高炉用耐火材料
关于炉衬耐火材料的选择

关于炉衬耐火材料的选择现代技术的发展,大大地促进了我国高炉技术的进步,高炉一代寿命大大提高。
这除了应归于高炉炉体结构参数趋于合理、操作参数的进一步优化外,还应归功于高炉炉衬耐火材料与施工技术的进步。
我们就国内目前高炉炉衬耐火材料的应用情况,优选了三套比较有代表性的方案。
其中,方案一选择了高导热石墨炭和半石墨化烧成炭砖砌筑炉底:炉缸采用高导热的微孔炭砖;并采用陶瓷杯技术;炉腹、炉腰、炉身下部选用si3N4结合sic砖。
这种结构选择的材料等级较高,造价较贵。
方案二以国产烧炭块代替方案一中的烧成炭砖,并以国内自行研制的与si3N4结合sic砖性能接近,而价格便宜得多铝碳砖部分代替si3N4结合sic砖,以达到降低造价的目的。
方案三采用了与方案二相同的炉底结构,但在炉腹、炉腰、炉身下部直至中部大量采用烧成铝碳砖代替si3N4结合sic砖,进一步降低高炉造价。
下面就有关高炉炉衬耐火材料的选择分别预以说明。
一、炉缸、炉底的耐火材料的选择高炉炉底、炉缸是高炉的重要部位,炉龄的长短,主要取决于这两部位的使用寿命。
因此,近代高炉在此部位均采用炭砖加陶瓷杯的混合结构。
炉底下部全部使用炭砖,上部靠周边冷却壁砌筑环形炭砖,炉缸部位也采用炭砖砌筑,在炉底中央和炭砖内侧砌筑陶瓷质材料的陶瓷标。
采用这种结构形式,其目的是利用炭砖热传导性能好的特点,加强炉底冷却散热,将铁水凝固等温线(1500℃)向上部推移,并把800℃左右的化学反应等温线推至保护层内,从而减缓炉底侵蚀速度,防止环形断层的发生,延长炉底使用寿命,另外,炭砖的最大弱点是抗氧化能力差。
尽管高炉冶炼性属于还原性气氛,但是暴露无遗在与炉气接触的炭砖,仍然非常容易氧化。
因此,采用在炭砖内侧镶砌一层高温理化性能特好的中性陶瓷材料以保护炭砖在烘炉期间和炉役前期不被氧化的陶瓷杯技术,能够有效地阻止液体炉渣和铁水过早地向炭砖渗透接触,间接地延长高炉的使用寿命。
在方案一中,我们推荐了炉底为半石墨化炭砖加高导热石墨炭砖,炉缸侧壁为国产微孔炭砖,整个炭砖内侧为莫来石砖砌筑的陶瓷标的方案。
高炉用耐火材料

高炉用耐火材料高炉用耐火材料12.2.3.1对耐火材料的要求:根据高炉炉衬的工作条件和破损机理,炉衬材料的质量对炉衬寿命有重要影响,故对高炉用耐火材料提出如下要求:(1)高耐火度和高荷重软化点,以抵抗高温和高温压力下的破坏作用;(2)低气孔率并没有裂纹,以抵抗煤气的渗入和熔渣的侵蚀作用;(3)低Fe203,以防止CO在炉衬内的分解; (4)高机械强度,以抵抗机械磨损和冲击破坏;(5)良好的化学稳定性,以提高抵抗炉渣化学侵蚀的能力; (6)体积稳定性好,以适应炉内温度波动时能抵抗急冷急热破坏的需要;(7)外形尺寸准确,以保证施工质量。
12.2.3.2高炉常用耐火材料高炉常用的耐火材料主要有陶瓷质材料和炭质材料两大类。
陶瓷质材料包括黏土砖、高铝砖、刚玉砖和不定形耐火材料等;炭质材料包括炭砖、石墨炭砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖等。
A黏土砖和高铝砖黏土砖是高炉上应用最广泛的耐火砖,它具有良好的物理机械性能,化学成分与炉渣相近,不易和渣起化学反应,有较好的机械性能,成本较低。
