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高爐用耐火材料

高鋁磚抗爐渣作用、鐵水腐蝕、高溫磨損、穩(wěn)定性高、對一氧化碳有惰性。但在堿性介質(zhì)中，在高溫下工作時，剛玉發(fā)生了轉(zhuǎn)變，變成了氧化鋁。這種轉(zhuǎn)變伴隨著體積的增加20%，并導致破裂。底物首先與堿蒸汽相互作用。用莫來石或鉻鋁作基體，取代剛玉結(jié)合，改善了制品的堿穩(wěn)定性。

 

 

高爐使用的碳化硅制品進一步提高了耐火材料的使用效率，尤其是在爐身下部和爐腹內(nèi)層。硅碳-化學惰性。耐磨性能好，碳化硅耐火材料具有很高的穩(wěn)定性，與碳制品相比，具有較好的氧化穩(wěn)定性。開發(fā)對堿有較高穩(wěn)定性的粘結(jié)劑是高爐生產(chǎn)碳化硅產(chǎn)品的主要問題。實驗結(jié)果表明，由焦油與碳化硅石墨、陶瓷(粘土)、氧氮化物與氮化物、氮化物與Si3ON2結(jié)合而成的產(chǎn)品具有較好的穩(wěn)定性。但發(fā)現(xiàn)自結(jié)合硅碳酸鹽產(chǎn)品更耐堿。由于碳化硅制品的自粘性很差，所以研究一下含碳化硅的各種組合的耐火材料：高鋁碳化硅、石墨碳化硅等。

爐體下部、爐腰、爐腹用鎂質(zhì)耐火材料作試驗。其使用壽命指數(shù)高于質(zhì)粘土磚，但低于碳化硅。爐底及爐腹的耐火材料選擇正確，目前仍在繼續(xù)。

 

發(fā)展高爐用耐火材料

現(xiàn)代大型和中等規(guī)模的高爐，要求一代爐齡為10年(甚至15年)。因此，對耐火制品的品種、質(zhì)量和布局都有非常嚴格的要求。因反應條件、工況、溫度波動、高爐內(nèi)部各區(qū)域所受的熱沖擊、侵蝕機理等不同。所以，對所用的耐火材料也有不同的要求，其材質(zhì)應相應改變。圖9-24為高爐爐襯腐蝕線及損壞原因。如圖所示，腐蝕非常嚴重的部位是爐腹、爐腰和爐身下部的內(nèi)襯，這些部位過早的損壞會導致爐中或大修，因此，耐火材料的種類、質(zhì)量好壞直接關(guān)系到一代高爐的壽命，直接影響到高爐的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。

 

當前，高爐耐火材料品種較多，爐身上部一般采用性能良的粘土磚或高鋁磚，爐身下部、爐腰和爐腹上部分則多采用碳化硅磚、莫來石磚、剛玉磚等特種耐火材料(尤其是新近研制成功的碳化硅磚在高爐上的應用)。與此同時，其它不定型耐火材料也被廣泛使用。

耐火材料的耐磨程度對高爐爐齡的高低起決定作用。在高爐運行過程中，可以在生產(chǎn)過程中，對爐襯材料進行多次維修。但是，爐膛維修工作須停止。所以高爐爐膛是非常關(guān)鍵的部位。

 

提高耐火材料壽命是高爐長壽的關(guān)鍵所在

開機10-20天內(nèi)鑄造生鐵，使鐵水中的石墨碳得以析出，填入磚縫隙及筑爐烘烤產(chǎn)生的空隙，有利于爐底、爐缸保護層的形成，不宜過快地追求達產(chǎn)。若急欲達產(chǎn)，過早冶煉低硅生鐵，不但碳不飽和的低硅生鐵流動性好，洗磚襯里還會繼續(xù)滲碳溶炭，磚縫和縫隙還會成為串聯(lián)煤氣或鐵水的通道，破壞磚襯里，同時也不利于爐缸水分蒸發(fā)和耐火膨脹。

做好精料工作，特別是焦炭的質(zhì)量要保證達到相應的爐容要求，確保到達爐缸(死料柱)的焦炭具有良好的滲透性和滲透性，以減少鐵水環(huán)流對爐缸側(cè)壁炭磚的沖刷和溶蝕，降低形成象腳狀侵蝕的程度。此外，還應控制原燃料帶進爐內(nèi)的有害雜質(zhì)，以免其損壞磚襯，造成損失。

 

選材精良的耐火材料精心筑爐，為爐齡奠定了良好的基礎(chǔ)，寶鋼3號爐齡達到19年的爐齡便是例子。選擇高爐冷卻設(shè)備，特別是銅冷卻壁或球鐵冷卻壁，嚴格按照標準制作、驗收、施工。耐火材料質(zhì)量進一步提高。近幾年有一部分高爐發(fā)生事故，原因是業(yè)主為節(jié)約投資，采購劣質(zhì)耐火材料，或耐火材料廠以次充好，加上追求筑爐速度，砌磚質(zhì)量差，磚縫和耐火材料之間、耐火材料和冷卻壁之間、冷卻壁和爐殼之間的間隙處理不當，給生產(chǎn)帶來了隱患。因此有些高爐壽命只有2-3年，有些甚至不到一年爐缸就會漏鐵或燒穿，這是值得認真反思的教訓。

 

注重爐前操作，保持鐵口深度，并與高爐爐容相適應。高爐每日出鐵次數(shù)控制在6-8次，普通高爐每日出鐵次數(shù)控制在9次左右。重點是大高爐出鐵速度，大高爐保持7-8t/min，中等爐保持5-6t/min。非常好的方法是把出鐵速度和爐子中形成鐵水的速度對應起來。此外，高質(zhì)量的炮泥也應選用，既有利于鐵口的維修，又可減少炮泥消耗，高爐炮泥消耗在0.35-0.5kg/t之間，普通高爐炮泥消耗在0.8-0.9kg/t之間。

 

強化爐缸管理施工過程中，首先要建立完善的熱電偶測溫合適的在線模型，根據(jù)熱電偶測溫結(jié)果計算出爐底爐缸內(nèi)壁的熱流強度和腐蝕變化，并設(shè)定警戒事故值，以便及時解決出現(xiàn)的問題。設(shè)置爐缸熱狀態(tài)監(jiān)測模型，在線顯示理論燃燒溫度t，焦炭進入燃燒帶的溫度t，鐵水和爐渣溫度和高溫熱貯量△Q等，保證爐缸活度。三是定期使用含鐵精粉的護爐，一般在開爐后一年左右進行次護爐，以后根據(jù)爐缸的情況按一定的循環(huán)進行，以保證爐缸側(cè)壁有一定的保護層，使側(cè)壁磚襯厚度保持在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)。

 

保持爐腹氣量與熔煉條件相適應，達到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。由于盲目追求熔煉強度和熔煉容積利用率過高，將導致磚襯和冷卻壁過早地被腐蝕和燒毀。

 

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