钢铁冶炼高炉炉底炉缸部位耐火砖怎么选

炉底、炉缸主要有3种形式:水冷炭砖综合炉底、炉缸结构形式(见图1)、陶瓷杯结构形式(见图2)、UCAR热压小炭砖结构形式(见图3)。近几年,也有采用陶瓷杯+热压小炭砖的结构形式(见图4)。

图1水冷炭砖综合炉底、炉缸结构

1-炉缸环炭;2-保护砖;3-炉底炭砖

图2陶瓷杯的炉底、炉缸结构

1-炉底炭块;2-陶瓷杯;3-炉缸环炭

图3UCAR热压小炭砖结构

1-炉底大炭块;2-陶瓷底垫;3-黏土砖保护墙;4-热压炭砖;5-风口组合砖

图4陶瓷杯+热压小炭砖的炉底、炉缸结构

1-陶瓷底垫;2-热压小炭砖;3-风口组合砖;4-大炭块;5-陶瓷杯壁

(1)水冷炭砖综合炉底、炉缸形式是我国高炉的传统形式,其炉底一般采用多层大块炭砖,炉缸侧壁环砌大块炭砖,在炉底炭砖上部和环砌炭砖内侧砌筑一至多层黏土和高铝保护砖。由于普通黏土和高铝砖抗渣铁侵蚀和冲刷能力较差,现代高炉已很少采用这种形式,即使个别高炉采用水冷炭砖综合炉底炉缸形式,一般也采用含Al2O%75%的高档高铝砖,以达到类似陶瓷材料的效果。

(2)陶瓷杯结构形式,陶瓷杯结构形式是我国高炉目前采用最为广泛的炉底、炉缸结构形式,其炭砖部分与综合炉底、炉缸结构形式基本相同,但炉底炭砖上部和炉缸炭砖内侧砌筑有专门设计的陶瓷材料,整个陶瓷材料在炉缸形成一个杯形结构,故称陶瓷杯。此种结构炉底一般为普通炭砖、石墨炭砖、半石墨炭砖,微孔炭砖中的23种分层砌筑,炉缸侧壁采用半石墨炭砖、微孔炭砖、超微孔炭砖12种分区砌筑,而整个炭砖内侧为优质陶瓷材料。在生产过程中,陶瓷材料由于具有高的抗压、抗折强度,能够有效地缓解淹铁对内衬造成的化学侵蚀和机械冲刷,从而减轻和杜绝“蒜头状”侵蚀的形成。另外,陶瓷材料具有较好的隔热能力,而半石墨化、微孔炭砖、超微孔炭砖又具有较尚的导热性能,两者相互作用能有效地将℃等温线维持在陶瓷材料保护层内,从而较好地解决了炉底、炉缸的长寿问题。陶瓷杯主要有两种结构形式:一种是法国陶瓷杯结构,一种是国产陶瓷杯结构。法国陶瓷杯采用的是大块结构形式,采用浇注预制块(现在也有小块机压砖),块与块之间相互咬砌,其优点是结构稳定性好,不会产生倒塌和漂浮,其缺点是施工困难,投资较高。国产陶瓷杯结构一般采用小块砖,多数采用机压,其优点是结构致密、施工方便、价格便宜。

(3)UCAR热压小炭砖结构形式,炉底结构形式与陶瓷杯结构形式基本相同,采用大块炭砖,一般在炭砖上面砌筑12层陶瓷垫;侧壁采用UCAR热压小炭砖砌筑外加黏土保护砖。热压小炭砖气孔率低、孔径小、导热性能优异,具有良好的抗渣铁侵蚀性能。在实际工作中,主要是利用其优异的导热性能,在生产过程中其热面形成一层非常稳定的渣铁混合物保护层,即使在极端情况下这层保护层遭到破坏,仍具有自修复能力。这种结构形式在我国已有多座高炉采用,实践证明同样能够满足高炉长寿的要求。

以往,人们对风口区域的内衬材料和结构形式的重要性认识不足。而实际上,从整个高炉内衬结构看,风口区域内衬起着承上启下的作用。风口区域的材质选择和结构设计的合理,既是对下部砖衬的有效保护,又是对上部砖衬的有效支撑。因此,现代高炉风口区域一般选用刚玉质、刚玉莫来石质、硅线石质和碳化硅质等材料,其结构上大部分采用组合砖形式,以增强其结构稳定性。另外,从高炉长寿的观点出发,渣、铁口区域一般也采用组合砖。

炉底、炉缸衬结构发展趋势。水冷炭砖综合炉底、炉缸结构形式难以满足现代大高炉的长寿要求,已经逐步淘汰。新建大中型高炉几乎全部采用陶瓷杯结构形式和UCAR热压小炭块结构形式,其中又以采用陶瓷杯结构形式为主。UCAR热压小炭块结构形式,在这些年其结构形式变化不大,仅在炉底炭砖表面增加了类似陶瓷杯结构的陶瓷垫。陶瓷杯结构形式,其整体结构形式变化也不是很大,仅在砖型上有一定变化。另外,法国陶瓷杯采用大块砖,且一般为自由式,陶瓷杯与炭砖之间存在比较宽的环缝,容易引起渗铁,国产陶瓷杯采用小块砖为主,不存在宽缝,而且一般设计有杯沿,避免了铁水的渗透。陶瓷杯结构形式,虽然近年来在结构上变化不大,但在材质上却一直在不断改进,在陶瓷杯应用初期,主要以黄刚玉、棕刚玉为主,而现在则发展到主要以致密刚玉、微孔刚玉、刚玉莫来石、塑性相复合刚玉等为主,其产品质量大大提高。

炉底、炉缸炭砖发展也很快,以前的高炉主要采用普通炭砖和半石墨炭砖,现在的高炉己普遍采用微孔、超微孔、石墨炭砖等,其导热性能、抗渣铁侵蚀等性能大大提高。

另外,铁口和风口区域内衬结构也发生了很大变化,以前一般采用小块标砖砌筑,而现在普遍采用组合砖结构形式。铁口组合砖一般有大块组合砖(全炭)和小块组合砖两种,其中小块组合砖应用的较为普遍,材质一般为刚玉类。风口组合砖也分大块和小块两种,大块一般采用浇注预制块,小块有离心浇注和机制浇注两种,材质一般均为刚玉类。目前,几种形式的铁口组合砖和风口组合砖,在现代高炉中越来越多的广泛采用。




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