高爐各部位用耐火材料

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1、高爐各部位使用的耐火材料（1）爐缸爐缸的主要作用之一是安全地容納鐵水，爐缸耐火材料在溫度大于1500℃時，必須保持足夠的穩(wěn)定。因而爐缸爐底部位要選用抗鐵水滲透、熔蝕性好、抗堿金屬侵蝕、導熱性好的炭磚，可用熱壓小塊碳磚取代大塊碳磚，或在碳磚上面砌筑陶瓷環(huán)，陶瓷杯材料主要技術(shù)性能堿表1。另外，半石墨產(chǎn)品已經(jīng)用于爐缸、爐墻。半石墨磚具有較強的應(yīng)力吸收特性和較高的導熱性，可以大大減少耐火材料爐襯的徑向溫度梯度。表1?陶瓷杯耐火材料主要物理性能材質(zhì)體積密度/(g/cm3)顯氣孔率/%抗壓強度/MPa抗壓強度/MPa荷重軟化溫度/℃重燒線變化率/%熱導率/[W/

2、(m·K)]化學成分/%w(Al2O3)w(Fe2O3)莫來石質(zhì)≥2.50≤20≥60?≥1600+0.1?≥70≤1.0剛玉莫來石質(zhì)≥3.35≤18≥55≥20≥1650≤1.0≥2.25≥88≤0.3國外新建及新近大修的大型高爐爐底、爐缸結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種：在爐底炭塊上砌陶瓷墊材料，爐缸采用熱壓小塊碳磚；典型的陶瓷杯結(jié)構(gòu)，爐底碳磚上砌莫來石磚，爐缸側(cè)壁砌筑剛玉質(zhì)大型預(yù)制塊或塞隆結(jié)合剛玉磚，爐缸砌筑優(yōu)質(zhì)碳磚或微孔碳磚；爐底、爐缸耐火材料主要采用大塊碳磚，石墨碳化硅磚和大塊碳磚的主要技術(shù)性能見表2.關(guān)鍵部位采用微孔或超微孔碳磚，爐底碳磚上砌1~2

3、層陶瓷磚。表2?普通大塊碳磚和石墨碳化硅主要技術(shù)性能材質(zhì)體積密度/(g/cm3)顯氣孔率/%抗壓強度/MPa抗壓強度/MPa熱導率/[W/(m·K)]化學成分/%w(SiC)w(F.C)AdVd普通碳磚≥1.5≤20.0≥35≥8??≥90≤8.0≤1.0石墨SiC磚≥1.9≤19.0≥35≥7≥20.0≥20.0≥50??（2）風口區(qū)和爐腹風口區(qū)和爐腹是高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域。風口前產(chǎn)生的高溫煤氣以很高的速度上升，其溫度在1600℃以上。1450~1550℃的高溫鐵水和爐渣經(jīng)爐腹流向爐缸，各種冶金反應(yīng)在這個區(qū)域劇烈進行，這個區(qū)域要求耐火材料耐高溫、耐

4、爐渣的侵蝕、抗堿性好、抗二氧化碳和水的氧化。用于這個部位的耐火材料有：剛玉磚、鋁碳磚、熱壓半石墨碳磚、SiC磚、Si3N4結(jié)合SiC磚、Sialon結(jié)合SiC磚、Sialon結(jié)合剛玉磚?，F(xiàn)在SiC系列磚表現(xiàn)出了較長的使用壽命。（3）爐腰和爐身下部爐腰的爐身下部是高爐軟熔帶根部所在位置，這里溫度高，但形不成渣皮或形不成穩(wěn)定的渣皮“自我保護”。耐火材料經(jīng)受劇烈的溫度波動、初成渣的侵蝕、堿金屬、鋅的侵蝕、高溫煤氣流的沖刷、下降爐料的磨損、二氧化碳、水的氧化、一氧化碳的侵蝕等，要求耐火材料熱震穩(wěn)定性好、耐高溫、抗堿性好、抗胡渣侵蝕能力強、抗氧化、耐磨、導熱性

5、號。曾用于該部位耐火材料有高鋁磚、剛玉磚、鋁碳磚、SiC磚、Si3N4結(jié)合SiC磚、Sialon結(jié)合SiS磚、熱壓石墨碳磚、半石墨碳-碳化硅磚、Sialon結(jié)合剛玉磚等。迄今為止，還沒有找到一種完全能夠滿足這個部位工作條件的耐火材料。目前這個部位所以能持續(xù)工作十年以上，主要是靠控制邊沿氣流和強化冷卻。相對來說，鋁碳磚、SiC磚、Si3N4結(jié)合SiC磚、Sialon結(jié)合SiS磚、Sialon結(jié)合剛玉磚等有較好的使用效果。如果能保證足夠強的冷卻系統(tǒng)配置，采用石墨磚也是應(yīng)用趨勢。爐腹、爐腰和爐身下部用耐火材料的主要技術(shù)性能見表3.表3?爐腹、爐腰和爐身下部

6、用耐火材料的主要技術(shù)性能????材質(zhì)體積密度/(g/cm3)顯氣孔率/%抗壓強度/MPa抗折強度/MPa熱導率/[W/(m·K)]化學成分/%w(Al2O3)w(SiC)w(F.C)剛玉磚≥3.2≤15≥55≥20?≥85??Si3N4結(jié)合SiC磚≥2.6≤16≥170≥40??≥70?Sialon結(jié)合SiC磚≥2.65≤16≥170?≥16?≥70?Sialon結(jié)合剛玉磚≥3.15?≥120??≥80??石墨磚≥1.75≥15≥30≥17≥100灰分≤0.25≥95?（4）爐身中部和上部爐身中部的溫度較爐身下部低，一般選擇高鋁磚、剛玉磚和碳化硅。爐

7、身上部溫度較低，耐火材料主要受到爐料的磨損和沖擊，上升煤氣流的沖刷以及堿金屬、鋅和碳沉積的侵蝕。這個部位要求耐火材料耐磨、抗堿性能好以及擁有較好的熱震穩(wěn)定性。選用的耐火材料有粘土磚、高鋁磚、硅線石磚、剛玉磚，國外也有用SiC磚和澆注料的。現(xiàn)在一些大高爐爐身上部有采用冷卻壁來代替耐火磚的趨勢。日本新日鐵在高爐上的實驗表明：SiC磚用于爐身下部，其蝕損速度最慢。爐身中、下部鋁碳磚的熱導率、抗堿性、透氣性及抗壓強度僅次于SiC磚，優(yōu)于其他耐火材料，而抗氧化性、抗熱震性及抗鐵水熔蝕性比SiC磚好。爐身上部及爐喉部，破損調(diào)查證明：高鋁磚和粘土磚抗堿性很差，而且

8、抗渣性、導熱性、熱震穩(wěn)定性均很差，不適合高爐。目前，寶鋼運行的4座高爐中，1號和2號高爐均為大修后的第二代。