高炉用耐火材料的发展与研究.doc

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1、高炉用耐火材料的发展与研究近年来，随着高炉大型化和强化冶炼的大型设备和冶炼新技术的广泛采用，耐火材料质量的好坏已成为提高冶炼设备寿命、降低铁水杂质含量的关键。目前，某些新的耐火材料已成为提高冶炼效果的“功能材料”和冶炼设备的重要组成部分。　　炉底、炉缸用耐火材料　　炉底、炉缸承受高温、高压、渣铁冲刷侵蚀和渗透作用，工作条件十分恶劣，因此，炉缸、炉底被侵蚀、破坏的程度是决定高炉大修及使用寿命的关键因素。　　我国高炉炉缸、炉底很长一段时间采用黏土砖，后来相继研制了高铝砖、刚玉砖及碳砖。我国采用碳砖炉底最初是在上部砌筑800～1600mm

2、的碳砖，下部砌筑黏土砖或高铝砖。这种炉底结构开炉不久炉底中心部分炭砖便遭到破坏，而外围碳砖完好无损。后来，炉底外围环形碳砖砌到炉底最下端，中心部分的上部砌筑高铝砖或黏土砖，下部砌碳砖，即所谓综合炉底结构。　　由于高炉强化冶炼，普通碳砖已不能满足炉缸的要求，而改用微孔碳砖、超微孔碳砖、半石墨砖。普通碳砖气孔孔径为4～5μm，微孔碳砖为0.5μm，超微孔碳砖为0.02μm。微孔碳砖中加入Si有利于形成微孔，而加入Al2O3有利于提高耐磨性。因此，微孔碳砖与半石墨砖的性能得到了进一步改善。与普通碳砖相比，微孔碳砖和超微孔碳砖的机械强度、抗

3、铁水渗透性及高温性能均有所提高。研究发现，碳块中Al2O3添加量在10%以下时，碳块耐铁水侵蚀性好，而其他的综合性能也不下降。目前人们正在积极开发研究既能提高耐铁水侵蚀性，又不使其他物理性能下降的碳块作为高炉炉底用耐火材料。世界砖瓦网　　高炉炉底部分也可以采用不定形耐火材料。与定型耐火砖相比，不定形耐火材料具有如下特点：在构筑炉子时可以选择最佳的施工条件，如浇注、喷涂、涂覆(涂抹)、灌筑(浇筑)等方法，可以进行机械化施工。因此，不定形耐火材料具有施工方法简单灵活、适应性强、节省劳动力、减轻劳动强度、工期短等诸多优点。同时，采用不定形

4、耐火材料构筑炉壁时，可在炉壁中埋设与炉壳相连接的补强材料，以增加炉壁的弧度，因此可以构筑非常坚固而又经济的较厚炉壁。由于不定形耐火材料的这些优点，高炉炉底采用它控制碳块与炉壳之间捣碎料的充填密度和可缩性，在谋求缓和热应力的同时，提高了高炉炉壳侧部的冷却效果。目前，世界各国都在大力开发和研制物理性能优良的不定形耐火材料，其中日本尤为突出。日本耐火材料使用量中不定形耐火材料约占一半(50%以上)。　　炉墙用耐火材料　　炉墙部分是指从炉身下部到炉腰、炉腹部位。这个部位的炉衬要承受煤气流的冲击、炉料的磨损、碱金属和锌蒸汽的渗透，炉腰以下还要

5、受到高FeO初渣的侵蚀，以及由于温度的波动所产生的热震破坏作用，要求耐火材料必须具有耐高温、良好的抗热震性和导热性、抗碱性和抗炉渣侵蚀能力强、抗氧化等。　　炉腰及炉身下部目前普遍采用的是优质碳化硅砖。炉身中部选择具有良好抗侵蚀性的材料，如高铝砖(Al2O360%)、莫来石砖和碳化硅砖。炉喉和炉身上部采用耐热冲击性能良好的高铝砖。炉腹、炉腰和炉身下部较长时间采用黏土砖和高铝砖砌筑。上世纪70年代，在高炉中下部炉身试用碳化硅砖(Si3N4或Sialon结合)。这种砖高温强度高、热导率高、热膨胀系数低、抗氧化性优良、抗碱与抗渣侵蚀性好、高

6、温耐磨性与抗热震性良好，用于高炉炉身下部，获得了良好的效果。但目前国内碳化硅砖生产品种单一、价格昂贵。为满足高炉各部位的使用要求，生产厂家应开发多品种、价格适宜的Si3N4结合碳化硅砖。　　在炉腹区域，目前普遍使用的是高热导率的耐火材料，如逐渐由使用高铝砖向SiC砖转变，其效果较好，但价格过于昂贵。目前还研制了一种高铝炭砖，采用特级高铝矾土熟料作为耐火骨料，基质选用鳞片状石墨、碳化硅等，再添加抗碱剂及其他添加剂，用酚醛树脂作结合剂，机压成型，经250℃左右低温固化而成。　　出铁系统用耐火材料　　1.出铁口用耐火材料　　由于出铁口受到

7、铁水、炉渣、碱的侵蚀和磨损，以及从出铁开始到结束时温度变化的热冲击，出铁口处的耐火材料受到严重的损坏。为了力求防止高炉漏气，要求高炉结构稳定性、容积稳定性高并减小砌缝，因此高炉用耐火砖正在向大型化方向发展。从过去出铁口使用的耐火材料情况来看，实际使用的材质有黏土质耐火砖、高铝质耐火砖。目前除继续使用上述耐火砖外，主要研究和使用性能特别优异的Al2O3-SiC-C质或碳块等。采取改善这些耐火材料与树脂配合的料浆材料等措施，可以减少出铁口的出铁次数，延长出铁时间，从而减小耐火材料的损耗。　　2.出铁口用炮泥材料　　炮泥同时具有堵塞出铁口

8、及保护炉壁和炉缸的功能。要维持高炉顺行高产，确保稳定操作的关键是出铁口的深度。炮泥使用适当，出铁口的深度就会延长，其深度越深则出铁状态就会越稳定，同时对炉缸也起到较好的保护作用。由此可知，炮泥在高炉生产过程中的重要作用。为了保障高炉的