高铝砖是A1203含量大于48%的耐火制品,它比黏土砖有更高的耐火度和荷重软化点,由于A1:0,为中性,故抗渣性较好,但是加工困难,成本较高。
高炉用黏土砖和高铝砖的理化指标见黏土砖和高铝砖的外形质量也非常重要,特别是精细砌筑部位更为严格,有时还需再磨制加工才能合乎质量要求,所以在贮运过程中要注意保护边缘棱角,否则会降低级别甚至报废。
B炭质耐火材料近代高炉逐渐大型化,冶炼强度也有所提高,炉衬热负荷加重,炭质耐火材料具有独特的性能,因此逐渐应用到高炉上来,尤其是炉缸炉底部位几乎普遍采用炭质材料,其他部位炉衬的使用量也日趋增加。
炭质耐火材料主要特性如下:(1)耐火度高,炭是不熔化物质,在3500~C升华,在高炉冶炼温度下炭质耐火材料不熔化也不软化;(2)炭质耐火材料具有很好的抗渣性,对酸性与碱性炉渣都有很好的抗蚀能力;(3)具有高导热性,抗热振性强,可以很好地发挥冷却器的作用,有利于延长炉衬寿命;(4)线膨胀系数小,热稳定性好;,(5)致命弱点是易氧化,对氧化性气氛抵抗能力差。
耐火砖用途

耐火砖用途一、引言耐火砖是一种高温材料,具有很高的抗热性能和耐腐蚀性能。
它主要由硅酸盐、氧化铝等材料制成,广泛应用于冶金、建筑、化工等领域。
本文将详细介绍耐火砖的用途。
二、冶金领域1.高炉内衬高炉是冶金行业中常见的设备,它需要承受极高的温度和压力。
为了保护高炉内壁不被腐蚀和损坏,需要使用耐火砖作为内衬材料。
这些耐火砖通常由硅酸盐和氧化铝等材料制成,可以承受高达1800℃以上的温度。
2.钢铁制造在钢铁制造过程中,需要使用大量的耐火材料。
例如,在转炉中使用碱性耐火材料可以降低钢水中硫和磷的含量,在电弧炉中使用碳质耐火材料可以增加电极寿命,在钢包中使用镁碳质耐火材料可以提高保温性能。
三、建筑领域1.热工设备热工设备包括锅炉、窑炉、加热炉等,这些设备需要承受高温和腐蚀。
耐火砖可以用作这些设备的内衬材料,以保护其不被腐蚀和损坏。
2.隔热材料耐火砖也可以用作建筑隔热材料。
在建筑物外墙或屋顶上使用耐火砖可以有效地降低室内温度,减少能源消耗。
四、化工领域1.催化剂载体在化学反应中,催化剂起着至关重要的作用。
耐火砖可以用作催化剂的载体,在其表面上覆盖活性金属或氧化物,以提高催化剂的效率。
2.反应釜内衬在化学反应中,需要使用一些强酸或强碱溶液。
这些溶液会对金属和其他材料产生腐蚀作用,因此需要使用耐火材料来保护反应釜不被损坏。
五、其他领域1.电力行业在电力行业中,耐火砖通常用作高温电气设备的内衬材料,例如电炉、电弧炉等。
2.航空航天领域在航空航天领域中,需要使用一些高温材料来制造发动机和其他部件。
耐火砖可以用作这些部件的内衬材料,以保护其不被腐蚀和损坏。
六、结论综上所述,耐火砖是一种广泛应用于冶金、建筑、化工等领域的高温材料。
它具有很高的抗热性能和耐腐蚀性能,在各个领域都有着重要的应用价值。
耐火材料实用手册

耐火材料实用手册(最新版)目录一、耐火材料的定义与分类二、耐火材料的性能要求三、耐火材料的应用领域四、耐火材料的发展趋势正文一、耐火材料的定义与分类耐火材料是指在高温环境下能够保持稳定性能的一类材料,它主要用于高温工业领域的建筑、炉窑等设施的建造和维修。
根据材质和性能特点,耐火材料主要分为以下几类:1.氧化硅耐火材料:以二氧化硅为主要成分,具有良好的耐高温性能。
