7_63m焦炉主要耐火材料简评[1]

燃料与化工Ｆｕｅｌ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓＪａｎ２００８Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１马钢公司引进的２×７０孔７．６３ｍ焦炉是德国伍德公司开发的分段加热与废气循环相结合的复热式特大容积焦炉，年产干全焦２１３万ｔ／ａ，基本设计由伍德公司提供，中冶焦耐公司进行详细设计。

１主要耐火材料的品种与数量１座７．６３ｍ焦炉的各种耐火材料达３万ｔ，异型砖达１１００余种，根据焦炉各部位的不同工况，分别选用硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝隔热砖、硅线石砖、红砖和浇注块等种类的耐火材料砌筑，见表１。

２主要耐火材料的质量及检验、验收２．１主要耐火材料的质量要求在伍德公司的基本设计中，７．６３ｍ焦炉主要耐火材料采用德国标准（ＤＩＮ标准），中冶焦耐公司转化设计时参考中国标准将硅砖、半硅砖的指标增加了一项体积密度，其他未作改变。

７．６３ｍ焦炉主要耐火材料简评韩冬（中冶焦耐工程技术有限公司，鞍山１１４００２）杨建华（马钢股份有限公司煤焦化公司，马鞍山２４３０６９）摘要：介绍了７．６３ｍ焦炉主要耐火材料的品种、数量、材质及各种砖型的验收技术条件，同时还对半硅砖、硅线石砖、硅火泥、格子砖等的应用问题进行了深入的讨论。

７．６３ｍ焦炉炉体密封性好，但异型砖多，有些砖的成品率极低，复杂的炉体结构对焦炉生产操作和寿命是否有影响还需进一步的实践验证。

关键词：７．６３ｍ焦炉耐火材料材质技术条件中图分类号：ＴＱ１７５．７１文献标识码：ＢＢｒｉｅｆＲｅｖｉｅｗｏｎＭａｉｎＲｅｆｒａｃｔｏｒｙｆｏｒ７．６３ｍＣｏｋｅＯｖｅｎＨａｎＤｏｎｇ（ＡＣＲＥＣｏｋｉｎｇａｎｄＲｅｆｒａｃｔｏｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＣｏｒｐ．，Ａｎｓｈａｎ１１４００２，Ｃｈｉｎａ）ＹａｎｇＪｉａｎｈｕａ（ＴｈｅＣｏａｌａｎｄＣｏｋｉｎｇＣｏｍｐａｎｙｏｆＭａｓｔｅｅｌ，Ｍａ′ａｎｓｈａｎ２４３０６９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｋｉｎｄ，ｑｕａｎｔｉｔｙ，ｍａｔｅｒｉａｌｑｕａｌｉｔｙａｎｄａｃｃｅｐｔａｎｃｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｋｉｎｄｓｏｆｂｒｉｃｋｓｈａｐｅｓｏｆｍａｉｎｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｆｏｒ７．６３ｍｃｏｋｅｏｖｅｎａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｓｕｅｓｏｆｓｅ－ｍｉ－ｓｉｌｉｃａｂｒｉｃｋ，ｓｉｌｉｍａｎｉｔｅｂｒｉｃｋ，ｓｉｌｉｃａｍｏｒｔａｒａｎｄｃｈｅｃｋｂｒｉｃｋａｒｅｄｅｅｐｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｓｅａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆ７．６３ｍｃｏｋｅｏｖｅｎｉｓｇｏｏｄ，ｂｕｔｍｏｒｅｓｈａｐｅｂｒｉｃｋｓａｒｅｕｓｅｄ，ｔｈｅｆｉｎｉｓｈｅｄｐｒｏｄｕｃｔｒａｔｅｏｆｓｏｍｅｂｒｉｃｋｓａｒｅｒａｔｈｅｒｌｏｗ，ｉｆｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｏｖｅｎｐｒｏｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｈｉｃｈｈａｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｃｏｋｅｏｖｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｓｈｏｕｌｄｂｅｆｕｒｔｈｅｒｐｒｏｖｅｄｂｙｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：７．６３ｍｃｏｋｅｏｖｅｎＲｅｆｒａｃｔｏｒｙＭａｔｅｒｉａｌｑｕａｌｉｔｙＴｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ收稿日期：２００７－１１－０１作者简介：韩冬（１９６２－），男，高级工程师表１１×７０孔７．６３ｍ焦炉主要用耐火材料序号材料名称用量／ｔ１异型硅砖ＫＮ（蓄热室、斜道、炉顶）１００４１．０２异型硅砖ＫＤ（炉墙）４８００．０３异型硅砖ＫＳ（炭化室底）２０５．０４标准型硅砖４５９．０５硅火泥１８７０．０６异型半硅砖Ｅ６５７３１８．０７半硅格子砖Ｅ７０－２１３２２．０８异型粘土砖ＫＡ－４０２３４．０９粘土格子砖ＡＷ８１１．０１０粘土格子砖ＫＡ４０－２１００３．０１１异型硅线石砖ＯＴ－６０２１０．０１２标准型粘土砖１５００．０１３粘土火泥１３００．０６燃料与化工Ｆｕｅｌ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓ２００８年１月第３９卷第１期２．２质量检验与验收由于耐火材料品种多、批量大且每种耐火材料又有很多指标，为了既保证工程质量，又满足工程进度，同时还要减少检验费用，使检验、验收具有可操作性，我们对主要耐火材料确定了验收技术条件：（１）耐火材料生产厂家必须严格按照合同要求组织生产、检验并出具质保书。

