铁沟用再生浇注料和捣打料钢铁标准网.docx

1、铁沟用再生浇注料和捣打料钢铁标准网出铁沟用再生浇注料和捣打料 行业标准编制说明出铁沟用再生浇注料和捣打料行业标准起草小组2012年8月行业标准编制说明目前，我国钢铁和耐火材料的产量均居世界首位，钢铁工业吨钢（铁）耐火材料消耗虽由上世纪80年代的60kg/t降低到现在的2025kg/t，但与世界先进水平存在巨大差距，如日本单耗小于5kg/t。除了工艺技术装备等客观原因外，用后耐火材料再生利用比例低、缺乏相应再生利用技术标准来进行规范和引导也是造成耐火材料单耗难以进一步降低的一个影响因素。大量废弃耐火材料的简单处理不仅污染环境，而且浪费资源；如果回收利用，又存在各种各样的质量问题与担忧。如何利用废

2、弃耐火材料、对产品加以规范化生产，同时又不影响产品的使用性能和寿命，是钢铁用户最关心的问题；而耐火材料行业在大力发展循环经济、鼓励资源节约利用的形势下，如何利用政策优势，增加再生资源的利用价值，制定相应的技术标准就至关重要。1、 工作简要过程、任务来源、主要参与单位和工作成员2011年11月工业和信息化部以工信厅科201268号下达出铁沟用再生浇注料和捣打料标准计划，项目号为2012-0067T-YB。在接到该标准修订任务后，成立了铁沟用再生浇注料和捣打料标准制订工作小组，制定了工作计划，立即进行资料的查阅，并收集使用单位的意见。本标准的此次制订参照了YB/T4126-2005高炉出铁沟浇注料

3、冶金行业标准以及国内武钢、首钢、宝钢、洛阳耐火材料研究院等钢铁企业与耐火材料企业近几年所使用或生产产品的实际技术指标，在此基础上编制了铁沟用再生浇注料和捣打料标准征求意见稿。该标准是按照GB/T1.1-2000标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则要求编写的。2、标准化对象简要情况及制修订标准的原则1）标准化对象简要情况.产品的主要品种、产量及生产厂家产品的主要品种分再生浇注料、再生捣打料以及再生沟泥三大类。其中再生浇注料有用于主沟和渣沟之分，主沟再生浇注料有少量应用，但很少报道，主要原因在于主沟安全要求高，一般主沟是按吨铁承包经营，所以使用公司并不关心是否使用再生原料；只有小型高炉的承

4、包单位为了减少成本压力，使用较好的再生原料来生产中、小型高炉的主沟浇注料产品；国内使用渣沟再生浇注料的情况宝钢、首钢、武钢都有报道，效果也较好。国内B钢厂下属实业公司专门回收铁厂的废弃耐火材料，出铁沟系统耐火材料每年回收量在1500吨，主要用于生产再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥；B钢厂耐火材料公司设有资源回收部门专门回收该厂废弃耐火材料，每年在1万吨左右。A钢综合开发公司专门从事该厂废弃材料的回收利用，并投产了废弃耐火材料综合回收利用的工厂进行处理，年回收废弃耐火材料达10万吨以上，部分用于生产再生浇注料、再生捣打料。再生捣打料主要用于铁沟、支沟和残铁沟的砌筑与维护；再生沟泥用于铁沟、渣沟的

5、维护及部分渣铁罐车的维护。国内各大钢厂也有关于耐火材料回收利用的相关报道。以A、B两个钢厂的情况推算，全国仅高炉废弃铁沟用耐火材料应在5万吨以上，利用价值可观。.产品的主要用途和质量情况产品主要用途：再生浇注料、再生捣打料及再生沟泥主要供高炉出铁沟的砌筑和维护使用，少数铁厂也用来作为铁水包、鱼雷管、混铁炉的修补材料。再生浇注料的质量情况：再生渣沟浇注料的成份要求中Al2O353%，SiC + C17%， CaO1.5%；11024h烘干后体积密度2.40g/cm3，14503h烧后体积密度2.35g/cm3，11024h烘干后耐压强度20MPa，14503h烧后耐压强度35Mpa，14503h