2.氧化铝耐火材料:以氧化铝为主要成分,具有较高的耐火度和抗侵蚀性能。
3.碳质耐火材料:以碳为主要成分,具有较高的热导率和抗热震性能。
4.复合耐火材料:由两种或多种耐火材料复合而成,兼具各种材料的优点。
二、耐火材料的性能要求耐火材料在高温环境下需要具备一定的性能,主要包括以下几个方面:1.耐火度:指材料在高温下抵抗熔化的能力,通常用摄氏度表示。
2.抗热震性:指材料在高温下抵抗温度波动的能力,通常用次数表示。
3.抗侵蚀性:指材料在高温下抵抗化学侵蚀的能力,通常用侵蚀度表示。
4.热稳定性:指材料在高温下抵抗结构和性能变化的能力。
三、耐火材料的应用领域耐火材料广泛应用于以下几个领域:1.钢铁工业:用于炼钢炉、高炉等设施的建造和维修。
2.建材工业:用于玻璃窑、陶瓷窑等设施的建造和维修。
3.化工工业:用于化工炉、锅炉等设施的建造和维修。
4.冶金工业:用于熔炼炉、热处理炉等设施的建造和维修。
四、耐火材料的发展趋势随着高温工业的发展,对耐火材料的需求越来越高。
未来耐火材料的发展趋势主要表现在以下几个方面:1.提高耐火度:研发新型耐火材料,提高其耐火度,以满足更高温环境的需求。
2.增强抗侵蚀性:研发新型耐火材料,增强其抗侵蚀性,以延长使用寿命。
3.降低热导率:研发新型耐火材料,降低其热导率,以提高节能效果。
列出高炉各部位用的耐火材料

列出高炉各部位用的耐火材料高炉是冶金工业中的重要设备之一,用于将铁矿石还原成纯铁的过程中,需要使用各种耐火材料来保护炉体和各个部位,以确保高炉的正常运行和安全生产。
下面将以高炉各部位用的耐火材料为标题,详细介绍每个部位所使用的耐火材料。
1. 高炉炉缸耐火材料炉缸是高炉的主要部位之一,承受着高温和高压的环境。
为了保护炉缸不受侵蚀,常用的耐火材料包括炉缸砖、炉缸衬砌等。
这些耐火材料具有高温抗热、耐侵蚀的特性,能够有效地抵御高温气体和炉渣的侵蚀。
2. 高炉炉壁耐火材料炉壁是高炉内部的主要组成部分,也是炉体的承重部位。
为了保证炉壁的强度和耐火性能,常用的耐火材料包括炉壁砖、炉壁衬砌等。
这些耐火材料具有良好的抗压强度和耐火性能,能够承受高温和高压的环境。
3. 高炉炉喉耐火材料炉喉是高炉出铁口的部位,也是高炉内部的热点区域。
为了保护炉喉不受侵蚀,常用的耐火材料包括炉喉砖、炉喉衬砌等。
这些耐火材料具有良好的耐热性能和抗侵蚀性能,能够有效地抵御高温气体和炉渣的侵蚀。
炉底是高炉的底部,承受着高炉内部的高温和高压。
为了保护炉底不受侵蚀,常用的耐火材料包括炉底砖、炉底衬砌等。
这些耐火材料具有高温抗热、耐侵蚀的特性,能够有效地抵御高温气体和炉渣的侵蚀。
5. 高炉炉顶耐火材料炉顶是高炉的顶部,也是高炉内部的重要部位之一。
为了保护炉顶不受侵蚀,常用的耐火材料包括炉顶砖、炉顶衬砌等。
这些耐火材料具有高温抗热、耐侵蚀的特性,能够有效地抵御高温气体和炉渣的侵蚀。
6. 高炉炉喉冷却装置为了保证高炉炉喉的正常运行,需要安装冷却装置来降低炉喉的温度。
常用的冷却装置包括炉喉冷却壁、炉喉冷却管等。
这些冷却装置能够有效地降低炉喉的温度,保护炉喉不受高温气体和炉渣的侵蚀。
7. 高炉炉顶冷却装置为了保证高炉炉顶的正常运行,需要安装冷却装置来降低炉顶的温度。
常用的冷却装置包括炉顶冷却管、炉顶冷却壁等。
