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耐火知识
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编辑:admin   分类:耐火知识   发布:2019-07-16 17:16   浏览:次
摘要: 高炉用耐火材料种类 ...
  钢铁冶金行业是耐火材料消耗大户,每年所用的耐火材料占耐火材料所有产量的70%之多。在说高炉炼钢铁用的耐火材料之前,我们要先清楚的知道高炉炉体的基本结构、每个部位所受的不同热应力,每个部位的作用以及每个部位内衬耐火材料破损的根本因素等等问题。今天我们用一篇超超超长的文章来说这些问题。建议收藏和转发起来备用。
  高炉炉体结构(炉墙)是由炉壳、冷却器和耐火内衬三部分组成。内衬主要作用是直接抵抗冶炼过程中机械、热力和化学的侵蚀,以保护炉壳和其他金属结构,减少热损失,并形成一定的冶炼空间即炉型。炉壳起密封渣、铁、煤气的作用,并承担一定的建筑结构的任务。冷却器用来保护内衬、炉壳,其布置轮廓在很大程度上决定着操作炉型。
  高炉炉衬用耐火材料
  高炉在冶炼过程中,内部温度可高达2000℃以上,而且从上往下,炉内的温度分布不均,为了使炉内的反应保持物理和化学上的稳定,高炉用耐火材料总体上应达到以下要求:在高温下,不熔化、不软化、不挥发;同时应具有能在高温、高压条件下保持炉体结构完整的强度;必须能承受炉内温度变化的热冲击以及物料下降和气体上升带来的磨损;同时还必须具有对铁水、炉渣和炉内煤气等的化学稳定性。
  1炉喉用耐火材料
  炉喉起保护炉衬的作用,此部位主要受高炉来料的直接冲击和摩擦,工作温度在400~500℃,常用的为致密粘土砖和高铝砖,有些单位为了增加使用寿命,也会选择用铸钢砖进行保护。
  2炉身上部和中部
  炉身上部和中部主要是受到布料和炉料下降带来的机械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。炉身中部温度波动较大,因些需要采用抗热震性能好的耐火材料。常采用的耐火材料有粘土砖、高铝砖、硅线石砖、致密粘土砖等。
  3炉身下部和炉腰用耐火材料
  炉身下部到炉腰的砖衬,既受到下降炉料和上升高温高压煤气的磨损以及温度变化引起的热冲击,又受高FeO高碱度初渣的化学侵蚀,工作温度在1400~1600℃。常用的耐火材料有铝炭砖、碳化硅砖、热压小块炭砖及半石墨化碳化硅砖等。还有一些价格稍高的氮化硅结合碳化硅砖在高炉炉身下部使用。
  4炉腹用耐火材料
  炉腹连接着炉腰和炉缸,炉腹的温度高达1600~1650℃,同时炉腹部位还要受到高炉煤气流的冲刷磨损及高温的破坏作用,做为高炉最易损坏的区域之一,为了提高炉龄,许多高炉在炉腹部位都使用了冷却壁技术,通过水冷却壁,可以在砖衬表面形成渣皮,起到保护炉衬的作用。常使用的耐火材料有高铝砖、铝炭砖、半石墨化碳-碳化桂砖、热压小块炭砖、Si3N4结合SiC砖等。
  5炉底用耐火材料
  高炉炉底长期处于高温和高压条件下,工作条件极其恶劣,根据高炉停炉后炉底破损状况和生产中炉底温度检查表明,炉底的使用寿命是影响高炉寿命的决定性因素。炉底破损可分为两个阶段:在开炉初期是铁水渗入将砖漂浮起来而形成平底锅形深坑,第二阶段是熔结层形成后的化学侵蚀。
  6炉缸用耐火材料
  炉缸是指高炉风口附近及以下部分,沿炉缸不同高度有铁口、渣口和风口。炉缸下部是盛放渣铁水的地方,其工作条件与炉底上部相近。炉缸上部的风口带,是整个高炉最高温度区域,表面温度达1300~1900℃。
  炉缸和炉底的工作条件要求这部分砖料必须具有荷重软化点高,抗碱强度高,热导率高,耐压强度高,透气度低,抗铁水熔蚀性好,抗渣性及抗氧化性强的特点。
  常用的有三种,大块炭砖结构、小块炭砖结构和陶瓷杯结构,陶瓷杯结构里用到的有粘土砖、莫来石砖、刚玉质大型预制件、刚玉莫来石质,国内陶瓷杯砖常用的是塑性相复合刚玉砖、微孔刚玉砖、刚玉-莫来石砖、刚玉-碳化硅砖等。
