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耐火砖生产厂家技术专题

高炉各部位用金多宝资料

编辑:耐火砖???浏览:???时间:2017-07-24

随着工业化的进程,现代大、中型高炉一般要求1代炉龄达到10年(甚至15年)。因此,对金多宝资料的品种和质量都提出了非常严格的要求。由于在高炉内部各个区域的反应条件、承受的热冲击、工作状态、温度波动、侵蚀机理等不尽相同。要求使用的金多宝资料也不同,其材质应作相应的变化。

今天为大家先容高炉各个部位(炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸炉底、出铁口、出铁沟)所使用到的耐火砖类型以及选择的依据。

下图为高炉炉衬的侵蚀线和损毁原因。从图中可以看出,侵蚀为严重的部位是炉腹、炉腰及炉身下部的衬里,这些部位的过早损坏将导致高炉中修或者大修。所以,金多宝资料的品种、质量好与坏直接关系到一代高炉寿命,直接影响了高炉的产量及经济效益。

高炉炉衬的侵蚀线和损毁原因

目前,高炉用金多宝资料的品种很多,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、炉腰及炉腹则多用碳质制品、碳化硅砖、莫来石砖、刚玉砖等特种金多宝资料(特别是近发展起来的碳化硅砖在高炉上的应用获得了成功)。同时,其他不定形金多宝资料也得到了广泛的应用。

炉喉用金多宝资料
炉喉主要起保护炉衬、合理布料的作用。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,炉喉一般多用性能优异的粘土砖或高密度的高铝砖砌筑,但该砖使用寿命短,因而还采用耐磨耐撞击的铸钢保护板,即所说的炉喉钢砖。

炉喉部位也有采用粘土砖或耐火浇注料作内衬的,也有采用碳化硅砖的。另外,在高炉炉喉及保护板以下部位、直吹管和煤气升降管等部位,均可采用喷涂法进行修补。在新建高炉时,上述部位也可以采用喷涂法进行筑衬,施工效率高,质量好。

炉身用金多宝资料
在炉身上部和中部,由于温度较低(400-800℃),无炉渣形成和渣蚀。主要承受炉料冲击、煤气冲刷磨损、碱金属侵蚀及碳的沉积作用。所以该部位主要采用低气孔率的优质粘土砖及高铝砖。特别是在金多宝资料品种增加和质量提高的情况下,高炉炉衬寿命都大为延长。

俄罗斯高炉炉身主要采用致密粘土砖或高岭土砖;美国大型高炉起步较早,但进展缓慢,到目前为止,炼铁主要是采用中型高炉,其炉衬主要是采用致密粘土砖,个别高炉也采用高铝砖或特种金多宝资料砌筑;德国、法国、意大利等国的高炉炉身部位,一般采用粘土砖或高铝砖砌筑;英国高炉炉身仍然采用粘土砖砌筑,使用寿命约为 1 年,即每个炉役可炼100多万吨生铁。下图为几个国家高炉用粘土砖和高铝砖的性能情况。

几个国家高炉用粘土砖和高铝砖的性能

这些砖一般是采用低铁低碱耐火原料,经高温或高压成型的。因此,体积密度高,气孔率低,荷重软化温度高和高温强度大。

综上所述,炉身中、上部主要采用优质粘土砖和高铝砖。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蒋性和耐磨性方面都很优异的金多宝资料。因此,在炉身上部还可采用磷酸盐结合的粘土砖,上部和中部还可采用硅线石质耐火砖和耐剥落性优异的高铝质耐火砖。

然而,在高炉炉身段易损坏的部位是炉身下部,该部位已为国内外大多数高炉的实践所证明。因为这部分区域是热交换较多的区域,炉料下降的摩擦作用,煤气上升时粉尘的冲刷作用,碱金属的侵蚀作用都很严重。因此,要求有良好的抗渣性、抗碱性、耐磨的优质粘土砖、高铝砖、刚玉砖及碳化硅砖。

我国近10年来,国内对高炉用金多宝资料的研究和开发取得了许多成果,Si3N4-SiC砖、铝碳砖和微孔铝碳砖、半石墨碳砖、自焙碳砖、不定形金多宝资料等都已得到了广泛应用,特别是氮化硅结合碳化硅砖在国内20 多座高炉上得到了广泛应用,该砖大都是在炉身下部砌筑。

Si3N4-SiC砖理化性能

综上所述,国内外高炉的生产实践证明,在高炉炉身下部采用碳化硅砖做内衬,有助于延长炉龄,提高热效率。因为碳化硅材质不与熔渣起反应,也没有结瘤现象。因此,它是一种较为理想的有发展前途的高炉炉衬用金多宝资料,很值得在高炉上推广应用。

炉腰用金多宝资料
炉腰起着缓冲上升煤气流的作用。炉腰区域的温度高(1400-1600℃)熔渣大量地形成,渣蚀严重;碱金属、含尘炽热煤气上升对炉衬的冲刷作用、物料摩擦作用都加剧,因此炉腰部位一般选择抗渣侵蚀性强、耐冲刷的金多宝资料。

我国高炉过去在炉腰部位选用粘土砖和高铝砖砌筑,但随着高炉大型化及高强化冶炼的发展,已远远不能适应。所以,有的高炉也在炉腰部位采用了Si3N4-SiC砖,如鞍钢11号高炉 , 1代和2 代均在炉腰部位进行了碳化硅砖砌筑,使用效果较为明显。因此,一般来说,如有条件可在1000立方米以上的高炉炉腰段采用Si3N4-SiC砖砌筑。但在1000立方米以下的高炉上,也可考虑用碳化硅砖砌筑,但必须同时改进冷却器结构和材质,采用软水(或纯水)闭路循环冷却,在操作上控制边缘气流。只有技术配套,才能充分发挥碳化硅砖的作用。