这些冷却装置能够有效地降低炉顶的温度,保护炉顶不受高温气体和炉渣的侵蚀。
高炉用耐火材料

宝钢四号高炉的内衬 1、 炉底、炉缸耐材 、 炉底、 1)采用大块碳砖结构 ) 2)太钢五号高炉与宝钢四号高炉均采用大块碳砖结构,碳砖具有优良的 )太钢五号高炉与宝钢四号高炉均采用大块碳砖结构, 抗渣铁侵蚀能力、抗碱侵蚀能力、耐铁水渗透能力, 抗渣铁侵蚀能力、抗碱侵蚀能力、耐铁水渗透能力,还具有很高的导热 能力。可以保证高炉长寿,总造价相对较低, 能力。可以保证高炉长寿,总造价相对较低,同时可有效减少砌筑工程 量,有利于施工工期的短期化。 有利于施工工期的短期化。 2、风口区域采用赛隆结合刚玉组合砖或大块刚玉莫莱石砖砌筑。 、风口区域采用赛隆结合刚玉组合砖或大块刚玉莫莱石砖砌筑。 1)炉腹至炉身中部为铜冷却板,在冷却板之间采用高导热的石墨砖。 )炉腹至炉身中部为铜冷却板,在冷却板之间采用高导热的石墨砖。 2)炉腹(第1~14层铜冷却板范围内)全部采用高导热的石墨砖。为提 )炉腹( 层铜冷却板范围内) ~ 层铜冷却板范围内 全部采用高导热的石墨砖。 高炉腰以上炉衬的耐磨能力,在第 ~ 层铜冷却板范围内 层铜冷却板范围内, 高炉腰以上炉衬的耐磨能力,在第14~40层铜冷却板范围内,石墨砖前 端镶嵌赛隆结合碳化硅砖。 端镶嵌赛隆结合碳化硅砖。第41~54层铜冷却板之间全部采用赛隆结合 ~ 层铜冷却板之间全部采用赛隆结合 碳化硅砖。 碳化硅砖。 3)炉顶煤气封罩上的喷涂层,其锚固件采用网格的形式。 )炉顶煤气封罩上的喷涂层,其锚固件采用网格的形式。
H-5段光面灰铸铁冷却壁
风口 风口小套采用双腔式,前腔与后腔独立供水。风口采用高压工业水, 风口小套采用双腔式,前腔与后腔独立供水。风口采用高压工业水, 通过1根 供水主管向风口小套前端、 通过 根DN600供水主管向风口小套前端、悬臂测温装置以及炉顶洒水 供水主管向风口小套前端 供水。水量1660m3/h,水压 供水。水量 ,水压1.6MPa,在进入风口小套前端、悬臂测温 ,在进入风口小套前端、 装置以及炉顶洒水喷枪之前分别设置了供水环管, 装置以及炉顶洒水喷枪之前分别设置了供水环管,以达到均匀供水的目 的。
耐火粘土的用途

耐火粘土的用途耐火粘土是一种特殊的粘土,它具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化等优异性能,因此被广泛应用于各种工业领域中。
下面将从几个方面来介绍耐火粘土的用途。
一、冶金工业领域耐火粘土在冶金工业中的应用非常广泛,主要用于制造高炉、转炉、电炉、钢包等冶炼设备中的耐火材料。
这些设备所用的耐火材料需要具备抗高温、耐腐蚀、抗冲击等特性,而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
它可以制成各种形状的砖块、板材、管道等,用于构建冶炼炉体,同时还可以用于修补和更新炉体。
二、建筑工业领域在建筑工业领域,耐火粘土主要用于制造高温炉窑、火炉、烟道等设备中的耐火材料。
由于耐火粘土具有防火、隔热、耐腐蚀等特性,因此在建筑工业中也有广泛的应用。
例如,很多钢铁厂、火力发电厂、水泥厂、陶瓷厂等工厂所用的高温烟道、热风炉、窑炉等,都需要使用耐火粘土制成的耐火材料。