  7高炉修补用耐火材料
  高炉炉衬用耐火材料的损毁机理主要分为碱金属侵蚀、氧化铁的侵蚀、热应力的破坏作用、热震的破坏作用。实际上,从炉子烘炉开始,耐火炉衬就开始遭到破坏。在生产过程中,炉衬因受到炉料磨损、含尘气流冲刷等机械力的作用,以及受到高温热力的作用和其他特殊性质的破坏作用而不断损毁。这时候就造成高炉炉衬部分好部分损坏严重的情况,这时就需要进行修补。
  高炉修补常用的方法有喷补法、压入修补法和压力灌浆法。
  压入法修补常用的是水性结合材料和以酚醛树脂为结合中剂的材料。水性结合材料主要由水玻璃、水泥、磷酸盐结合而成,其主要化学成分为Al?O?、Fe?O?、K?O+Na?O、SiC,水性结合材料粘接强度较高,但在修补时炉衬温度高,水分迅速蒸发,修补层容易发泡脱落,导致修补处不致密,易剥落。以酚醛树脂为结合剂的材料,大多由矾土、焦宝石、炭素等组成,如日本住友公司的酚醛树脂结合修补料,其主要的化学成分为Al?O?、SiO?、SiC或MgO、SiC、固定碳;以热塑性酚醛树脂结合的修补料,其主要的化学成分为Al?O?、SiO2、Fe?O3、K?O+Na2O、TiO?。硬质压入修补料的主要原料采用焦宝石、矾土、黏土、碳化硅、炭素材料。
  中小型高炉用水性结合剂产品较多,大型高炉则多采用酚醛树脂做结合剂的材料多。
  高炉炉前用耐火材料
  1炮泥
  出铁口是高炉中非常重要的部位,是高炉排出铁水和炉渣的通道,为了防止煤气喷出,高炉在出铁水和出渣完成后,该口立即被泥料堵塞。
  要求炮泥应有如下性能:
  ①较高的耐火度,能承受高温铁渣熔液的作用;②较强的抵抗铁渣熔液冲刷的能力;
  ③适度的可塑性,便于泥炮操作和形成铁口泥包;④良好的体积稳定性,在高温下体积变化小,不会由于收缩导致铁水渗漏;⑤能够迅速烧结并有烧结强度;
  ⑥开口性能良好,开口机钻头容易钻孔。
  基本上现在用的都是无水炮泥,无水炮泥的结合剂主要有树脂、焦油或者两者复合,有时配入沥青和蒽油。
  2出铁沟用耐火材料
  高炉出铁沟由主铁水沟(主沟)、支铁沟(支沟)和渣沟构成,主要是引导高炉内高温铁水和熔渣的通道,其在结构上分为贮铁式、半贮铁式和非贮铁式三种。
  高炉出铁时,铁水温度高达1450℃,流经铁水沟的铁水量依高炉的大小不同,每分钟达到4~7t。一座高炉每昼夜出铁多达15次,每次持续时间为70~120min。这样出铁沟耐火材料工作层内衬反复频繁地受到高温铁水和炉渣的冲刷、磨损和侵蚀作用,工作条件十分恶劣。
  高炉出铁沟的工作情况,炉前沟衬耐火材料必须满足如下性能要求:
  ①具有优良的高温耐磨性,耐铁水和熔潼的冲刷能力强;②耐熔渣的化学侵蚀性和渗透性好,抗氧化能力强;③具有良好的抗热震性,抗爆裂性好;
  ④重烧体积变化小,具有致密均匀的结构。
  目前高炉出铁沟用耐火材料多使用Al?O?-SiC-C(ASC)质捣打料或浇注料。Al?O?-SiC-C质捣打料有普通捣打料和免烘烤捣打料两种,适用于1000立方以下的中、小型高炉。浇注料主要用于有两个及以上出铁口的大、中型高炉,主要有振动浇注料、快干浇注料、自流浇注料和快干自流浇注料等。
  3撇渣器用耐火材料
  撇渣器是利用渣铁密度不同在出铁沟中分离渣铁的装置,既要承受流动高温铁水的剧烈冲刷,还要承受熔渣的化学侵蚀,因此,要延长撇渣器寿命,必须在充分实现其基本功能的前提下,设法降低铁流冲刷力和炉猹的化学侵蚀。撇渣器使用的耐火材料是与主铁沟相同的Al?O?-SiC-C浇注料。
  实践表明,炉衬寿命随着冶炼条件而变。炉腹、炉腰和炉身下部是高炉内衬侵蚀最严重的部位,尤其是难以形成保护层的炉腰和炉身下部,目前已成为髙炉内衬的最薄弱环节。炉喉处主要受固体炉料摩擦和夹带炉尘的高炉煤气流冲刷作用,以及装入炉料时,温度的急剧变化带来的影响。每个部位根据不同的运行环境需要配置不同的耐火材料,以达到超长炉龄。本文仅供参考,也欢迎大家提供更多的更全面的知识进行分享。