。此外，利用XRD分析了四種添加劑的相組成，結果如表1所示。與其他添加劑相比，添加劑AA含有相對較高的氮化硅（Si3N4)；除了氮化硅外，添加劑AB還含有較高含量的金屬硅（Si），添加劑AC還含有一定量的金屬硅和碳化硅（SiC）。

圖1  添加劑的粒度分布結果

本研究制備的炮泥試樣是由礬土熟料骨料、塑性黏土、焦炭、其他含碳材料、添加劑等組成，以煤焦油為結合劑。其中結合劑添加量為9.5%，其他成分含量為90.5%，四種添加劑的添加量相同，研究不同添加劑對炮泥性能的影響，AS為對比材料。所有原料在實驗室攪拌機中混合均勻，制備成φ50 mm×50 mm的圓柱形試樣以及160 mm×40 mm×40 mm的條狀試樣。首先對所制備試樣的擠出特性進行了評價。試樣在200～1450 ℃的溫度范圍內進行熱處理，測定不同溫度熱處理后試樣的常溫耐壓強度。采用感應爐動態(tài)侵蝕試驗法對炮泥試樣的侵蝕行為進行了評估。在試驗前，所有試樣均在還原性氣氛下于1 000 ℃預燒3 h。然后將試樣浸入到鐵水和熔融高爐爐渣中，以便更真實地模擬實際運行工況。試驗后測量侵蝕深度，計算侵蝕指數，以添加AS試樣的侵蝕指數作為參考值（其值為100）。

2.試驗結果

試樣的擠出壓力研究結果發(fā)現，在為期4周的試驗時間內，所有試樣均呈現出相似的變化趨勢。然而，在第1周至第4周時間范圍內，添加AS和AC炮泥的擠出壓力值均略低于其他兩種配方。

在炮泥配方中加入多種特殊添加劑，對材料在高溫下的機械強度產生了顯著影響。在較低溫度（如200、650和1 000 ℃）下，四種配方試樣的常溫耐壓強度值均保持相對穩(wěn)定，其中200和650 ℃時的常溫耐壓強度值約為8～12 MPa，而在1 000 ℃時則達到約15 MPa。1 450 ℃燒后，觀察到四種試樣的機械強度增大，但是出現了明顯差異，其中，添加AB試樣的常溫耐壓強度最高；添加AS和AA試樣的常溫耐壓強度相似，次之；添加AC試樣的常溫耐壓強度最低。1 450 ℃燒后AB試樣的常溫耐壓強度最高可能是因為高溫新相的形成以及燒結過程中所引發(fā)的相應微觀結構變化。

感應爐動態(tài)侵蝕試驗結果顯示，試樣的抗侵蝕性能隨添加劑中的Si3N4相含量以及金屬硅含量的變化而有所不同?？骨治g性能的排序為：AS<AC<AA<AB。添加AB的試樣具有優(yōu)異的機械強度和抗侵蝕能力，可能歸因于含有較高含量的氮化硅和金屬硅。

3.結論

上述研究發(fā)現，新型特殊添加劑可以改善高爐炮泥的抗侵蝕性能和機械性能。但特殊添加劑的使用，需要取決于高爐的具體運行條件與需求。當需要更高機械強度和抗侵蝕性能時，宜選用AB型；而對機械強度要求較低的高爐，則更適合選用AC型。