三、化工工业领域在化工工业中,耐火粘土主要用于制造化工反应器、炉窑、管道等设备中的耐火材料。
这些设备需要具备防腐、防蚀、耐高温等特性,而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
它可以制成各种形状的砖块、板材、管道等,用于构建化工设备,同时还可以用于修补和更新设备。
四、能源工业领域在能源工业中,耐火粘土主要用于制造炉窑、热风炉、锅炉、窑炉等设备中的耐火材料。
这些设备需要具备防火、隔热、耐高温等特性,而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
例如,很多热电厂、炼油厂、化肥厂、煤化工厂等工厂所用的锅炉、热风炉、窑炉等,都需要使用耐火粘土制成的耐火材料。
耐火粘土是一种非常重要的材料,在工业生产中有着广泛的应用。
它具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化等优异性能,可以制成各种形状的砖块、板材、管道等,用于构建各种耐火设备,同时还可以用于修补和更新设备。
随着工业生产的不断发展,耐火粘土的应用领域也将越来越广泛。
高炉出铁口和出铁沟常用的耐火材料和要求

高炉出铁口和出铁沟常用的耐火材料和要求
出铁口是高炉排出铁水的咽喉,由于高炉的大型化和强化冶炼技术的采用,出铁次数增加,因而其工作条件也变得更加苛刻。
炮泥就是用来封堵出铁口的耐火泥料,因采用泥炮打入而得名。
目前的炮泥大多为树脂或沥青结合的AL2O3-SiC-C质材料。
对炮泥有一些特殊的要求:(1)可塑性相粘结性要好:(2)高温体积收缩要小;(3)气孔率适中,以便于排出水分;(4)烧结性能要好,强度要高(5)出铁时容易打开。
出铁沟是引出铁水或熔渣的通道,常用的内衬材料有捣打料、浇注料和振动料,材质主要是A12O3-SIC-C质。
出铁沟内衬应具备以下性能:(1)耐铁水和熔渣的侵蚀和冲刷;(2)热震稳定性要好,重烧体积变化小;(3)很强的抗氧化能力(4)不粘渣铁,不产生有害气体,而且容易施工。
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高炉用耐火材料耐火材料行业是为高温技术服务的重要基础行业,与钢铁工业的关系尤为密切。
高温工业尤其是钢铁冶炼技术的新发展,促进了耐火材料工业的技术进步。
耐火材料工业的技术进步又保证了高温工业新技术的实施。
钢铁工业中各种窑炉的稳产、高产、长寿都离不开耐火材料,各种窑炉因用途和使用条件不同,对构成其主体的耐火材料的要求也不同,而不同种类的耐火材料也由于化学物质组成、显微结构的差异和生产工艺的不同,表现出不同的基本特性。
因此,了解研究工业窑炉用耐火材料,就有必要了解耐火材料的基本性质。
本章在此基础上,重点介绍高炉、热风炉用耐火材料。
3.1 耐火材料的基本性质耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。
它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种制品。
它具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性。