6、线变化率仍然保持在0.5%；适用于所有高炉的渣沟或残铁沟。再生铁沟浇注料的成份要求中Al2O360%，SiC + C16%，CaO1.5%，11024h烘干后体积密度2.70g/cm3，14503h烧后体积密度2.65g/cm3，14503h烧后线变化率仍然保持在0.5%，11024h烘干后耐压强度25MPa，14503h烧后耐压强度35MPa；适用于炉容1000m3以下的的小型高炉主沟或支铁沟。再生捣打料的质量情况：再生捣打料的成份要求中Al2O355%，SiC + C12%；11024h烘干后体积密度2.40g/cm3，14503h烧后体积密度2.35g/cm3，14503h烧后线变化率仍

7、然保持在0.5%，11024h烘干后耐压强度15MPa，14503h烧后耐压强度20MPa。适用于高炉支铁沟或渣沟、残铁沟的维护。再生沟泥的质量情况：再生沟泥的成份要求中Al2O335%，SiC + C5%；11024h烘干后体积密度1.85g/cm3，14503h烧后体积密度1.90g/cm3，11024h烘干后耐压强度5MPa，14503h烧后耐压强度15MPa。适用于高炉的铁沟、渣沟维护。2）制修订标准的原则（1）制修订标准的依据或理由随着耐火材料技术的发展，多数钢铁行业对高炉出铁系统耐火材料实行吨铁总承包制度，要求一方面满足炼铁生产需要，另外一方面需要降低生产成本。在此情况下，多数耐火

8、材料生产企业一方面利用技术进步追求高炉出铁沟的长寿低消耗，另外也希望进行废弃耐火材料的回收与安全利用，以降低成本。国外日本与法国企业早就进行了废弃耐火材料的研究与利用工作，但各国在废弃耐火材料的质量要求方面尚无统一的规定标准，我国的废弃耐火材料产量已接近上百万吨的规模，但大多数都是企业回收自产自销，少数进入市场流通。随着废弃耐火材料利用技术的进步，为了积极响应建设两型社会的方针，本着节约资源，减少浪费，充分利用国家政策，规范和提高废弃耐火材料的利用水平，有必要制订出铁沟再生耐火材料的国家行业标准。（2）制修订标准的原则结合国情，充分考虑国内不同炉容高炉的耐火材料使用现状，最大限度利用好废弃耐火

9、材料资源的原则。优先向国外先进技术靠拢和指导废弃耐火材料合理安全使用的发展方向的原则。适当分开档次，尽量扩大使用面的原则。根据产品使用部位不同进行分类，考虑不同用户需求的原则。3、采用标准的情况本标准没有统一的国际标准可以采用，国内仅有出铁沟耐火材料（YB/T4126-2005）的行业标准；日本、韩国、德国等国的出铁沟耐火材料标准也各不相同；近年国内外大型出铁沟开始分渣线、铁线浇注料复合浇注主沟，寿命大幅度提高。与之对应，我国采用分渣线、铁线浇注后，废弃耐火材料的组成和成份也有变化，且波动较大。有关材料的性能组成情况见表12。表1 国内外铁沟、渣沟浇注料的组成与性能表2 国内外铁沟、渣沟捣打料

10、的组成与性能从国内外有报道的资料看，再生浇注料和再生捣打料的组成与性能指标根据其使用部位不同要求不一样。铁沟再生浇注料的氧化铝含量相对较高，而渣沟的碳化硅含量相对较高些。4、标准的主要内容确定的论据1）化学成分的确定再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥中的Al2O3、SiC+C、CaO的化学分析事关材料的品质与性能，必须列入常规分析检验。（1）再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥中的Al2O3是材料的主要骨料与细粉选择的判断依据，必须作为标准的主要内容。（2）SiC+C：在出铁沟耐火材料中，SiC+C的含量高低决定了材料的抗渣性能与抗侵蚀性能，其含量高，必将影响其耐用性能。（3）CaO：CaO主要由废

