摘 要：针对高炉出铁沟长寿化的要求，考虑到中小高炉出铁间隔时间短的特点。本研究采用自行开发的出铁沟快烘浇注料，整体浇注高炉出铁沟，并将出铁主沟设计改造为储铁式结构；撇渣器采用整体浇注施工，过梁优化设计为活动预制件，可随时更换。大幅度延长了高炉出铁沟寿命，极大改善了出铁场作业环境条件。
关键词： 出铁沟，设计，施工
1. 前言
现在大中型高炉出铁沟已普遍使用优质的Al2O3-SiC-C质低水泥浇注料。因为浇注料的体积密度高，相对于同材质的铁沟捣打料，浇注料则更耐冲刷，因而使用寿命更长。但容积为700m³以下的中小型高炉一般设计为单个出铁口，因此不可能保证一般浇注料施工所需要的养护、烘烤时间。所以，单铁口出铁沟的高炉普遍采用免烘烤捣打料或铁沟预制件作为铁沟工作内衬，然而使用寿命较短，一般主铁沟通铁量在5-10万吨；造成出铁沟修补过于频繁，材料消耗量大，直接影响高炉正常出铁，且炉前工人劳动强度太大，高热和脏乱的环境又造成出铁现场很多不安全的因素。
针对高炉出铁沟长寿化新技术改造的发展要求，经多方面综合设计和论证，我们用大高炉出铁沟浇注料作为中小高炉铁沟长寿的突破口，同时兼顾中小高炉出铁间隔时间短的特点，使铁沟浇注料能在尽可能短时间内施工、烘烤和使用。为此我们开发研制出铁沟快烘浇注料，整体浇注高炉出铁沟。
2. 出铁沟设计与施工
2.1主沟设计为储铁式铁沟，便于铁渣分离。沟深的理想尺寸是1200-1900mm；沟壁浇注工作层（落铁点区域前4m为1100mm,其它部位为1000mm,）保证沟底浇注厚度大于700mm以上。铁沟浇注料中富含SiC和C，导热系数较高，为防止外壳钢板受浇注工作层热传导而出现膨胀变形，预留排气孔，钢板内壁粘贴厚20mm纤维板隔热材料。确保主沟落铁点区域总宽2800mm。主沟其它区域总宽2600 mm.。
2.2将撇渣器设计成单撇渣器，挡渣大梁设计为更换式竖梁（预制件）。既降低成本，又可使出铁场干净、整洁。更换式竖梁提前预制烘烤处理，便于更换，不会影响正常出铁。撇渣器的外壳必须是厚15--20mm的钢板焊制而成并预留排气孔；尺寸：长2800mm×宽2500mm×高1800mm。
2.3支沟尺寸不需要变动，在施工时要在钢板内壁上贴硅酸铝纤维毡。
3. 铁沟（施工模具）设计
3.1主沟模具尺寸：上宽600mm，下宽450mm，深300mm至900mm。坡度3-5%，沟底浇注工作层厚度700—800mm。
3.2撇渣器：钢结构外壳安放到规定标高，在内侧和底部砌114 mm厚特级粘土砖，残铁口周围不准砌，撇渣器活动竖梁制成预制件后直接提供到现场使用。
3.3支沟模具尺寸要求：上宽300mm，下宽 200mm，深300mm。沟壁浇注宽度为450mm,沟底浇注厚度保持600mm。
3.4撇渣器残铁口根据撇渣器铁水通道底标高确定， 残铁沟采用浇注料或免烘烤捣打料。
3.5渣沟设计为1条，具体位置在撇渣器接口之前500 mm。沟口的标和宽度施工时现场确定；比撇渣器出铁口标高高80-100 mm。
4. 高炉出铁沟快烘浇注料性能指标
高炉出铁沟快烘浇注料的性能指标见表1。
表1 高炉出铁沟快烘浇注料性能指标
项目 GCJ-75主沟料 GPJ-75撇渣器料 GCJ-65支沟料
化学组成（w）/% Al2O3 ≥75 ≥75 ≥65
SiC+C ≥20 ≥25 ≥18
体积密度/(g•cm-3) 110℃×24h 3.0 2.95 2.75
1500℃×3h 2.95 2.90 2.70
耐压强度/MPa 110℃×24h ≥35 ≥38 ≥30
1500℃×3h ≥45 ≥50 ≥35
抗折强度/MPa 110℃×24h ≥5 ≥5.5 ≥4
1500℃×3h ≥7 ≥8.5 ≥6
永久线变化/％ 1500℃×3h 0~0.2 0~0.2 0~0.15
5、施工前准备
5.1技术准备（铁沟及模具图纸，测量数据等）
5.2施工人员准备（28-30人）
5.3材料及工具准备：根据材料预算，编制材料供料计划，并根据现场平面位置，视工程进度分批组织进料，配备齐全各种施工用工具，根据甲方要求计划进度到达现场。
5.4施工机械准备：
ａ．施工现场垂直运输工具主要采用车间天车。
b．浇注料施工采用2台750型强制式搅拌机。1台500型强制式搅拌机。
c．材料运输主要由叉车运输。
d. 现场清理采用挖掘机。
5.5施工用水．电，气：
ａ．现场设2００ＫＶＡ电源二个。
ｂ．现场设水源三个，备三条水管。
c. 压缩空气及氧气配套管件。
6、施工部署
6.1在铁沟外钢壳底部先铺水渣找平，再铺一层耐火砖，利于保温隔热。
6.2撇渣器模具分三段，进口、出口及横通道，先放好三段模具焊接好及残铁口模具（残铁口周围不要砌砖），主沟至撇渣器进口3米沟型模具，测量准确最后固定，开始浇筑。
6.3主沟沟型砌筑及浇注施工。
6.4支沟沟型砌筑及浇注施工。
6.5铁沟模具脱模。
6.6现场施工相关人员参与现场清理，烘烤过程，直至顺利出铁。
7、设计和施工应用效果
经过对多家钢厂450-1080m³高炉出铁沟设计和施工改造使用效果表明：主沟，撇渣器及支沟整体浇注时间只需16~20 h；主沟一次性通铁量超过18万t；主沟不修补一次性使用时间超过100天；主沟热修补仅用12 h即可通铁水。支沟的修补利用出铁间隔时间，不影响正常出铁。
8、结语
高炉储铁式出铁沟的优化设计和精密组织施工可大大改善了耐火材料的急冷急热环境，耐火材料得到更好的烧结，特别有利于耐火材料的长寿。同时，在铁沟内储存有大量铁水的情况下，当铁水从高炉铁口中喷出时，铁水将不再直接冲击铁沟的耐火材料，而是落在沟内残存的铁水上，这将给沟底耐火材料以极好的缓冲，极大地减轻了铁水对铁沟耐火材料的冲刷，对延长耐火材料寿命有极大好处。改造方案采用高强防爆铁沟浇注料，实施整体浇注。使用该浇注料和上述设计方案制作施工铁沟，浇注后1 h即可脱模并可立即小火烘烤2h，再进行大火烘烤2h后即可直接通铁水。
当出铁沟修补时，采用套浇热补工艺，套浇完成后的铁沟可以快速脱模，并立即用小火烘烤，3-4 h后通铁水。支沟用时则会更短。
据现场观察和测量，使用效果极好，充分显示该技术可以大幅度延长高炉出铁沟寿命，防爆性能优异，是中小型高炉出铁沟一次新的创新。