3.2 高炉炉体用耐火材料高炉是炼铁的主要设备,它具有产量大、生产率高和成本低的优点,这是其它炼铁方法所无法比拟的。
我国某高炉炉体内衬用耐火材料示意图如图3-3所示。
随着世界各国钢铁工业的进步,高炉朝着大型化、高效化和长寿化发展,逐步采用富氧喷煤、高风温操作、高压炉顶等新的冶炼技术。
高炉炉衬工作条件随之发生了重大变化,其使用寿命降低较多,一般只有5~6年。
特别是高炉炉身下部及炉腰、炉腹部位,其使用寿命就更短。
为适应这一发展,高炉用耐火材料也有了较大的变化,长寿命新型、高效耐火材料逐渐被应用,高炉寿命逐步提高。
根据高炉炉衬的操作条件和蚀损的特征,要求耐火材料具有:⑴良好的高温使用性能,在长期高温下热稳定性好。
⑵常温和高温下的强度要高,耐磨性能要好。
⑶致密度高,导热性好,显气孔率低,高温收缩小。
⑷能抵抗高温、高压下的铁水、熔渣、高炉煤气和炉尘的剧烈冲刷和侵蚀。
⑸耐火砖外形尺寸准确,能确保砖缝达到规定的要求。
目前,高炉用耐火材料的品种很多,炉身中上部一般采用性能优异的粘土砖或高铝砖,炉身下部、炉腰及炉腹则用碳质制品、碳化硅砖、莫来石砖、刚玉砖等特种耐火材料,特别是最近发展起来的碳化硅砖,在高炉上的应用获得了成功。
同时,其它不定形耐火材料也得到了广泛应用。
3.2.1 炉喉和炉顶用耐火材料炉喉主要起保护炉衬、合理布料的作用。
炉喉正常工作时,温度为400~500℃,这一区域主要受炉料直接冲击和摩擦作用,但煤气流的冲刷相对较轻。
因此,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,配合施工浇注料。
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。
3.2.2 炉身用耐火材料炉身是高炉重要的组成部分,起着炉料的加热、还原和造渣作用。
自始至终承受着煤气流的冲刷与物料的冲击。
但炉身上部和中部温度较低(400~800℃),无炉渣形成和渣蚀危害。
这部位主要承受炉料冲击、炉尘上升的磨损或热冲击(最高达50℃/min)或者受到碱、锌等的侵入和碳的沉积而遭受破坏。
所以该部位主要采用低气孔率的优质粘土砖及高铝砖。
特别是在耐火制品品种增加和质量提高的情况下,高炉炉衬寿命都大为延长。
但是随着大中型高炉操作条件苛刻化和大幅度延长高炉寿命制度的确立,该部位要求采用在耐剥落性和耐磨性方面都很优异的耐火材料。
因此,在炉身上部还采用磷酸盐结合的粘土砖,上部和中部还采用硅线石质耐火砖和耐剥落性优异的高铝质耐火砖。
炉身下部温度较高,这部分区域是热交换较多的区域,有大量低熔物形成,有炽热炉料下降时的磨擦作用,煤气上升时粉尘的冲刷作用和碱金属蒸气的侵蚀作用。
因此,这个部位极易受侵蚀,严重者冷却器全部被侵蚀光,只靠钢壳来维持。
所以,要求采用有很好的抗渣性、抗碱性和高温强度及耐磨性较高的优质粘土砖、高铝砖、刚玉砖、铝炭砖或碳化硅砖,对于冷却板结构的内衬也有使用石墨砖的。
3.2.3 炉腰用耐火材料炉腰起着上升煤气流的缓冲作用。
炉料在这里已部分还原造渣,料层的透气性变差,同时渣蚀严重。
另外,炉腰部位的温度高(1400~1600℃,高温辐射侵蚀严重;碱的侵蚀也比较严重;含尘的炽热炉气上升,对炉衬产生较强的冲刷作用;焦炭等物料产生摩擦;热风通过时引起温度急剧变化作用。