（２）将主要耐火材料的质量指标分为主要指标、次要指标、参考指标三类，作为验收检验条件，规定如下：ａ）主要指标不得低于设计值，为退货指标；ｂ）次要指标原则上不低于设计值，为让步接受指标；ｃ）参考指标原则上不低于设计值，仅参考不作为考核指标。

（３）外形尺寸及外观仍按ＤＩＮ标准验收。

２．３主要耐火材料的验收技术条件硅砖、半硅砖、粘土砖及硅线石砖验收技术条件见表２～表７。

３问题讨论３．１关于半硅砖半硅砖是指ＳｉＯ２含量大于６５％的铝硅质耐火制品，一般用含石英砂的耐火粘土、叶蜡石以及耐火粘土或者高岭土选矿的尾矿作原料。

半硅砖受热后的膨胀性不太大，这种微量的膨胀特质有利于提高砌体的整体性。

半硅砖可减弱熔渣对砌体侵蚀作用，当高温熔渣与砖表面接触后，在砖的表面产生一层粘度较大的釉状物质，可阻止熔渣继续向砖内渗透，形成一层保护层，从而提高了砖的抗侵蚀能力。

半硅砖用于焦炉蓄热室中下部，采用半硅砖的表２硅砖验收技术条件性能ＫＮＫＤＫＳ蓄热室、斜道、炉顶炉墙炭化室底化学成分／％ＳｉＯ２（主要）≥９４．５≥９５．０Ａｌ２Ｏ３（参考）≤２．０≤１．５Ｆｅ２Ｏ３（参考）≤１．０≤１．０ＣａＯ（次要）≤３．０≤３．０Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ（参考）残余石英含量（参考）／％粗晶体原料共同协商≤２．０常温耐压强度（次要）／ＭＰａ≥２８≥３５≥４５显气孔率（主要）／％≤２４．５≤２２．０≤２２．０荷重软化点开始温度（Ｔ０．６）（主要）／℃≥１６４０≥１６５０压缩蠕变率［１４００℃×Ｚ２５］（参考）／％≤０．３５耐火度（次要）／％≥１６８０－－体积密度（参考）／ｇ・ｃｍ－３≥１．７８≥１．８１≥１．８３注：１）因硅砖量比较大，以３００￣６００ｔ为１个取样批次；２）因为没有相应的检验方法和仪器，取消了设计采用的ＤＩＮ标准中的磨损指标。

≤０．３５≤０．３５表３Ｅ７０、Ｅ６５半硅砖验收技术条件性能Ｅ７０－１Ｅ７０－２Ｅ６５－１Ｅ６５－２格子砖、蓄热室、炉顶ＳｉＯ２（主要）／％≥７０≥６５显气孔率（主要）／％≤２３≤２１≤２５≤２２常温耐压强度（次要）／Ｎ・ｍｍ－２≥２５≥４０≥２０≥３５荷重软化点（ＤＦＢ）开始温度ｔａ（主要）／℃≥１３５０≥１３５０≥１３２０耐火度ＳＫ（次要）≥１５８０－压缩蠕变（参考抽检）［Ｚ２５］／％指相对线变化率≤０．２５体积密度（参考）／ｇ・ｃｍ－３≥２．００≥２．００≥２．００≥２．００酸溶解度（ＳＬ）（参考）／％≤５热震９５０℃水冷（参考）热震循环最小次数≥７注：１）３００￣６００ｔ为１个取样批次；２）格子砖测耐火度（≥１５８０℃）替代常温耐压强度。