11、弃耐火材料中的渣和水泥结合剂带入，CaO高，再生耐火材料的高温性能变差，必须严格控制。高炉出铁沟用再生耐火材料的成份限定必须考虑两个因素：一是与原有行业标准的继承与相容性；另一方面就是需要考虑采用再生原料后产品使用的安全性。再生渣沟浇注料的成份要求中Al2O353%，SiC + C17%，主要考虑到再生原料的杂质影响，因此将氧化铝的要求适度提高，以提高渣沟浇注料的档次，考虑到再生原料中含有CaO，且局部附着的渣成份中氧化钙含量也很高，因此对再生渣沟浇注料中CaO限定1.5%；根据分析：加入2%水泥的渣沟再生浇注料变形0.60%时的荷重软化温度为 1640；加入3%水泥的渣沟再生浇注料变形0.6

12、0%时的荷重软化温度为1621；加入5%水泥的渣沟再生浇注料变形0.60%时的荷重软化温度为1492；加入7%水泥的渣沟浇注料变形0.60%时的荷重软化温度为1454。水泥加入量大，带入CaO量增加，高温性能变差；铁水与液态高炉渣的温度可以达到1400左右，因此必须限定氧化钙的总含量，以控制材料的有害杂质含量。再生铁沟浇注料的成份要求中Al2O360%，SiC + C16%，主要考虑到铁沟浇注料的应用范围，再生铁沟浇注料一般推荐在1500M3以下的主沟或支铁沟使用，因此氧化铝、SiC + C的要求没有变化，考虑到再生原料中含有CaO，铁沟可能为储铁式主沟，因此再生铁沟浇注料中CaO限定1.5%

13、，以控制材料的有害杂质含量，保持其具有良好的高温性能，能够满足承载高温铁水的要求。根据分析：加入3%水泥的铁沟再生浇注料变形0.60%时的荷重软化温度为 1670；加入5%水泥的铁沟再生浇注料变形0.60%时的荷重软化温度为1487；加入7%水泥的铁沟再生浇注料变形0.60%时的荷重软化温度为 1454。水泥加入量增加也相应导致CaO量增加，高温性能变差；因此控制CaO量含量也利于控制性能变化。再生捣打料的成份要求中Al2O355%，SiC + C12%，主要考虑到其用于铁沟、渣沟垫沟或捣打成型的应用范围，参考了洛阳耐火材料研究院以及国内相关厂家对氧化铝、SiC + C的要求指标。洛阳耐火材料

14、研究院生产的铁沟用捣打料成份要求中Al2O358%，SiC + C12%；韩国、日本有些资料报道的铁沟用捣打料成份要求中Al2O355%。再生沟泥的成份要求中Al2O335%，SiC + C5%，主要考虑到其用于一般的维护铺沟泥与局部修补使用，要求条件不高，对于再生原料可以大量回用的因素。2）物理特性的确定再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥用于高炉出铁沟的砌筑与维护，能够承受高温渣与铁水的冲刷、磨损与侵蚀，因此需要有合适的体积密度、常温与高温烧后耐压强度、高温烧后线变化率。（1）体积密度：再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥都是由骨料及细粉组成的，紧密堆积才能获得较高的体积密度，才可能满足再生材料耐

15、磨损耐冲刷的需求；同时体积密度的高低与原材料的品位高低有关，原材料品位高、性能好，体积密度大，因此再生耐火材料的体积密度必须得到控制，而且要列入常规检验。（2）耐压强度：耐压强度是再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥常温或烧后连结牢固强度的表征，是一个冷态强度的综合反映。只有常温下结合性能好或高温烧结性能好，其耐压强度才可能较高，这些再生耐火材料才可能满足高温铁水或液态渣的冲刷磨损。因此，必须将其纳入常规试验检验。（3）烧后线变化率：烧后线变化率是再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥烧后体积稳定性好坏的一个重要指标，线变化率小，表明砌筑好的炉衬高温外形变化小，可以维持稳定的结构特征，才可能满足生产与使

16、用的需求。因此，必须将其纳入常规试验检验。表3 高炉出铁沟浇注料YB/T4126-2005的技术要求项目指标ASC-1ASC-2ASC-3ASC-4ASC-5ASC-6Al2O3，wt%，705360484860SiC+C，wt%，122516101710体积密度/(g/cm3，)11024h2.902.802.702.402.402.7014503h2.852.752.652.352.352.65加热永久线变化（14503h），%0.30.30.50.50.50.5常温抗压强度，MPa，11024h20182015152014503h302540303040使用部位铁线渣线主沟铁沟渣沟摆动流

