钢铁冶金用耐火材料1

科
技
侵蚀原因
对耐火材料的性能要求
大 学
1.高温煤气流的冲刷磨损 1.高温耐磨性好
材
2.热态渣铁的冲刷侵蚀
2.抗渣铁侵蚀性好
料 学
3.高温破坏作用
3.导热性好
院
炉腹处砌砖在冷却壁的冷却作用下，可以形成渣皮，起保护作用。
辽 压煤气的磨损以及温度变化引起的热冲击，又受高FeO高
宁 科
碱度初渣的化学侵蚀，更为严重的是碱金属和锌蒸气造成
技 的碳素沉积和化学反应，使耐火砖组织脆化，失去强度。
大
学
炉身下部、炉腰侵蚀原因及对耐材的基本性能要求：
材 料
侵蚀原因
对耐火材料的性能要求
学
院
1.初成渣的化学侵蚀
2.下降炉料的磨损
3.金属铁的侵蚀破坏
4.煤气流冲刷磨损
5.热震引起的剥落
1.抗渣侵蚀性好 2.抗碱金属侵蚀性好 3.高温强度高 4.导热性好 5.气孔率低 6.热震稳定性好
选用耐火材料：铝炭砖、碳化硅砖、热压小块炭砖及半石墨化炭-碳化硅砖等。
12
耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.3.3 炉腹用耐火材料
辽 炉腹带侵蚀原因及对耐材的基本性能要求： 宁
固体焦炭下降，向 回旋区供给焦炭，
熔铁下流
上升的煤气与滴下的 溶渣、铁水及焦炭进
行交换
合金元素还原、脱硫 、渗碳、直接还原
回旋区
鼓风使焦炭回旋运 焦炭燃烧放热，产生 燃烧反应、部分再氧
（燃烧带）
动
高温煤气
化
炉缸区（渣 铁带）
铁水和溶渣的储存
上部的热辐射、渣铁 最终的精炼、渣铁间
与焦炭的换热
的还原、脱硫、渗碳
料
向赛隆结合碳化硅和赛隆结合刚玉体系。
学
院
10
耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.3.1 炉身上部和中部用耐火材料
辽
在炉身上部，其破损机理主要是由于布料和炉料下降带来的机械
宁 冲刷和随上升气流而在此聚集的碱金属所产生的化学侵蚀。
科
在炉身中部，主要是热震破坏，其次是机械冲刷。
技
大
炉身上部和中部侵蚀原因及对耐材的基本性能要求：
学
材 料
侵蚀原因
对耐火材料的性能要求
学
1.炉料下降过程的磨损
1.耐压强度高
院
2.上升煤气流的冲刷磨损
2.抗碱金属侵蚀性好
3.碱金属侵蚀破坏
3.气孔率低
4.CO的破坏作用
4.氧化铁含量低
选用耐火材料：粘土砖、硅线石砖、致密粘土砖、高铝砖等。
11
耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.3.2炉身下部、炉腰
从炉身下部到炉腰的砖衬，既受下降炉料和上升高温高
喂丝 VD真空脱气 RH真空处理
转炉炼钢
连铸
轧钢
2
耐火材料在钢铁冶金中的应用
• 1 焦炉使用寿命40年的目标可以实现（只是从技术角度而
言）。 辽
宁
科 • 2 一座高炉一般要配备3～4座热风炉、热风炉的寿命应该
技 是高炉寿命的两倍、高炉长寿预期20年、热风炉寿命预期
大 应该是40年。
学
材 料
• 3 热风炉预期的寿命40年、高炉寿命是20年。目前差距很
Sialon系统材料，但非常重视水冷技术。高炉寿命很长—超过20年。
9
耐火材料在钢铁冶金中的应用
我国高炉长寿发展历程
辽 • 宝钢高炉本体用耐火材料历程对中国大型高炉用耐火材
宁
料发展具有重要意义
科 技
• 宝钢初期耐火材料全部是日本体系。我们通过引进—消
大
化—吸收—国产化的历程、实现一次跨越。
学 材
• 从日本模式转变到欧洲模式、材质也出现重大变化、走
