維蘇威（Vesuvius）公司的Paladugu Srinivasa Rao等人在UNITECR2025會(huì)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(yīng)用研究結(jié)果。編譯如下：

對(duì)鋼鐵產(chǎn)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(kuò)大生鐵產(chǎn)量，滿足市場需求。當(dāng)前趨勢要求采用先進(jìn)的炮泥（THC），以應(yīng)對(duì)極端的運(yùn)行條件，包括高鼓風(fēng)量、高爐頂壓力以及快速出鐵速率。炮泥是一種關(guān)鍵的耐火材料，可確保大型高爐平穩(wěn)高效地運(yùn)行：它能實(shí)現(xiàn)鐵水和爐渣的可控出鐵，同時(shí)承受極端的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)侵蝕。為實(shí)現(xiàn)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(guān)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(biāo)記為AS、AA、AB和AC，其中AS為常規(guī)添加劑，用作對(duì)比；AA、AB和AC為三種特種添加劑。利用MasterSizer 2000粒度分析儀對(duì)添加劑的粒度分布（PSD）進(jìn)行了分析，結(jié)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(xì)，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(jié)果如表1所示。與其他添加劑相比，添加劑AA含有相對(duì)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(jié)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(jié)合劑。其中結(jié)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(duì)炮泥性能的影響，AS為對(duì)比材料。所有原料在實(shí)驗(yàn)室攪拌機(jī)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(duì)所制備試樣的擠出特性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。試樣在200～1450 ℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理，測定不同溫度熱處理后試樣的常溫耐壓強(qiáng)度。采用感應(yīng)爐動(dòng)態(tài)侵蝕試驗(yàn)法對(duì)炮泥試樣的侵蝕行為進(jìn)行了評(píng)估。在試驗(yàn)前，所有試樣均在還原性氣氛下于1 000 ℃預(yù)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(shí)地模擬實(shí)際運(yùn)行工況。試驗(yàn)后測量侵蝕深度，計(jì)算侵蝕指數(shù)，以添加AS試樣的侵蝕指數(shù)作為參考值（其值為100）。

2.試驗(yàn)結(jié)果

試樣的擠出壓力研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在為期4周的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，所有試樣均呈現(xiàn)出相似的變化趨勢。然而，在第1周至第4周時(shí)間范圍內(nèi)，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(duì)材料在高溫下的機(jī)械強(qiáng)度產(chǎn)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(qiáng)度值均保持相對(duì)穩(wěn)定，其中200和650 ℃時(shí)的常溫耐壓強(qiáng)度值約為8～12 MPa，而在1 000 ℃時(shí)則達(dá)到約15 MPa。1 450 ℃燒后，觀察到四種試樣的機(jī)械強(qiáng)度增大，但是出現(xiàn)了明顯差異，其中，添加AB試樣的常溫耐壓強(qiáng)度最高；添加AS和AA試樣的常溫耐壓強(qiáng)度相似，次之；添加AC試樣的常溫耐壓強(qiáng)度最低。1 450 ℃燒后AB試樣的常溫耐壓強(qiáng)度最高可能是因?yàn)楦邷匦孪嗟男纬梢约盁Y(jié)過程中所引發(fā)的相應(yīng)微觀結(jié)構(gòu)變化。

感應(yīng)爐動(dòng)態(tài)侵蝕試驗(yàn)結(jié)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?yàn)椋篈S<AC<AA<AB。添加AB的試樣具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)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(jié)論

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