炉腹部位用金多宝资料
炉腹联结着炉腰和炉缸,这一区域温度更高,其下部炉料温度约在1600-1650℃,气流温度更高。渣的侵蚀、碱金属的作用、物料冲刷都加大。所以,炉腹部位历来都是高炉寿命短寿的关键环节。因此,它要求金多宝资料不仅具有良好的抗碱抗渣性,而且要具有耐高温性能。

过去以高铝砖和刚玉砖砌筑者居多,但现在多选用碳化硅制品。日本在高炉炉腹和风口区域部位试用了纯度高、导热性好和耐侵蚀性强的高级金多宝资料,如电熔高铝砖、合成莫来石砖、刚玉砖等,使用效果比较显著。德国在炉腹部位试用了各种耐火砖,如半石墨砖、电熔高铝砖、莫来石砖、直接结合或氮化硅结合的碳化硅砖等。

总之,国内外高炉的实践表明,在炉腹部位包括风口区多用粘土耐火砖或硅线石耐火砖,近年来取而代之的是耐碱性优异的、强度较高的碳化硅耐火砖和碳化硅风口组合砖。

炉缸炉底用金多宝资料
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的区域,其温度在1700-2000℃以上,炉底温度一般在1450-1500℃范围内。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。所以,炉缸炉底的侵蚀大多为“蒜头状”或平锅底状侵蚀。

基于上述原因,在选择炉缸、炉底用金多宝资料时,应采用抗渣铁侵蚀性强、抗碱性能强、抗铁水渗透性好的优质金多宝资料。特别是炉缸、炉底的碳质材料必须具有很高的抗渗透性、导热性、抗化学侵蚀性等,借助冷却壁的冷却作用,将1150℃等温线(铁水凝固线)尽量推向中心,在碳砖热面能够形成一层保护性的“渣皮”或“铁壳”,使碳砖免受渗化学、冲刷、热应力的破坏,以延长其使用寿命。所以为关键的就是要求碳砖具有优异的抗渗透性和高导热性。

我国于1970年在高炉上采用全碳砖炉底,随后发展成为碳砖或高铝砖满铺炉底,周围采用大块碳砖砌筑的形式,基本上达到了预期效果。但是随着高炉冶炼的强化,我国大多数高炉炉缸炉底受到侵蚀,直接威胁着高炉的一代寿命。究其原因,炉缸碳砖的理化性能指标欠佳,从而导致炉缸碳砖的环裂和断裂加剧,为渗渣渗铁创造了有利条件。

出铁口用金多宝资料
小型高炉一般设置1个出铁口和2-3个出渣口,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。随着高炉日趋大型化,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3000吨 左右,因此,出铁口的工作条件极其苛刻。

堵出铁口用的泥料是采用泥炮挤入的,因此也叫炮泥。高炉用炮泥应具有足够高的耐火度,并要具备下列性能:
(1)可塑性和粘结性要好,容易挤进并填满空隙和裂纹;
(2)气孔率适宜,便于干燥时排出水分;
(3)高温体积收缩小,以免产生裂纹;
(4)烧结性能好,强度好,耐冲刷和耐侵蚀;
(5)容易打开,保证铁水和熔渣能匀速流出。

一般中小型高炉出铁口用的炮泥,主要是采用粘土熟料颗粒、焦粉和沥青混练而成的;而大、中型高炉用的炮泥一般都是用高铝质材料,并添加碳化硅和炭料等附加物质,以便稳定出铁口的深度。

我国高炉特别是中、小型高炉出铁口用的炮泥,主要采用粘土(高可塑粘土,如广西维罗土)、粘土熟料颗粒、焦粉和沥青混练而成。一般中、小型高炉多使用有水炮泥,大型高炉多使用无水炮泥。

综上所述,中小型高炉出铁口一般采用粘土熟料、焦粉和沥青混练而成的炮泥;大中型高炉常用高铝质熟料添加碳化硅再加粘土等结合剂制成炮泥。有的国家研制了以焦油、酚醛树脂为结合剂并掺加硅石等原料的新炮泥。如日本试用氧化镁、轻烧氧化镁、焦炭、掺加电熔氧化铝或碳化硅等混合原料,以焦油或树脂为结合剂制成的碱性炮泥。所以,炮泥的使用因条件而异,各国都有自己的炮泥材料和炮泥标准。

高炉出铁沟用金多宝资料
高炉出铁沟是引出高温铁水或熔渣的通道。在生产过程中要经受几种因素的破坏作用如下:
(1)流动的高温铁水和熔渣的剧烈冲刷和侵蚀作用;
(2)高炉炉渣的化学侵蚀作用;
(3)间歇出铁的剧烈的热震破坏作用。

因此,要求出铁沟衬要具有下述特性:
(1)出铁沟衬金多宝资料抗高温铁水和熔渣侵蚀及冲刷能力要强;
(2)具有优良的抗高温性能及耐磨性能;
(3)抗高温熔渣的化学侵蚀性要强;
(4)抗热震性要好,重烧变化小;
(5)抗各种氧化能力要强;
(6)易于施工,便于拆除修理,不产生有害气体,有利于保护环境。

国外大型高炉出铁沟所使用的材质,按使用部位不同可分:
(1)主沟使用刚玉- 碳化硅- 碳系材质;
(2)铁水支沟使用高铝矾土熟料- 碳化硅-碳系材质;
(3)熔渣支沟使用粘土熟料(或矾土熟料)" 碳化硅 " 碳系材质。
高炉出铁沟渣线及铁水线等部位的衬里,损毁也比较快,特别是渣铁比例高时,更为严重。为此,可采用热喷补方法修理沟衬,使之达到均衡损毁,以提高使用寿命。

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