耐火材料在钢铁冶金中的应用
主要内容
辽 宁
一、钢铁冶炼过程
科
技
二、炼铁用耐火材料
大
学 材
三、转炉炼钢用耐火材料
料
学
四、电炉炼钢用耐火材料
院
五、炉外精炼用耐火材料
六、连铸用耐火材料
1
辽 宁
采 矿
科
技
大
学
材
料
学
院
耐火材料在钢铁冶金中的应用
一、钢铁冶炼过程
选矿
烧结
炼焦
炼铁
三脱
炉外精炼
LF精炼炉 ANS-OB
辽
固相区（块状带） ：固体料软融前所分布的区
宁 科
域。
技
软融区（软融带） ：炉料从开始软化到融化所
大 学
占的区域。
材 料 学
滴落区（滴下带）：渣、铁全部融化滴落，穿 过焦炭层下到炉缸的区域。
院
回旋区（燃烧带）：风口前燃料燃烧的区域。
炉缸区（渣铁带）：形成最终渣、铁的区域。
6
耐火材料在钢铁冶金中的应用
（5）具有适当的导热率，同时又不影响冷却效果。
8
耐火材料在钢铁冶金中的应用
我国高炉用耐火材料的发展
辽 • 中国高炉用耐火材料的发展：
宁
1、二十世纪八十年代以前：Al2O3-SiO2系统天然矾土为主； Si3N4-
科
SiC开始试用。
技 大
2、二十世纪九十年代：Al2O3-C Al2O3-SiC Si3N4-SiC开始使用
其他设备 Other equipment
4
耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.1 高 炉
辽
宁
科 技
高炉炉体由上而下依次为：
大 学
炉喉
＜400℃
材
炉身
400～1100 ℃
料
学
炉腰
1100～1200 ℃
院
炉腹
1Baidu Nhomakorabea00～1450 ℃
炉缸`炉底 1450～1600 ℃
5
耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.2 炉料在炉内分布（状态）
学
3、 2000年以后：Sialon系列产品全面实现工业化生产
材 料
• 中国高炉用耐火材料技术路线：
学
1、 二十世纪八十年代随着宝钢全面建设开展。所有材料均来自日本
院。
2、 二十世纪九十年代宝钢高炉大修时逐步采用欧洲的技术路线：即
强调耐火材料也非常重视水冷技术。
3、 日本高炉用耐火材料也在改进，但步伐不大，至今仍很少用
2.1.2 炉料在炉内分布
辽
区域
相对运动
热交换
反应
宁 科 技
固相区 （块状带）
固体炉料下降煤气 上升
上升煤气对固体炉料 进行加热和干燥
间接还原、气化反应 ，碳酸盐分解、部分
直接还原
大
学 材
软融区 （软融带）
煤气通过焦炭夹层
矿石软化、半熔、煤 气对半熔层进行传热
直接还原、渗碳
料
学 院
滴落区 （滴下带）
学 大（只是从技术角度而言）。
院
为了适应现代化大型高炉日益苛刻的操作条件，必须 选用合适的耐火材料，才能达到高产长寿之目的。
3
耐火材料在钢铁冶金中的应用
炼铁过程工艺示意图
辽
宁
科
技
焦炉coke battery
大
学
材 料 学 院
铁水
Hot metal
高炉
Blast furnace
热风炉 Hot stove
7
耐火材料在钢铁冶金中的应用
2.1.3 高炉炉衬用耐火材料的使用条件：
辽
高炉用耐火材料，必须对炉内的反应保持物理和
宁
化学上的稳定，应达到以下要求：
科
技 大
（1）在高温下，不熔化、不软化、不挥发；
学 材 料
（2）应具有能在高温、高压条件下保持炉体结构完整 的强度；
学 院
（3）耐热冲击，耐磨损；
（4）具有对铁水、炉渣和炉内煤气等的化学稳定性；