高爐用耐火材料.doc

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1、工業(yè)爐與保溫技術(shù)課題名稱：高爐用耐火材料學(xué)生姓名：李亮學(xué)號(hào)：1141102072專業(yè)：熱能與動(dòng)力工程老師：曾東和2014年10月31日7耐火材料是一種耐火度不低于1580℃，有較好的抗熱沖擊和化學(xué)侵蝕的能力、導(dǎo)熱系數(shù)低和膨脹系數(shù)低的無(wú)機(jī)非金屬材料。耐火材料的質(zhì)量對(duì)爐子壽命、產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)成本等都有直接影響。耐火材料的質(zhì)量取決于其物理性質(zhì)和工作性能的好壞。其廣泛應(yīng)用于水泥、鋼鐵、玻璃等重要的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中。耐火材料行業(yè)是為高溫技術(shù)服務(wù)的重要基礎(chǔ)行業(yè)，與鋼鐵工業(yè)的關(guān)系尤為密切。高溫工業(yè)尤其是鋼鐵冶煉技

2、術(shù)的新發(fā)展，促進(jìn)了耐火材料工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。耐火材料工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步又保證了高溫工業(yè)新技術(shù)的實(shí)施。鋼鐵工業(yè)中各種窯爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、長(zhǎng)壽都離不開(kāi)耐火材料，各種窯爐因用途和使用條件不同，對(duì)構(gòu)成其主體的耐火材料的要求也不同，而不同種類的耐火材料也由于化學(xué)物質(zhì)組成、顯微結(jié)構(gòu)的差異和生產(chǎn)工藝的不同，表現(xiàn)出不同的基本特性。因此，了解研究工業(yè)窯爐用耐火材料，就有必要了解耐火材料的基本性能。3.1耐火材料的基本性能耐火材料的性能表現(xiàn)在諸多方面，其中它的物理性能包括結(jié)構(gòu)性能、熱學(xué)性能、力學(xué)性能、使用性能和作業(yè)性能。結(jié)構(gòu)

3、性能包括氣孔率、體積密度、吸水率、透氣度、氣孔孔徑分布等。熱學(xué)性能包括熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、比熱、熱容、導(dǎo)溫系數(shù)、熱發(fā)射率等。力學(xué)性能包括耐壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、耐磨性、蠕變性、粘結(jié)強(qiáng)度、彈性模量等。使用性能包括耐火度、荷重軟化溫度、重?zé)€變化、抗熱震性、抗渣性、抗酸性、抗堿性、抗水化性、抗CO侵蝕性、導(dǎo)電性、抗氧化性等。作業(yè)性包括稠度、塌落度、流動(dòng)度、可塑性、粘結(jié)性、回彈性、凝結(jié)性、硬化性等。其中耐火度是耐火材料的最主要的性能技術(shù)指標(biāo)，耐火度越高，其質(zhì)量也好。耐

4、火材料的重要性體現(xiàn)在：影響爐子生產(chǎn)率，影響產(chǎn)品質(zhì)量，影響爐子壽命，以及影響產(chǎn)品成本。3.2高爐爐體用耐火材料高爐是煉鐵的主要設(shè)備，它具有產(chǎn)量大、生產(chǎn)率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，這是其它煉鐵方法所無(wú)法比擬的。我國(guó)某高爐爐體內(nèi)襯用耐火材料示意圖如圖3-3所示。隨著世界各國(guó)鋼鐵工業(yè)的進(jìn)步，高爐朝著大型化、高效化和長(zhǎng)壽化發(fā)展，逐步采用富氧噴煤、高風(fēng)溫操作、高壓爐頂?shù)刃碌囊睙捈夹g(shù)。高爐爐襯工作條件隨之發(fā)生了重大變化，其使用壽命降低較多，一般只有5～6年。特別是高爐爐身下部及爐腰、爐腹部位，其使用壽命就更短。為適應(yīng)這

5、一發(fā)展，高爐用耐火材料也有了較大的變化，長(zhǎng)壽命新型、高效耐火材料逐漸被應(yīng)用，高爐壽命逐步提高。根據(jù)高爐爐襯的操作條件和蝕損的特征，要求耐火材料具有：⑴良好的高溫使用性能，在長(zhǎng)期高溫下熱穩(wěn)定性好。⑵常溫和高溫下的強(qiáng)度要高，耐磨性能要好。7⑶致密度高，導(dǎo)熱性好，顯氣孔率低，高溫收縮小。⑷能抵抗高溫、高壓下的鐵水、熔渣、高爐煤氣和爐塵的劇烈沖刷和侵蝕。⑸耐火磚外形尺寸準(zhǔn)確，能確保磚縫達(dá)到規(guī)定的要求。目前，高爐用耐火材料的品種很多，爐身中上部一般采用性能優(yōu)異的粘土磚或高鋁磚，爐身下部、爐腰及爐腹則用碳質(zhì)制

6、品、碳化硅磚、莫來(lái)石磚、剛玉磚等特種耐火材料，特別是最近發(fā)展起來(lái)的碳化硅磚，在高爐上的應(yīng)用獲得了成功。同時(shí)，其它不定形耐火材料也得到了廣泛應(yīng)用。3.2.1爐喉和爐頂用耐火材料爐喉主要起保護(hù)爐襯、合理布料的作用。爐喉正常工作時(shí)，溫度為400～500℃，這一區(qū)域主要受爐料直接沖擊和摩擦作用，但煤氣流的沖刷相對(duì)較輕。因此，爐喉一般采用水冷或無(wú)水冷鋼磚（鑄鋼件），水冷鋼磚與爐殼之間充填澆注料，無(wú)水冷鋼磚安裝時(shí)，配合施工澆注料。爐頂即煤氣封罩，一般采用金屬錨固件加耐磨的耐火噴涂料。3.2.2爐身用耐火材料爐

7、身是高爐重要的組成部分，起著爐料的加熱、還原和造渣作用。自始至終承受著煤氣流的沖刷與物料的沖擊。但爐身上部和中部溫度較低（400～800℃），無(wú)爐渣形成和渣蝕危害。這部位主要承受爐料沖擊、爐塵上升的磨損或熱沖擊（最高達(dá)50℃/min）或者受到堿、鋅等的侵入和碳的沉積而遭受破壞。所以該部位主要采用低氣孔率的優(yōu)質(zhì)粘土磚及高鋁磚。特別是在耐火制品品種增加和質(zhì)量提高的情況下，高爐爐襯壽命都大為延長(zhǎng)。但是隨著大中型高爐操作條件苛刻化和大幅度延長(zhǎng)高爐壽命制度的確立，該部位要求采用在耐剝落性和耐磨性方面都很優(yōu)異

8、的耐火材料。因此，在爐身上部還采用磷酸鹽結(jié)合的粘土磚，上部和中部還采用硅線石質(zhì)耐火磚和耐剝落性優(yōu)異的高鋁質(zhì)耐火磚。爐身下部溫度較高，這部分區(qū)域是熱交換較多的區(qū)域，有大量低熔物形成，有熾熱爐料下降時(shí)的磨擦作用，煤氣上升時(shí)粉塵的沖刷作用和堿金屬蒸氣的侵蝕作用。因此，這個(gè)部位極易受侵蝕，嚴(yán)重者冷卻器全部被侵蝕光，只靠鋼殼來(lái)維持。所以，要求采用有很好的抗渣性、抗堿性和高溫強(qiáng)度及耐磨性較高的優(yōu)質(zhì)粘土磚、高鋁磚、剛玉磚、鋁炭磚或碳化硅磚，對(duì)于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯也有使用石墨磚的。3.2.3爐腰用耐