表４Ｅ２－Ｆ、ＡＴ１２５０半硅砖验收技术条件性能Ｅ２－ＦＡＴ１２５０耐火度（次要）／℃≥１５８０≥１５８０荷重软化（主要）开始温度（Ｔ０．６）／℃≥１３５０≥１３２０体积密度（参考）／ｇ・ｃｍ－３≥２．０≥２．０常温耐压强度（次要）／ＭＰａ≥４０≥４５显气孔率（主要）／％≤２１≤２０可逆热膨胀率（参考）１０００℃／％￣０．６５％￣０．７％ＳｉＯ２≥７０％Ａｌ２Ｏ３≥２２％Ｆｅ２Ｏ３≤２．５％Ｆｅ２Ｏ３≤２．５％Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≤１．７％Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≤１．７％注：取样批次：３００￣６００ｔ为１个批次。

化学成分／％主要次要参考表５ＫＡ４０粘土砖验收技术条件性能Ａｌ２Ｏ３（主要）／％≥４０Ｆｅ２Ｏ３（参考）／％≤２．０Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ（参考）／％≤１．０显气孔率（主要）／％≥２０常温耐压强度（次要）／ＭＰａ≥３５荷重软化点（主要）开始温度／℃≥１３５０耐火度（参考）／℃≥１７１０压缩蠕变率（参考）［１１５０℃×Ｚ２５］相对线变化率／％≤０．２５体积密度（次要）／ｇ・ｃｍ－３≥２．１热震性９５０℃水冷（参考）／次热震循环最小次数≥７注：取样批次：３００ｔ为１个批次。

ＫＡ４０蓄热室、燃烧室头部７燃料与化工Ｆｕｅｌ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓＪａｎ２００８Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１目的是为了保证砌体的严密性以及防止酸性气体侵蚀（高炉煤气加热时）。

由于半硅砖的热膨胀介于粘土砖与硅砖之间，与硅砖仍有差距，当焦炉达中龄时，能否保持炉体的严密性尚有待实践检验，而硅砖的抗侵蚀能力是没有问题的，所以可以认为蓄热室墙体采用半硅砖砌筑，除了价格略低外，技术上是没有意义的。

此外，耐火材料制造行业亦缺乏焦炉用半硅砖的生产经验，其配料中叶蜡石等含量与烧成温度应很好地把握，否则极易造成理化指标不合格或者外形不合格。

半硅砖砌筑用火泥设计推荐粘土火泥，我们采用的是二氧化硅含量８５％中温硅火泥，应为该火泥的成分更接近于半硅砖。

３．２关于硅线石砖硅线石含有莫来石、α—方石英晶体，具有较好的热震稳定性和较高的耐火度，在７．６３ｍ焦炉中用于炉头部位。

通常为了减少急冷急热对炉头的不良影响，采用高铝砖砌筑，显然，硅线石砖的性能是优于高铝砖的，但是原料资源很少、价格较高，经济上是否合适取决于其使用效果，有待于实践检验。

３．３关于硅火泥７．６３ｍ焦炉对于硅火泥的粒级要求较为严格，规定了＜０．０６３ｍｍ、０．０６３～０．１２５ｍｍ、０．１２５～０．２５ｍｍ、０．２５～０．５ｍｍ、０．５～１ｍｍ、１～２ｍｍ、＞２ｍｍ各粒级组成，而我国的国家标准仅规定了＞１ｍｍ和＜０．０７４ｍｍ组成。

我们认为德国的粒配较为合理，类似硅砖原料的粒配，对于保证砌体严密性是有好处的，但是该火泥施工的难度略大，生产也较难，马钢在采购时将上述粒级稍微作了调整。

３．４关于格子砖我国焦炉蓄热室格子砖通常采用粘土砖，有些厂家为降低成本用一些含Ａｌ２Ｏ３较高的原料取代粘土砖的主原料焦宝石，以至焦炉用高炉煤气加热时，蓄热室上部格子砖在还原性气氛下受酸性气体侵蚀，产生熔胀现象。

后来对蓄热室上部四层格子砖的Ａｌ２Ｏ３作了规定，称之为低铝格子砖。

７．６３ｍ焦炉蓄热室格子砖下部用Ａｌ２Ｏ３含量３０％～３６％的粘土砖（ＡＷ），增加了热震（风冷）次数大于２５次（一般粘土砖无此要求），中部用半硅砖，上部用Ａｌ２Ｏ３含量≥４０％的粘土砖（ＫＡ４０）是值得商榷的。

３．５有关的检验方法７．６３ｍ焦炉炭化室底和墙面硅砖有一项磨损指标，因为不具备检验条件而没有检测，该指标对于焦炉的预期寿命有一定的意义。

德国烘炉曲线是依据耐火材料的压缩蠕变绘制的，与我们通常依据膨胀率绘制有所不同，烘炉曲线、升温速率有一些差异。