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高炉各部位耐火材料的选择
作者:管理员    发布于:2018-11-11 19:55:22    文字:【】【】【】浏览 (105)

 炉缸的主要作用之一是安全地容纳铁水,炉缸耐火材料在温度大于1500℃时,必须保持足够的稳定。因而炉缸炉底部位要选用抗铁水渗透、熔蚀性好、抗碱金属侵蚀、导热性好的炭砖,可用热压小块碳砖取代大块碳砖,或在碳砖上面砌筑陶瓷环,陶瓷杯材料主要技术性能碱表1。另外,半石墨产品已经用于炉缸、炉墙。半石墨砖具有较强的应力吸收特性和较高的导热性,可以大大减少耐火材料炉衬的径向温度梯度。

(1)炉缸

        国外新建及新近大修的大型高炉炉底、炉缸结构形式主要有以下几种:在炉底炭块上砌陶瓷垫材料,炉缸采用热压小块碳砖;典型的陶瓷杯结构,炉底碳砖上砌莫来石砖,炉缸侧壁砌筑刚玉质大型预制块或塞隆结合刚玉砖,炉缸砌筑优质碳砖或微孔碳砖;炉底、炉缸耐火材料主要采用大块碳砖,石墨碳化硅砖和大块碳砖的主要技术性能见表2.关键部位采用微孔或超微孔碳砖,炉底碳砖上砌1~2层陶瓷砖。

(2)风口区和炉腹

         风口区和炉腹是高炉内温度最高的区域。风口前产生的高温煤气以很高的速度上升,其温度在1600℃以上。1450~1550℃的高温铁水和炉渣经炉腹流向炉缸,各种冶金反应在这个区域剧烈进行,这个区域要求耐火材料耐高温、耐炉渣的侵蚀、抗碱性好、抗二氧化碳和水的氧化。用于这个部位的耐火材料有:刚玉砖、铝碳砖、热压半石墨碳砖、SiC砖、Si3N4结合SiC砖、Sialon结合SiC砖、Sialon结合刚玉砖。现在SiC系列砖表现出了较长的使用寿命。

(3)炉腰和炉身下部

        炉腰的炉身下部是高炉软熔带根部所在位置,这里温度高,但形不成渣皮或形不成稳定的渣皮“自我保护”。耐火材料经受剧烈的温度波动、初成渣的侵蚀、碱金属、锌的侵蚀、高温煤气流的冲刷、下降炉料的磨损、二氧化碳、水的氧化、一氧化碳的侵蚀等,要求耐火材料热震稳定性好、耐高温、抗碱性好、抗胡渣侵蚀能力强、抗氧化、耐磨、导热性号。曾用于该部位耐火材料有高铝砖、刚玉砖、铝碳砖、SiC砖、Si3N4结合SiC砖、Sialon结合SiS砖、热压石墨碳砖、半石墨碳-碳化硅砖、Sialon结合刚玉砖等。迄今为止,还没有找到一种完全能够满足这个部位工作条件的耐火材料。目前这个部位所以能持续工作十年以上,主要是靠控制边沿气流和强化冷却。相对来说,铝碳砖、SiC砖、Si3N4结合SiC砖、Sialon结合SiS砖、Sialon结合刚玉砖等有较好的使用效果。如果能保证足够强的冷却系统配置,采用石墨砖也是应用趋势。炉腹、炉腰和炉身下部用耐火材料的主要技术性能见表3.

(4)炉身中部和上部

        炉身中部的温度较炉身下部低,一般选择高铝砖、刚玉砖和碳化硅。炉身上部温度较低,耐火材料主要受到炉料的磨损和冲击,上升煤气流的冲刷以及碱金属、锌和碳沉积的侵蚀。这个部位要求耐火材料耐磨、抗碱性能好以及拥有较好的热震稳定性。选用的耐火材料有粘土砖、高铝砖、硅线石砖、刚玉砖,国外也有用SiC砖和浇注料的。现在一些大高炉炉身上部有采用冷却壁来代替耐火砖的趋势。

        日本新日铁在高炉上的实验表明:SiC砖用于炉身下部,其蚀损速度最慢。炉身中、下部铝碳砖的热导率、抗碱性、透气性及抗压强度仅次于SiC砖,优于其他耐火材料,而抗氧化性、抗热震性及抗铁水熔蚀性比SiC砖好。炉身上部及炉喉部,破损调查证明:高铝砖和粘土砖抗碱性很差,而且抗渣性、导热性、热震稳定性均很差,不适合高炉。

        目前,宝钢运行的4座高炉中,1号和2号高炉均为大修后的第二代。每座高炉的建设或大修改造设计都曾对使用寿命提出过不同的要求:1~3号高炉设计时分别提出了8、10、12年的一代炉龄寿命目标;到1号高炉大修时则提出12~15年;在4年高炉建设和2号高炉大修时又提高到18~20年。一代炉龄的单位炉容产量目标从目前的1.3×104t/m3提高到1.6×104t/m3以上,达到世界先进水平。为实现高炉一代炉龄寿命目标,宝钢采用了内衬耐火材料的不同设计配置,且适应于高炉的冷却方式。每座高炉的耐火材料和冷却方式配制见表4.

         目前,世界各国选用沟衬耐火材料、沟的结构方式、施工方法都各有不同,但现在最普遍的高铝出铁沟的工作层主要采用氧化铝、碳化硅、碳素组成的材料。根据高炉的规格和出铁口数量其主沟料又各有不同。在大中型高炉主沟上,主要为水泥结合浇注料,以纯铝酸钙水泥作为结合剂。根据高炉规格和使用部位的不同所选择的材质也不同,由于高炉容积越大,压力大,铁水的出铁冲击力也大,对沟衬的冲刷和磨损也增加,骨料的材质档次也要求越高,一般选择为致密刚玉、亚白刚玉、棕刚玉中的一种或复合使用。在此基础上,适当配入碳化硅、碳质材料、高铝水泥、超微粉、外加剂等制成低水泥浇注料。重视用后耐火材料再利用研究工作,利用废弃物的铁沟料再生ASC质材料,这不仅节约国家的矿物资源和能源,也减少了环境污染,大大降低了耐火材料的成本,这也是未来几年铁沟浇注料和炉前应用的发展方向和趋势。

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