上述诸多因素的共同作用,使这个部位的耐火材料损毁很严重。
因此,炉腰部位一般选择抗渣侵蚀性强、耐冲刷的耐火材料。
对于冷却板结构的内衬也有使用石墨砖。
3.2.4 炉腹用耐火材料炉腹连接着炉缸和炉腰。
这一区域温度更高,其下部炉料温度约在1600~1650℃,气流温度也高,并形成大量的中间渣开始滴落。
该部位所受的热辐射、熔渣侵蚀都很严重。
另外,碱金属的侵入,碳的沉积而引起的化学作用,由上而下的熔体和由下而上的炽热气流的冲刷作用也加剧。
所以,炉腹部位历来都是高炉寿命最短的关键环节。
因此,该区域的材料应有很高的抗侵蚀、抗冲刷能力,同时还要兼有一定的抗热震能力。
因此,现代大中型高炉在此部位采用这类耐火材料比较普遍。
烧成铝炭砖及烧成微孔铝碳砖也具有较好的抗压、抗折、抗侵蚀、抗冲刷能力,导热性好,而且容易掛渣,最重要的是抗热震能力强,价格也比较便利,在我国中型和中小型高炉采用的比较普遍。
对于冷却板结构的内衬也有使用石墨砖的3.2.5 炉缸、炉底用耐火材料炉缸是盛装铁水和熔渣的地方,并燃烧焦炭产生大量煤气,为高炉还原制造初始条件。
炉缸部位特别是风口区是高炉内温度最高的区域,其温度在1700~2000℃,炉底温度一般在1450~1500℃。
炉缸内衬除受高温作用外,还主要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。
在铁水侵入的同时,碱和锌也侵入。
铁水侵入可引起耐火砖上浮,化学侵蚀可引起耐火砖脆化层的扩展,从而使高炉炉底耐火材料发生严重破坏。
这些部位要求耐火材料具有耐铁水侵蚀性、耐铁水渗透性、耐碱性、容积稳定性和适宜的导热性。
炉缸是高炉的重要部位。
该部位内衬破损的主要原因是:⑴渣、铁水的侵蚀;⑵碱金属的侵蚀;⑶高温煤气流的冲刷;⑷热应力的破坏;⑸CO2、O2、H2O的氧化、侵蚀等。
这一部位内衬破损是多种因素综合作用的结果,既有化学的、热力的,也有机械的作用。
所以,炉缸用耐火材料的性能应满足如下要求:⑴耐高温性,铁水温度1500℃左右,炉渣温度更高;⑵耐侵蚀性,如高温炉渣的侵蚀,特别是渣中碱金属及氧化物时侵蚀性更强,其次是铁水的侵蚀,还有CO、CO2、H2O的侵蚀;⑶耐冲刷、耐磨性;⑷抗渗透性;⑸高导热性。
炉缸风口带可采用刚玉-莫来石砖或棕刚玉砖、硅线石砖;在渣铁水接触的热面一般可采用陶瓷耐火材料即刚玉-莫来石砖或棕刚玉砖,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;炉底选用半石墨炭砖、微孔炭砖,炉底找平层上面用一层石墨化炭砖。
随着高炉冶炼技术的发展,应用于该部位的新型耐火材料主要有烧成炭砖、热压炭砖、微孔炭砖、超微孔炭砖、碳复合SiC砖、半石墨化自焙炭块等。
我国宝钢、首钢、本钢等大型高炉先后引进美国UCAR公司的热压炭砖,取得了令人满意的效果。
“陶瓷杯”技术在国内也较多采用。
陶瓷杯是一种砌筑在高炉炉缸上,为了延长高炉寿命,降低热损耗的陶瓷质内衬。
它是以刚玉为基质,掺有或不掺有氧化铬添加剂的预制块,或是氮结合(賽隆)的砖制品及莫来石砖制品构成。
它们的导热性比炭质制品低。
在过去的20年里,高炉炉缸的工作条件发生了很大变化,要求高炉炉缸用耐火材料内衬须承受更加恶劣的生产条件,与此同时,依靠提高内衬材料的使用寿命,达到提高高炉经济效益的(和效率)目标。
