高炉用耐火材料.doc

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1、工业炉与保温技术课题名称：高炉用耐火材料学生姓名：李亮学号：1141102072专业：热能与动力工程老师：曾东和2014年10月31日7耐火材料是一种耐火度不低于1580℃，有较好的抗热冲击和化学侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数低的无机非金属材料。耐火材料的质量对炉子寿命、产品品质、生产成本等都有直接影响。耐火材料的质量取决于其物理性质和工作性能的好坏。其广泛应用于水泥、钢铁、玻璃等重要的工业生产行业中。耐火材料行业是为高温技术服务的重要基础行业，与钢铁工业的关系尤为密切。高温工业尤其是钢铁冶炼技

2、术的新发展，促进了耐火材料工业的技术进步。耐火材料工业的技术进步又保证了高温工业新技术的实施。钢铁工业中各种窑炉的稳产、高产、长寿都离不开耐火材料，各种窑炉因用途和使用条件不同，对构成其主体的耐火材料的要求也不同，而不同种类的耐火材料也由于化学物质组成、显微结构的差异和生产工艺的不同，表现出不同的基本特性。因此，了解研究工业窑炉用耐火材料，就有必要了解耐火材料的基本性能。3.1耐火材料的基本性能耐火材料的性能表现在诸多方面，其中它的物理性能包括结构性能、热学性能、力学性能、使用性能和作业性能。结构

3、性能包括气孔率、体积密度、吸水率、透气度、气孔孔径分布等。热学性能包括热导率、热膨胀系数、比热、热容、导温系数、热发射率等。力学性能包括耐压强度、抗拉强度、抗折强度、抗扭强度、剪切强度、冲击强度、耐磨性、蠕变性、粘结强度、弹性模量等。使用性能包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗渣性、抗酸性、抗碱性、抗水化性、抗CO侵蚀性、导电性、抗氧化性等。作业性包括稠度、塌落度、流动度、可塑性、粘结性、回弹性、凝结性、硬化性等。其中耐火度是耐火材料的最主要的性能技术指标，耐火度越高，其质量也好。耐

4、火材料的重要性体现在：影响炉子生产率，影响产品质量，影响炉子寿命，以及影响产品成本。3.2高炉炉体用耐火材料高炉是炼铁的主要设备，它具有产量大、生产率高和成本低的优点，这是其它炼铁方法所无法比拟的。我国某高炉炉体内衬用耐火材料示意图如图3-3所示。随着世界各国钢铁工业的进步，高炉朝着大型化、高效化和长寿化发展，逐步采用富氧喷煤、高风温操作、高压炉顶等新的冶炼技术。高炉炉衬工作条件随之发生了重大变化，其使用寿命降低较多，一般只有5～6年。特别是高炉炉身下部及炉腰、炉腹部位，其使用寿命就更短。为适应这

5、一发展，高炉用耐火材料也有了较大的变化，长寿命新型、高效耐火材料逐渐被应用，高炉寿命逐步提高。根据高炉炉衬的操作条件和蚀损的特征，要求耐火材料具有：⑴良好的高温使用性能，在长期高温下热稳定性好。⑵常温和高温下的强度要高，耐磨性能要好。7⑶致密度高，导热性好，显气孔率低，高温收缩小。⑷能抵抗高温、高压下的铁水、熔渣、高炉煤气和炉尘的剧烈冲刷和侵蚀。⑸耐火砖外形尺寸准确，能确保砖缝达到规定的要求。目前，高炉用耐火材料的品种很多，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、炉腰及炉腹则用碳质制

6、品、碳化硅砖、莫来石砖、刚玉砖等特种耐火材料，特别是最近发展起来的碳化硅砖，在高炉上的应用获得了成功。同时，其它不定形耐火材料也得到了广泛应用。3.2.1炉喉和炉顶用耐火材料炉喉主要起保护炉衬、合理布料的作用。炉喉正常工作时，温度为400～500℃，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，炉喉一般采用水冷或无水冷钢砖（铸钢件），水冷钢砖与炉壳之间充填浇注料，无水冷钢砖安装时，配合施工浇注料。炉顶即煤气封罩，一般采用金属锚固件加耐磨的耐火喷涂料。3.2.2炉身用耐火材料炉

7、身是高炉重要的组成部分，起着炉料的加热、还原和造渣作用。自始至终承受着煤气流的冲刷与物料的冲击。但炉身上部和中部温度较低（400～800℃），无炉渣形成和渣蚀危害。这部位主要承受炉料冲击、炉尘上升的磨损或热冲击（最高达50℃/min）或者受到碱、锌等的侵入和碳的沉积而遭受破坏。所以该部位主要采用低气孔率的优质粘土砖及高铝砖。特别是在耐火制品品种增加和质量提高的情况下，高炉炉衬寿命都大为延长。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落性和耐磨性方面都很优异

8、的耐火材料。因此，在炉身上部还采用磷酸盐结合的粘土砖，上部和中部还采用硅线石质耐火砖和耐剥落性优异的高铝质耐火砖。炉身下部温度较高，这部分区域是热交换较多的区域，有大量低熔物形成，有炽热炉料下降时的磨擦作用，煤气上升时粉尘的冲刷作用和碱金属蒸气的侵蚀作用。因此，这个部位极易受侵蚀，严重者冷却器全部被侵蚀光，只靠钢壳来维持。所以，要求采用有很好的抗渣性、抗碱性和高温强度及耐磨性较高的优质粘土砖、高铝砖、刚玉砖、铝炭砖或碳化硅砖，对于冷却板结构的内衬也有使用石墨砖的。3.2.3炉腰用耐