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高爐爐體各部位用耐火材料的性能要求
高爐爐體各部位用耐火材料的性能要求,高爐是利用鼓人的熱風使焦炭燃燒及還原熔煉鐵礦石的豎式爐,是在高溫和還原氣氛下連續進行煉鐵的熱工設備。
1、高爐爐體
高爐爐體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸和爐底等部位,如圖所示。
(1)爐喉用耐火材料。爐喉是受爐料下降時直接沖擊和摩擦的部位,極易磨損,一般多采用高密度的高鋁磚砌筑。但該磚不耐久,因而還采用耐磨鑄鋼護板保護。
(2)爐身用耐火材料。在爐身上部和中部溫度較低(400~800℃)無爐渣形成和渣蝕危害。這部位的耐火材料主要承受爐料沖擊、爐塵上升的磨損或熱沖擊(最高達50℃/m3in),或者受到堿、鋅的侵入、碳的沉積而遭受損壞。過去,這部位主要采用低氣孔率的優質粘土磚,目前隨著大、中型高爐操作條件苛刻化和大幅度延長高爐壽命制度的確立,該部位要求采用在耐剝落性和耐磨性方面都很優異的耐火材料。在爐身上部可采用磷酸鹽結合的粘土磚。上部和中部采用硅線石質耐火磚和耐剝落性優異的高鋁質耐火磚。在爐身的下部溫度較高,有大量爐渣形成,有爐料下降時的摩擦作用、爐氣上升時粉塵的沖刷作用和堿金屬蒸氣的侵蝕作用。因此要求采用有良好抗渣性、抗堿性和高溫強度及耐磨性較高的優質粘土磚、高鋁磚或剛玉磚。近年來選用燒結的SiC-Si3N4磚。
(3)爐腰用耐火材料。爐腰部位的溫度高(1400~1600℃)熔渣在這個部位大量地形成,渣蝕嚴重;堿的侵蝕也較嚴重;含塵的熾熱爐氣上升,對爐襯產生較強的沖刷作用;焦炭等物料產生摩擦;熱風通過時引起溫度急劇變化。上述諸多因素的共同作用、使這個部位的耐火材料損壞很嚴重。過去選用粘土磚和高鋁
磚砌筑,已不能適應。1000m3以上的高爐底該用氮化硅結合的碳化硅磚砌筑。1000m3以下的高爐,根據高爐強化的需要,也可考慮用碳化硅磚。采用碳化硅磚時,必須同時改進冷卻器結構和材質,采用軟水(或純水)閉路循環冷卻,在操作上控制邊緣氣流。只有技術配套,才能充分發揮碳化硅磚的作用。
(4)爐腹用耐火材料。爐腹部位溫度很高,其下部爐料溫度約在1600~1650℃氣流的溫度更高;有大量粘度低的熔渣形成渣蝕嚴重;承受由于堿、鋅、爐渣的侵入和碳的沉積而引起的化學侵蝕;由上而下的熔體和由下而上的熾熱氣流的沖刷作用加劇;還有物料摩擦等產生的物理損壞。過去,大、中高爐在爐腹部位使用的耐火材料以高鋁磚和剛玉磚居多,現在多選用碳化硅磚。
(5)爐缸和爐底用耐火材料。爐缸上部溫度很高,靠近風口區溫度在1700~2000℃以上爐底溫度一般在1450~1500℃。爐缸的爐襯主要受熔渣和鐵水的化學侵蝕與沖刷,爐底主要為鐵水滲入而損毀。在鐵水侵入的同時,堿和鋅也侵人。鐵水侵人可引起耐火磚上浮,化學侵蝕可引起耐火磚脆化層的擴展,從而使高爐爐底耐火材料發生嚴重破壞。這些部位的耐火磚受侵蝕后不易修補,其損壞情況決定著高爐的一代壽命。這些部位要求耐火材料具有耐鐵水侵蝕性、耐鐵水浸透性、耐堿性、容積穩定性和適宜的導熱性。目前我國高爐爐底(從爐底上部開始)所用的耐火材料以粘土磚、高鋁磚、碳塊為主。國外大中型高爐現采用致密度高、導熱性和抗侵蝕性好的石墨碳磚和微孔碳磚。
我國某鋼廠2500m3高爐爐體用耐火材料見表。
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