17、槽 如表3，行业标准YB/T4126-2005对高炉出铁沟浇注料的组成与性能提出了要求；但从废弃资源的利用看，废弃耐火材料成份变化范围太大，原有的行业标准对于杂质含量没有限制；一旦废弃材料用于大高炉主沟，存在安全隐患，大高炉主沟哪怕存在一个局部的破坏，就可能造成上万吨的铁水穿漏引发特大事故。因此，沿用YB/T4126-2005对于再生耐火材料的利用存在局限性，且其对捣打料、沟泥没有规范，使用存在一定的技术风险。因此，考虑将国内外有关铁沟浇注料的技术指标进行对比，并考虑生产厂家的意见，重新确定抗压强度、化学成分的控制范围，同时界定高温性能指标，以使得标准有实际的控制意义。3）检验方法标准确定 再

18、生浇注料、再生捣打料、再生沟泥的化学成份检验的方法多采用国家标准或冶金行业标准，具体的使用情况为：化学元素如Al2O3、SiC 、 C、CaO等常规元素分析，大多数厂矿采用化学分析方法，近年来一些大型厂矿从国外引进了先进的X荧光分析仪可快速分析检验。（1）再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥的化学成份检验方法：依据：中华人民共和国国家标准GB/T6900-2006铝硅系耐火材料化学分析方法；GB/T13245-1991含碳耐火材料化学分析方法 燃烧重量法测定总碳量；GB/T16555.1-1996碳化硅耐火材料化学分析方法吸收重量法测定碳化硅量；GB/T6900-2006铝硅系耐火材料化学分析方法

19、火焰法测定氧化钙量。Al2O3的测定采用乙酸锌返滴定EDTA容量法1) 原理试样用混合熔剂熔融，稀盐酸浸取，氢氧化钠分离铁、钛、锆后，加过量EDTA标准溶液，在弱酸性溶液中与铝络合，用二甲酚橙作指示剂，用乙酸锌标准滴定溶液回滴过量的EDTA，借以求得氧化铝的量。2）试剂混合熔剂、氢氧化钠溶液、六次甲基四胺缓冲溶液、盐酸、氨水、氧化铝标准溶液、乙酸锌标准滴定溶液、EDTA标准溶液、酚酞溶液、二甲酚橙指示剂溶液、溴酚蓝指示剂溶液。3）试料量称取0.5g试料，精确至0.1mg。4）测定（a） 将试料置于盛有4g混合熔剂的铂坩埚中，混匀，再覆盖1g混合熔剂，盖上坩埚盖，置于800900高温炉中，升温至

20、10001100熔融。（b） 将坩埚放入盛有煮沸的含30ml盐酸和50ml水的200ml烧杯中，加热浸出熔融物至溶液清亮，用水洗出坩埚冷至室温，移入250ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。（c） 用吸量管移取50ml试液于200ml容量瓶中，稀释至约150ml，加12滴酚酞溶液，用氢氧化钠溶液中和至试液恰呈红色后再过量8ml，在6070水浴保温30min，取下，冷至室温，用水稀释至刻度，混匀，放置10min，用中速滤纸干过滤，滤液用干烧杯承接，弃去最初1520ml滤液。（d） 用吸量管移取100ml滤液，加入2040ml EDTA标准溶液，用盐酸溶液中和溶液至红色消失，并过量4滴使其酸化，加

21、入1滴溴酚蓝指示剂溶液，用氨水调至溶液由黄变蓝，加热煮沸510min，取下，冷至室温，加15ml六次甲基四胺缓冲溶液，34滴二甲酚橙指示剂溶液，以乙酸锌标准滴定溶液滴定至试液由黄色变为紫红色为终点。（e） 计算Al2O3量用质量分数w（Al2O3）计，数值以表示，按下式计算：式中CEDTA标准溶液浓度的准确数值，单位为mol/L；V1加入EDTA标准溶液体积的数值，单位为ml；V2回滴过量EDTA标准溶液所用乙酸锌标准滴定溶液体积的数值，单位为ml；K乙酸锌标准滴定溶液换算成EDTA标准溶液EDGT的系数；MAl2O3的摩尔质量的数值，单位为g/mol；m1试料的质量的数值，单位为g。氧化钙的

