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浙江高炉炉衬耐火材料的选择及应用

时间:2019/4/5 3:00:00 来源:http://zj.xianpool.com/news64708.html

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高炉炉衬耐火材料的选择及应用


 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。

 

  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。在方案二、三中,我们推荐了以国产不烧炭块代替高导热石墨炭砖、半石墨化炭砖和微孔炭砖,即炉底选用半石墨炭化不烧炭块,炉缸侧壁选用微孔不烧炭块,整个不烧炭块内侧为复合棕刚玉砖砌筑的陶瓷杯方案。莫来石砖和复合棕刚玉砖具有很强的抵抑渣铁侵蚀的能力,同时还具有较强的搞冲刷的能力。所发,方案中推荐这两种材质为陶瓷杯的材料。方案一选用烧成炭砖,方案二、三选用不烧炭块代替烧成炭砖,是基于采用不烧炭块的新型综合炉底在鞍钢、太钢、天铁等多座高炉上使用后,已取得一定的效果,而且价格相对便宜。

 

  二、风口区域是整个高炉工况条件是为恶劣的区域之一,在此区域,冲刷、侵蚀、热震三种破坏同时存在,特别是冲刷和侵蚀,对此区域砖衬造成的破坏作用十分巨大;同时,该区域孔洞较多,再加上风口区域的耐火砌体既要对下部炭砖和刚玉砖进行有效的保护,又要对上部砖衬进行有效支撑。因此,该区域结构设计的合理性至为重要。所以,在我们的三个方案中把刚玉莫来石组合砖作为方案。刚玉莫来石砖抗压、抗折强度大,抗侵蚀抗冲刷能力强,同时还具有一定的抗震能力。采用离心浇注成型的刚玉莫来石组合砖还体致密,砌体结构严密,具有很强的抗侵蚀的能力及抗机械冲刷和热震的能力。

 

  渣、铁口区域也应选用组合砖结构为好。因此,在我们推荐的三个方案中,风口、渣口均选用玉莫来石组合砖结构。

 

  三、机械冲刷力较强

 

  因此,在此区域选用si3N4结合sic砖,砖中点状布置AI2O3含量大于70%的高铝砖是比较合理的。考虑到铝炭砖尤其是烧成微孔铝炭砖的研究与应用成果,我们在方案二、三中采用部分选用铝碳砖代替sic砖的方案。

 

  四、在炉身中部,主要是热震破坏,其次是机械冲刷。在所有的耐火材料中,浇成铝碳砖尤其是烧成微孔铝碳砖具有极好的抗震性能,同时又具有一定的抗冲刷能力。因此,我们在此区域选择铝碳砖作为方案,其次,一级高铝砖用在此部位也是能够满足要求的,而且价格便宜。

 

  在炉身上部,其破损主要是由于炉料下降对内衬的机械冲刷和化学侵蚀。但是,由于新设计的高炉大都采用倒扣式冷却壁技术,因此布料对内衬带来的破坏作用已大大减轻。化学侵蚀主要来自钾、钠、碱金属在高炉下部被还原,随着气流上升至炉身上部,在砖衬表面重新凝固、聚集,同内衬耐火材料发生化学反应,从而对炉衬造成严重破坏,优质粘土砖通过真空浸渍磷酸处理,其抗碱金属侵蚀的能力大大加强,同时其抗震性及强度也得到一定的改善,因此,我们在炉身上部选用了真空浸渍磷粘土砖。

 

  五、不定型耐火材料的选择

 

  不定型耐火材料是高炉炉衬的重要组成部份,对高炉长寿起着至关重要的作用。在高炉用不定型耐火材料的研究方面我们起点比较早,后来又通过消化吸收国外的先进技术,技术不断提高,并发展到一个新的水平。在三个方案中推荐的与耐火材料配套的不定型耐火材料,均属我院研制的新成果,已成功地用于国内大中型高炉,其中有的产品还用于国外工程。

 

  六、出铁场专用耐火材料用于大中型高炉铁线、渣线、铁沟、摆动沟等部位。要求抗冲刷,耐侵蚀,不渗透,抗氧化性能好,寿命长施工方便。

 

  铁、渣沟上加盖,是为了防止出铁、渣时铁水和溶渣飞溅、热气流、烟尘向外扩散减少环境污染。铁渣沟沟盖专用耐火材料为结合国内状况,采用化学结合超微粉艺生产的低水泥钢纤维浇注料,性能达到或超过国外同类型产品的技术要求。

 

  七、热风炉耐火材料的选择

 

  热风炉是整个高炉系统中的关系的关键设备,热风炉寿命对高炉的一代炉龄有着重要的影响,要提高热风炉的寿命,选择的耐火砖与耐火泥浆应除具有良好的耐火急冷急热性,砌体还应具有良好的整体结构强度,使其密封性好,保温性好。在热风炉耐火材料选择睦,既要考虑寿命,又要考虑成本。在热风炉的中下部采用粘土砖和高铝砖。在热风炉的上部考虑到高风温,采用硅砖。耐火泥浆选用与砖具有匹配的化学成份,高温性能稍高的牌号相对应。在炉壳与保温炉衬间选择喷涂料做为保护层,避免炉内有害成份对炉壳的侵蚀,具体选择可根据实际情况而定。

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