传统上,炉缸主要使用碳质耐火材料,随着铁水温度的提高,高炉的产量也提高,将加速碳质耐火材料恶化的速度。
为了能适应高炉新的冶炼条件,现在有两种不同的观点,一种观点主张依据热力学,另一种观点主张依据耐火材料学。
热力学观点是以下列理论为依据:受热面温度越低,耐火材料损毁越慢。
它强调通过高热导率的半石墨质炭块将热量传递给冷却系统。
从而实现热平衡。
同时,利用良好的导热性在炉缸内侧壁部位降低了工作面(热面)温度,并形成渣皮状附着物,将800℃等温线推至炭砖以外,保护炉缸内壁,实现炉缸系统的安全、高效、长寿。
如宝钢3号、4号高炉,太钢4350m3高炉、首钢1号高炉等,就是采用美国UCAR公司全碳质材料炉底、炉缸结构。
耐火材料学解决方法是根据众所周知的陶瓷底座,开发了新型的复合内衬,并在20世纪80年代初期砌筑使用。
最先采用该复合内衬的是Thyssen Stahl A.G.公司Hambo-rn和Ruhrort厂的两座高炉,因其外形为环状,故被称为“陶瓷杯”。
它强调在采用高热导率的炭块将炉缸热量传递给冷却系统的同时,通过增加具有耐高温、抗渣碱侵蚀、耐冲刷和良好的热震稳定性的陶瓷材料制成的陶瓷杯,将炉缸内的炭质材料与铁水及其它混合物分隔,从而在相当一段时间内杜绝了铁水对炭质材料炉缸的侵蚀,实现炉缸系统的安全、高效、长寿。
近年来,国内很多高炉炉底炉缸采用法国SAVOIE公司和日本电极公司碳质材料-陶瓷材料复合结构。
陶瓷杯具有下列优点:⑴提高出铁温度。
陶瓷杯有隔热效果,减少了从炉底和炉缸壁辐射的热量。
因此,铁水能保持较高的温度从出铁口流出。
隔热效果取决于高炉炉壁的厚度、炉径及产量等的不同,使用陶瓷杯铁水温度可提高10~20℃之间。
温度更高的铁水有利于铁水往炼钢厂的运输。
但是应该注意:由于含有同量的硅,焦炭的消耗量不会减少。
节约能源是指减少热损失而不是改善高炉的冶炼过程。
如果出铁的温度比常规低,那么应该是由于SiO2含量的降低。
导致焦比下降,从而提高了效益。
此外,因为降低了热损失,炉缸对降低温度运行极不敏感,这样从停产恢复到正常运行所需的时间较短,并且容易恢复。
⑵降低了铁水的渗透。
铁水的凝固温度是1150℃,而陶瓷内衬的内壁等温线很接近1150℃。
因为耐火材料的膨胀,耐火制品或预制块之间的连接缝会变小。
因此,渗入孔隙处的铁水是有限的,仅对耐火材料表面层的性质有所影响。
整个预制块仍保持完整的性能。
⑶“脆化层”的消除。
因为800℃等温线现在在陶瓷杯内部,所以,以前认为在碳质内衬的脆化层现已消除了。
这个消除不是理论上的假设,而是被实践所证明。
⑷出铁沟磨损的消除。
由于使用陶瓷杯,使炉底的深度加深了,这样以前在碳质内衬经常发生的出铁沟磨损,现在得到了很好的消除。
3.2.6 出铁口用耐火材料小型高炉一般设置1个出铁口和2~3个出渣口中,大中型高炉则有2~4个出铁口和1~3个出渣口。
当铁矿石的品位较高时,渣量相应减少,大型高炉可不另设出渣口。
随着高炉日益大型化,出铁次数的频繁,导致出铁口负担过重,每个出铁口日出铁量有时高达3000t左右。
出铁口受到铁水、炉渣、碱的侵蚀和磨损;从出铁开始到出铁结束时温度变化的冲击;同时受到开铁口和堵铁口时的机械振动磨损。
因此,出铁口的工作条件极其苛刻。