22、测定采用EDTA容量法1）原理试样用混合熔剂熔融，稀盐酸浸取，用氨水分离铁、铝、钛等干扰元素后，取部分滤液，用三乙醇胺掩蔽干扰，加氢氧化钠使试液pH13，以钙指示剂指示，用EDTA标准溶液滴定氧化钙量。2）试剂混合熔剂、盐酸、氢氧化钠溶液、氨水、氯化铵饱和溶液、甲基红溶液、硝酸铵溶液、三乙醇胺溶液、氧化钙标准溶液、EDTA标准溶液、钙指示剂。3）试料量称取0.25g试料，精确至0.1mg。4）测定（a） 将试料置于盛有23g混合熔剂的铂坩埚中，混匀，再覆盖12g混合熔剂，盖上坩埚盖，置于800900高温炉中，升温至10001100熔融。（b） 将坩埚放入盛有煮沸的含30ml盐酸和50ml水的2

23、00ml烧杯中，加热浸出熔融物至溶液清亮，用水洗出坩埚冷至室温，移入250ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。（c） 用吸量管移取50ml试液于200ml烧杯中，加入50ml水，10ml饱和氯化铵溶液，加热煮沸，加12滴甲基红试剂，在搅拌下滴加氨水至溶液呈黄色后，过加12滴，加热至刚沸，取下，静置片刻，待沉淀沉降后立即用中速或快速滤纸过滤于400ml烧杯中，用热硝酸铵溶液充分洗涤烧杯和沉淀，冷至室温，然后加水至约250ml，加5ml三乙醇胺溶液，20ml氢氧化钠溶液及少量钙指示剂，以EDTA标准滴定溶液滴定至试液由红色变为纯蓝色为终点。5）计算氧化钙量用质量分数w（CaO）计，数值以表示，按下

24、式计算：式中C（EDTA）EDTA标准溶液浓度的准确数值，单位为mol/L；MCaO的摩尔质量的数值，单位为g/mol；V滴定时所用EDTA标准滴定溶液体积的数值，单位为ml；V0滴定空白所用EDTA标准滴定溶液体积的数值，单位为ml；m1分取试料质量的数值，单位为g。碳化硅的分析采用吸收重量法测定1）方法试料在750氧气流中加热，游离碳氧化成二氧化碳，用装有碱石棉的吸收管吸收后称量，由吸收管的增重计算试料游离碳量。另取一份试料加上助熔剂后在1050氧气流中加热，各种化学形态的碳全部氧化成二氧化碳，按类似方法吸收、称重并计算出试料总碳量。由总碳量与游离碳量之差乘以碳化硅对碳的换算系数得出碳化硅

25、量。2）分析步骤（a） 试料游离碳的测定称取11.5g试料，精确至0.0001g，总碳的测定称取0.10.15g试料，精确至0.0001g。各称取两份试料进行测定。（b） 空白试验对每批硼酸铅应进行二次空白试验，以二次试验中吸收管增重的平均值作为使用该批硼酸铅为助熔剂测定总碳量的空白值。（c） 校正试验随同试样分析同类标准样品。（d）测定游离碳的测定:吸收管的恒量：将炉温设定为750，通电升温。开通除硫除水管、吸收管和氧气，调节减压阀使氧气流量为40ml/min。恒温后吸收20min。关闭并取下吸收管，用绸布擦净，置于干燥器中冷至室温后称量。如此反复吸收和称量，直至前后两次称量之差不大于0.0

