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1、高爐用耐火材料的發(fā)展與研究近年來，隨著高爐大型化和強化冶煉的大型設(shè)備和冶煉新技術(shù)的廣泛采用，耐火材料質(zhì)量的好壞已成為提高冶煉設(shè)備壽命、降低鐵水雜質(zhì)含量的關(guān)鍵。目前，某些新的耐火材料已成為提高冶煉效果的“功能材料”和冶煉設(shè)備的重要組成部分?！ t底、爐缸用耐火材料 爐底、爐缸承受高溫、高壓、渣鐵沖刷侵蝕和滲透作用，工作條件十分惡劣，因此，爐缸、爐底被侵蝕、破壞的程度是決定高爐大修及使用壽命的關(guān)鍵因素。 我國高爐爐缸、爐底很長一段時間采用黏土磚，后來相繼研制了高鋁磚、剛玉磚及碳磚。我國采用碳磚爐底最初是在上部砌筑800～1600mm
2、的碳磚，下部砌筑黏土磚或高鋁磚。這種爐底結(jié)構(gòu)開爐不久爐底中心部分炭磚便遭到破壞，而外圍碳磚完好無損。后來，爐底外圍環(huán)形碳磚砌到爐底最下端，中心部分的上部砌筑高鋁磚或黏土磚，下部砌碳磚，即所謂綜合爐底結(jié)構(gòu)?！ ∮捎诟郀t強化冶煉，普通碳磚已不能滿足爐缸的要求，而改用微孔碳磚、超微孔碳磚、半石墨磚。普通碳磚氣孔孔徑為4～5μm，微孔碳磚為0.5μm，超微孔碳磚為0.02μm。微孔碳磚中加入Si有利于形成微孔，而加入Al2O3有利于提高耐磨性。因此，微孔碳磚與半石墨磚的性能得到了進一步改善。與普通碳磚相比，微孔碳磚和超微孔碳磚的機械強度、抗
3、鐵水滲透性及高溫性能均有所提高。研究發(fā)現(xiàn)，碳塊中Al2O3添加量在10%以下時，碳塊耐鐵水侵蝕性好，而其他的綜合性能也不下降。目前人們正在積極開發(fā)研究既能提高耐鐵水侵蝕性，又不使其他物理性能下降的碳塊作為高爐爐底用耐火材料。世界磚瓦網(wǎng) 高爐爐底部分也可以采用不定形耐火材料。與定型耐火磚相比，不定形耐火材料具有如下特點：在構(gòu)筑爐子時可以選擇最佳的施工條件，如澆注、噴涂、涂覆(涂抹)、灌筑(澆筑)等方法，可以進行機械化施工。因此，不定形耐火材料具有施工方法簡單靈活、適應(yīng)性強、節(jié)省勞動力、減輕勞動強度、工期短等諸多優(yōu)點。同時，采用不定形
4、耐火材料構(gòu)筑爐壁時，可在爐壁中埋設(shè)與爐殼相連接的補強材料，以增加爐壁的弧度，因此可以構(gòu)筑非常堅固而又經(jīng)濟的較厚爐壁。由于不定形耐火材料的這些優(yōu)點，高爐爐底采用它控制碳塊與爐殼之間搗碎料的充填密度和可縮性，在謀求緩和熱應(yīng)力的同時，提高了高爐爐殼側(cè)部的冷卻效果。目前，世界各國都在大力開發(fā)和研制物理性能優(yōu)良的不定形耐火材料，其中日本尤為突出。日本耐火材料使用量中不定形耐火材料約占一半(50%以上)?！ t墻用耐火材料 爐墻部分是指從爐身下部到爐腰、爐腹部位。這個部位的爐襯要承受煤氣流的沖擊、爐料的磨損、堿金屬和鋅蒸汽的滲透，爐腰以下還要
5、受到高FeO初渣的侵蝕，以及由于溫度的波動所產(chǎn)生的熱震破壞作用，要求耐火材料必須具有耐高溫、良好的抗熱震性和導(dǎo)熱性、抗堿性和抗爐渣侵蝕能力強、抗氧化等。 爐腰及爐身下部目前普遍采用的是優(yōu)質(zhì)碳化硅磚。爐身中部選擇具有良好抗侵蝕性的材料，如高鋁磚(Al2O360%)、莫來石磚和碳化硅磚。爐喉和爐身上部采用耐熱沖擊性能良好的高鋁磚。爐腹、爐腰和爐身下部較長時間采用黏土磚和高鋁磚砌筑。上世紀70年代，在高爐中下部爐身試用碳化硅磚(Si3N4或Sialon結(jié)合)。這種磚高溫強度高、熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)低、抗氧化性優(yōu)良、抗堿與抗渣侵蝕性好、高
6、溫耐磨性與抗熱震性良好，用于高爐爐身下部，獲得了良好的效果。但目前國內(nèi)碳化硅磚生產(chǎn)品種單一、價格昂貴。為滿足高爐各部位的使用要求，生產(chǎn)廠家應(yīng)開發(fā)多品種、價格適宜的Si3N4結(jié)合碳化硅磚。 在爐腹區(qū)域，目前普遍使用的是高熱導(dǎo)率的耐火材料，如逐漸由使用高鋁磚向SiC磚轉(zhuǎn)變，其效果較好，但價格過于昂貴。目前還研制了一種高鋁炭磚，采用特級高鋁礬土熟料作為耐火骨料，基質(zhì)選用鱗片狀石墨、碳化硅等，再添加抗堿劑及其他添加劑，用酚醛樹脂作結(jié)合劑，機壓成型，經(jīng)250℃左右低溫固化而成?！ 〕鲨F系統(tǒng)用耐火材料 1.出鐵口用耐火材料 由于出鐵口受到
7、鐵水、爐渣、堿的侵蝕和磨損，以及從出鐵開始到結(jié)束時溫度變化的熱沖擊，出鐵口處的耐火材料受到嚴重的損壞。為了力求防止高爐漏氣，要求高爐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、容積穩(wěn)定性高并減小砌縫，因此高爐用耐火磚正在向大型化方向發(fā)展。從過去出鐵口使用的耐火材料情況來看，實際使用的材質(zhì)有黏土質(zhì)耐火磚、高鋁質(zhì)耐火磚。目前除繼續(xù)使用上述耐火磚外，主要研究和使用性能特別優(yōu)異的Al2O3-SiC-C質(zhì)或碳塊等。采取改善這些耐火材料與樹脂配合的料漿材料等措施，可以減少出鐵口的出鐵次數(shù)，延長出鐵時間，從而減小耐火材料的損耗?！ ?.出鐵口用炮泥材料 炮泥同時具有堵塞出鐵口
8、及保護爐壁和爐缸的功能。要維持高爐順行高產(chǎn)，確保穩(wěn)定操作的關(guān)鍵是出鐵口的深度。炮泥使用適當，出鐵口的深度就會延長，其深度越深則出鐵狀態(tài)就會越穩(wěn)定，同時對爐缸也起到較好的保護作用。由此可知，炮泥在高爐生產(chǎn)過程中的重要作用。為了保障高爐的
