高炉本体内衬用耐火材料的选择与高炉长

高炉长寿是系统工程,高炉本体耐火材料在其中发挥重要作用,因此,高炉内衬必须按部位选择合适的耐火材料。

1、选择耐火材料的原则

必须遵循的原则是耐火材料内衬与该部位的热流强度相对应,耐火材料与该部位的侵蚀机理相对应,缓解和延缓破损速度,延长高炉寿命,选用价格低,性价比高的耐火材料。20世纪50年代以前,大多数高炉炉衬用黏土砖砌筑,使用寿命较短,有时引发炉壁、炉缸或炉底烧穿事故。50年代以后,炉底和炉缸大量使用炭质耐火材料,有的在炉腰、炉腹及炉身下部也用炭质耐火材料,使炉役明显延长,很少发生烧穿事故。但随着高炉大型化和强化冶炼技术的发展,炉衬耐火材料的工作条件越来越恶化,对内衬用耐火材料提出更高要求。20世纪70年代以来,研制了许多新型耐火材料,供高炉选择。长寿命新型、高效耐火材料逐渐被应用,高炉寿命也逐渐提高。

2、各部位选择耐火材料

(1)炉喉和炉顶用耐火材料。炉喉一般采用水冷或无水冷钢砖(铸钢件),水冷钢砖与炉壳之间充填浇注料。无水冷钢砖安装时用浇注料配合施工。炉顶,即煤气封罩,一般采用金属锚固件加耐磨的耐火喷涂料。

(2)炉身用耐火材料。炉身上部和中部温度较低,普遍采用低气孔率黏土砖,高密度高铝砖,磷酸浸渍黏土砖,硅线石砖及抗剥落高铝砖等。也有在炉身上部采用2~3段代衬镶砖冷却壁(即取消内衬耐火砖);代衬冷却壁使用范围甚至扩大到高炉整个上部砌体(包括炉腹、炉腰和炉身)。炉身下部温度较高,有大量低熔物形成,以及灼热炉料下降摩擦碱蒸汽侵蚀等作用,过去采用优质黏土砖、高铝砖、刚玉砖等。现在大型高炉都选用氮化硅结合碳化硅砖、自结合碳化硅砖及Sialon结合碳化硅砖。由于这几种碳化硅砖价格很高,鞍钢等单位开发了铝炭砖,采用特级高铝矾土熟料、鳞片状石墨及碳化硅为主要原料,酚醛树脂结合、机压成型、烧成或不烧的致密铝炭砖,特别是烧成微孔铝炭砖,价格便宜,使用效果很好。

(3)炉腰用耐火材料。炉料在此部位已部分还原造渣,渣侵蚀比较严重,而且温度也比较高(~℃)。以前用黏土砖、高铝砖,现在中、小型高炉大多数用铝炭砖,甚至微孔铝炭砖。大型高炉多选用氮化硅结合碳化硅砖、反应结合碳化硅砖,也有用Sialon结合刚玉砖。对于冷却板结构内衬也有用石墨砖。

(4)炉腹用耐火材料。这部位温度更高,受热辐射,熔渣侵蚀,还有碱金属侵入、碳的沉积而引起化学作用。炉腹是高炉寿命最短的部位之一。以前多用高铝砖和刚玉砖,现在大中高炉采用烧成铝炭砖及烧成微孔铝炭砖,大型高炉多用氮化硅结合碳化硅砖或Sialon结合碳化硅砖。

(5)炉缸、炉底用耐火材料。炉缸部位特别是风口区为高炉内温度最高的区域,在~℃,炉底一般在~℃。炉缸除受高温作用外,主要是受到渣铁的化学侵蚀与冲刷,炉底主要以铁水的渗入侵蚀为主,同时也有碱和锌的侵入。炉缸风口带采用刚玉莫来石砖或棕刚玉砖、硅线石砖,在渣铁接触的热面即采用前两种砖,而在冷面选用致密炭砖或石墨化、半石墨化炭砖,也可选用小块微孔炭砖、模压炭砖,炉底选用半石墨化炭砖、微孔炭砖。

铁口区工作条件恶劣,采用与炉缸用耐火材料材质相匹配的铁口组合砖砌筑,有炭质、半石墨碳—碳化硅质、莫来石质、碳化硅质等。

3、不定形耐火材料

(1)浇注料。有些小高炉内衬采用浇注料,特别是日本钢管公司一座高炉在炉身上部使用高密度浇注料,经过6年后发现少量剥落。目前高炉使用黏土质浇注料用于炉喉钢砖内部空腔及钢砖与炉壳之间空隙,高铝质自流浇注料用于炉喉钢砖后面、炉顶撒水管及短管。

(2)喷涂料。炉腹中部以上内侧等部位均可采用喷涂料,提高高炉炉体的气密性,保护炉体钢壳。

(3)灌浆料。主要是堵缝、造衬,快速修补。

(4)捣打料。有炭质捣打料和碳化硅质捣打料,用于炭砖与冷却壁之间的缝隙填充,以及大型高炉炉底水冷管中心线以上及炉底封板以上找平层的填充捣打。还适用于炉缸冷却壁间填充及炉缸以上冷却壁间填充捣打。

(5)耐火缓冲料。主要是缓冲膨胀应力,高炉缓冲料有高铝质和碳化硅质缓冲料。

(6)炭素填料。以冶金焦、煤焦油等炭素材料为主构成的填料,主要用于填充高炉炉底板下面,冷却板两侧等部位。

(7)铁屑填料。以黏土熟料细粉、铁屑、铁精矿粉为主要原料,加入超微粉,用水泥或水玻璃结合的散状料体。用于填充冷却壁之间、炉喉钢砖之间,以及冷却壁与出铁口框,风,渣口大套之间的缝隙。

(8)耐火泥浆。高炉用耐火泥浆种类较多,一种是砌筑炉体的耐火砖接缝黏结和修补。一般是采用与耐火砖同材质的泥浆,如砌筑炭砖,就用炭质泥浆或含碳泥浆,砌筑黏土砖,采用以黏土熟料为基料,软质黏土或化学结合剂结合的黏土质耐火泥浆,还有砌筑隔热耐火制品的隔热耐火泥浆,砌筑碳化硅砖的碳化硅质耐火泥浆等;另一种是压入泥浆,采用挤压方法施工的膏状或浆状不定形耐火材料,它是由耐火粉料、结合剂和外加剂组成,使用时加水或液态结合剂调和后可用,压入高炉不同部位有不同材质的压入料,如高铝质压入料多用于炉身,炉缸、炉腹等部位多用于炭质压入料;另外还有一种以可压缩的耐火原料为主的缓冲耐火泥浆,缓冲耐火砖砌筑体的热膨胀应力等。




转载请注明:http://www.aierlanlan.com/cyrz/7430.html