26、002g。试料的测定：接入吸收管并开通活塞，从瓷管进气端用长钩将均匀载有试料的瓷舟推入高温区并立即塞紧塞子，30min后关闭并取下吸收管，用绸布擦净，置于干燥器中冷至室温后称量。总碳的测定:吸收管的恒量：同上，只是炉温改为1050，氧气流量改为80ml/min。试料的测定：接入吸收管并开通活塞，将试料均匀铺在瓷舟内，覆盖2g硼酸铅后从瓷管进气端用长钩推入高温区并立即塞紧塞子。20min后关闭并取下吸收管，用绸布擦净，置于干燥器中冷至室温后称量。3) 分析结果的表达试料游离碳、总碳和碳化硅的质量百分数分别以CF、CT、和SiC表示，按下式计算：式中m2吸收管与二氧化碳的质量g；m1吸收管的质量g

27、；m0测定总碳量的空白值g；m试料的质量g；0.2729二氧化碳换算成碳的系数3.338碳换算成碳化硅的系数。总碳量采用燃烧重量法测定1）方法 分析试样与适当的助熔剂，在氧气流中经高温燃烧，分解生成的碳定量转化为二氧化碳，用碱石棉吸收，根据吸收剂的增重量计算总碳含量。2）分析步骤（a） 测定数量分析时应称取2分试样进行测定，取其平均值。（b） 试样量称取0.1g试样，精确到0.0001g。（c） 空白试验称取1.5g氧化铜三份于瓷舟中，测定空白量，取平均值。（d） 测定连接好净化系统和燃烧系统，通氧5min，以排除空气，然后再连接吸收系统，检查整个系统的气密性，直到每一部分不漏气，然后开始通电

28、升温。当炉温升到1200时，氧气流速保持120140泡/min，40min后切断氧气，关闭全部活塞，取下吸收管，用绸布擦净置于干燥器中，冷至室温称量，反复进行到吸收管两次称量之差不超过0.2mg为止。将试样均匀的置于瓷舟中，覆盖1.5g氧化铜，将瓷舟送入瓷管的最高温处，塞好塞子，将吸收系统的活塞全部打开，保持氧气流速为120140泡/min，使试样充分燃烧，分解，吸收40min。关闭全部活塞，取下吸收管，用绸布擦净置于干燥器中，冷至室温称量。3）分析结果的表达按下式计算总碳的含量：式中m1碱石棉吸收二氧化碳后的增重量g；m2空白量g；m0称样量g；0.2729二氧化碳换算成碳的系适用范围：本标

29、准适用于再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥中Al2O3、SiC 、 C、CaO等元素的分析。（2）物理特性检验：体积密度试验: 再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥通常以其体积密度来衡量其用原材料的好坏，控制其致密度。根据GB/T 2997-2000致密耐火浇注料显气孔率和体积密度试验方法，其具体如下：试样振动成型，试样大小为40mm40mm160mm，试样振动或捣打成型，在钢模具内经过24h固化脱模，110下干燥24h，在1450下进行烧成实验，保温3h。通过抽真空方法测试了材料的气孔率和体积密度，结果按照如下公式进行计算。体积密度=干燥重量100/（饱和重量-浮重量）测定3个试样，求出平均值，作

30、为该批样品的体积密度。耐压强度试验：通常以再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥的耐压强度来衡量其力学性能的好坏，判断其耐冲刷、磨损性能的好坏。根据GB/T5072.2-2008耐火材料常温耐压强度试验方法，其具体如下：试样振动成型，试样大小为40mm40mm160mm，试样振动或捣打成型，在钢模具内经过24h固化脱模，110下干燥24h，在1450下进行烧成实验，保温3h。试样以1.00.1MPa/s的速度加压，压到试样破碎时记录最大载荷，按照如下公式进行计算结果：常温耐压强度= Fmax/A0Fmax最大载荷，单位为牛顿（N）；A0试样受压面初始截面积，单位为平方毫米（mm2）；常温耐压强度，单位为兆帕（MPa）.测定3个试样，求出平均值，作为该批样品的常温耐压强度。线变化率检验：再生浇注料、再生捣打料、再生沟泥的线变化率指标作为评价其高温下体积稳定性好坏的重要指标，测定方法为GB/T 5988-2007致密耐火浇注料线变化率试验方法，其具体如下：试样振动成型，试样大小为40mm40mm160mm，试样振动或捣打成型，在钢模具内经过24h固化脱模，110下干燥24h，在1450下进行烧成实验，保温3h。1200前按照46/min升温，12001450按照24/min升温，对应测量4