高爐用耐火材料.pdf

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1、3高爐用耐火材料耐火材料行業(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)、長壽都離不開耐火材料，各種窯爐因用途和使用條件不同，對構(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質(zhì)。本章在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹高爐、熱風(fēng)爐

2、用耐火材料。3.1耐火材料的基本性質(zhì)耐火材料是指耐火度不低于1580℃的無機(jī)非金屬材料。它包括天然礦石及按照一定的目的要求經(jīng)過一定的工藝制成的各種制品。它具有一定的高溫力學(xué)性能、良好的體積穩(wěn)定性。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法比擬的。我國某高爐爐體內(nèi)襯用耐火材料示意圖如圖3-3所示。隨著世界各國鋼鐵工業(yè)的進(jìn)步，高爐朝著大型化、高效化和長壽化發(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

3、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)這一發(fā)展，高爐用耐火材料也有了較大的變化，長壽命新型、高效耐火材料逐漸被應(yīng)用，高爐壽命逐步提高。1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。⑶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

4、，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)制品、碳化硅磚、莫來石磚、剛玉磚等特種耐火材料，特別是最近發(fā)展起來的碳化硅磚，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較輕。因此，爐喉一般采用水冷或無水冷鋼磚（鑄鋼件），水冷鋼磚與爐殼之間充填澆注料，無水冷鋼磚安裝時(shí)，配合施工澆注料。爐頂即煤氣封罩，一般采

5、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。2但是隨著大中型高爐操作條件苛刻化和大幅度延長高爐壽命制度的確立，該

6、部位要求采用在耐剝落性和耐磨性方面都很優(yōu)異的耐火材料。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，對于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯也有使用石墨磚的。3.2.3

7、爐腰用耐火材料爐腰起著上升煤氣流的緩沖作用。爐料在這里已部分還原造渣，料層的透氣性變差，同時(shí)渣蝕嚴(yán)重。另外，爐腰部位的溫度高（1400～1600℃，高溫輻射侵蝕嚴(yán)重；堿的侵蝕也比較嚴(yán)重；含塵的熾熱爐氣上升，對爐襯產(chǎn)生較強(qiáng)的沖刷作用；焦炭等物料產(chǎn)生摩擦；熱風(fēng)通過時(shí)引起溫度急劇變化作用。上述諸多因素的共同作用，使這個(gè)部位的耐火材料損毀很嚴(yán)重。因此，爐腰部位一般選擇抗渣侵蝕性強(qiáng)、耐沖刷的耐火材料。對于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯也有使用石墨磚。3.2.4爐腹用耐火材料爐腹連接著爐缸和爐腰。這一區(qū)域溫度更高，其下部爐料溫度約在1600

8、～1650℃，氣流溫度也高，并形成大量的中間渣開始滴落。該部位所受的熱輻射、熔渣侵蝕都很嚴(yán)重。另外，堿金屬的侵入，碳的沉積而引起的化學(xué)作用，由上而下的熔體和由下而上的熾熱氣流的沖刷作用也加劇。所以，爐腹部位歷來都3是高爐壽命最短的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，該區(qū)域的材料應(yīng)有很高的抗侵蝕、抗沖刷能力，同時(shí)還要兼有一定的抗熱震能力。因此，現(xiàn)代大中型高爐在此部位采用這類耐火材