【知识】出铁沟用耐火材料的损毁分析及修补方式分享
高炉出铁沟由主铁水沟（主沟）、支铁沟（支钩）和渣沟组成。铁水经高炉出铁口流出后，流经主铁沟，在主铁沟尽头，铁水从撇渣器（渣铁分离器）下面穿过进入支铁沟，经过摆动溜嘴流入鱼雷罐式铁水罐，熔渣从上面溢出进入渣沟。
主铁沟剖面示意图
高炉出铁沟的损毁与其工作的环境有直接的关系。以宝钢4000m3的高炉为例，高炉出铁沟的工作环境是：高炉日出铁量为1万吨，出渣量为3200吨，出铁速度为5-7t/min，铁水温度高达1500℃，停止出铁后出铁沟的温度降到约为500℃,炉衬材料和渣铁暴露在空气中;因此高炉出铁沟用耐火材料要受到高温铁水和熔渣的热冲击而引起裂纹、化学侵蚀、渗透以及冲刷蚀损。
首先，是高温铁水的作用。由于高炉压力的作用，从高炉内喷涌而出的温度高达1500℃的铁水直接冲击出铁沟工作面，导致沟衬材料冲刷损毁，尤其在冲击区范围内。该处形成的涡流不但加剧了铁水和熔渣对沟衬的热冲击作用，同时也加剧了沟衬的冲刷蚀损，对沟衬材料的损毁最严重，因此，该处的损毁决定了出铁沟的使用寿命。
其次，在冶金工业中，熔渣对耐火材料的损毁是最严重的。由于熔渣中含有比较复杂的化学成分，因此易与耐火材料中发生反应，形成低熔点物质，造成耐火材料结构的破坏，使耐火材料抗侵蚀、抗冲刷等性能降低。高炉出铁时，进入出铁沟内除了高温铁水，还有高温熔渣，熔渣不仅加剧了沟衬的蚀损，而且易黏附在沟壁上，它是损毁沟衬材料的主要因素。另外，熔渣对沟衬材料的损毁依据出铁沟结构的不同也有一定差异。对于贮铁式出铁沟，熔揸的损害主要是冲刷和侵蚀，而对于非贮铁式出铁沟，除了上述作用外，沟壁上黏附的熔渣越来越多地沉积，阻碍了出铁沟的正常使用，因此，炉前须进行扒渣作业，实施扒渣的同吋，沟壁耐火材料会随着黏结的熔渣一起被清除掉，这是对非贮铁式出铁沟衬最大的损毁。
（图中为龙钢公司炼铁厂1#高炉出铁图）
再次，虽然高炉是连续作业的高温设备，但出铁却是间歇式作业，使用过程中材料会承受500←→1500℃温度的循环作用，致使沟衬耐火材料要经受温度的急剧变化(在这一点上，贮铁式出铁沟同样比非贮铁式出铁沟有优势)，因此温度的急剧变化使沟衬耐火材料抗热震性降低，而且出铁沟内衬施工后在干燥和烘烤时可能会出现裂纹，这会使得材料内部产生横向和纵向裂纹;产生的裂纹在熔渣和铁水的作用下将加速材料的侵蚀、冲刷和损毁。
除以上的损毁情况外，铁水对沟衬材料的渗透作用也是破坏材料组织结构的因素之一，它使材料熔蚀、剥落，从而降低抗冲刷性。上渣线部位熔渣和空气中的O2对浇注料中的SiC氧化，使得生成的SiO2溶解于渣膜中，造成材料的化学反应和侵蚀;下渣线部位铁水和其中FeO对浇注料中的SiC氧化，造成耐火材料的反应和侵蚀。
所以出铁沟耐火材料内衬的使用寿命与Al203-SiC-C浇注料的高温抗折强度有密切的关系。高温抗折强度增加，材料的侵蚀速度降低，因此提高材料的高温抗折强度可以有效地提高材料的抗机械冲刷和抗磨损性能。
目前大型高炉出铁沟的作业条件十分恶劣，为了减少出铁沟内衬的损耗，人们常采用高级耐火原料提高高炉出铁沟的使用寿命，但是这又导致了出铁沟内衬耐火材料生产成本上升，因而不得不采取某些措施降低成本。
出铁沟内衬在使用过程中并不是全部均匀地受到侵蚀，到使用后期会产生局部的损坏、剥落、龟裂等，特别是贮铁式主出铁沟中，受到从出铁口倾注出的铁水的直接冲击，使得该部位的内衬侵蚀深度可达到200mm以上，使铁水滞留，导致出铁沟底部的耐火材料损失殆尽。这时会造成出铁沟内衬因为局部损坏而不能继续使用，若丢弃则造成材料的浪费，提高了炼铁成本。因此为了平衡耐火材料内衬的损耗，就要在有效利用的同时，提高其使用寿命，较好的手段就是采用热喷补法。因此高炉出铁沟热喷补的方法最大限度地发挥了出铁沟耐火材料的潜力，降低了耐火材料消耗，降低了单位成本。
最适宜的喷补时机为出铁沟内衬工作的表面温度从800℃(呈赤红色)到开始变黑(约500~600℃)。大致的喷补流程可以通过图1.9表示。
（出铁沟喷补流程示意图）
目前对出铁沟喷补料的喷补形式有两种：
(1)全面喷补。对主要易损坏的部位，采取有计划的预防性全面喷补以取得均衡损坏的方法。全面喷补法的喷补料使用量大，出铁沟内衬的使用寿命可以得到大幅度的提高，又可以缩短喷补时间，减轻作业强度。
(2)局部喷补。对出铁沟的渣线、铁线等处因为龟裂、剥落、侵蚀等原因形成局部损坏后进行的修补方法。这种方法可以用少量的喷补料进行维修，使得出铁沟内衬的整体消耗达到均衡，并能降低耐火材料的单耗和消耗成本。
在对出铁沟进行喷补时容易出现的问题一是喷补层的密度低，在后续的使用中容易损耗;二是由于喷补料与喷补层材料的性质不同，两者之间会产生黏结不牢和剥离现象，使得喷补工作不易进行，而影响材料的喷补效果。
（宝钢出铁沟所用耐火材料的理化指标）