通常情況下,高爐爐體用剛玉磚和碳化硅系列耐火材料有較好的使用效果。爐缸和爐底可用微孔碳磚、熱壓碳磚、石墨、半石墨磚有較好的使用實(shí)績(jī),或采用完善的UCAR。微孔碳磚與陶瓷杯技術(shù)結(jié)合,石墨質(zhì)材料和良好的冷卻系統(tǒng)配合。在不同的高爐條件下都體現(xiàn)了良好使用效果。
延長高爐壽命是一個(gè)綜合性研究問題,高爐壽命不僅與耐火材料材質(zhì)、質(zhì)量有關(guān),還受到冷卻設(shè)備、冷卻水質(zhì)量、施工質(zhì)量、原燃料條件、操作水平即檢測(cè)維護(hù)手段等諸多因素影響,要實(shí)現(xiàn)高爐長壽,須加強(qiáng)這些方面的工作,提高綜合水平。選用新型耐火材料是延長高爐壽命的重要措施,在選用耐火材料之前須分析高爐爐襯的破損機(jī)理,因地制宜,結(jié)合該廠的冶煉條件、經(jīng)濟(jì)承受能力,配置的冷卻系統(tǒng),有選擇的使用耐火材料。
為高爐(Blast Furnace)的內(nèi)襯材料直接影響高爐的操作穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率以及使用壽命。高爐內(nèi)襯的損耗通常源于高溫、化學(xué)侵蝕、機(jī)械磨損和熱應(yīng)力,因此選擇合適的耐火材料來抵抗這些破壞因素是至關(guān)重要的。
高爐結(jié)構(gòu)及內(nèi)襯耐火材料
1. 高爐結(jié)構(gòu)
高爐內(nèi)襯主要分為幾個(gè)關(guān)鍵區(qū)域,每個(gè)區(qū)域的操作條件和要求不同,因此需要針對(duì)性選擇耐火材料:
爐腹和爐喉: 高溫、鐵礦石和焦炭的沖擊和磨損。
爐身: 高溫、上升煤氣的沖刷。
爐缸: 高溫區(qū),鐵水和爐渣對(duì)材料的強(qiáng)烈侵蝕。
爐底: 承載鐵水和爐渣的重量,溫度相對(duì)較低但受化學(xué)侵蝕。
2. 常用耐火材料及其特點(diǎn)
爐腹和爐喉
鎂碳磚(Magnesia-Carbon Bricks)
成分: 氧化鎂(MgO)和碳(C)。
特點(diǎn): 高耐火度、抗渣侵蝕、抗熱震性好。
應(yīng)用: 用于承受高溫和沖擊的爐喉和爐腹區(qū)域。
高鋁磚(High Alumina Bricks)
成分: 氧化鋁(Al?O?)。
特點(diǎn): 耐火度高、機(jī)械強(qiáng)度好,但抗堿性渣性差。
應(yīng)用: 用于中溫區(qū)域,承受煤氣和粉塵沖刷。
爐身
鎂鋁尖晶石磚(Magnesia-Alumina Spinel Bricks)
成分: 鎂砂和鋁土礦生成的鋁鎂尖晶石(MgAl?O?)。
特點(diǎn): 具有良好的抗熱震性和抗侵蝕性。
應(yīng)用: 用于中高溫區(qū)域,提供良好的耐化學(xué)侵蝕能力。
碳磚(Carbon Bricks)
成分: 碳。
特點(diǎn): 優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性能,但熱震穩(wěn)定性較差。
應(yīng)用: 用于爐身和爐缸過渡區(qū),提供高的抗渣侵蝕能力。
爐缸
碳磚(Carbon Bricks)
成分: 高純碳材料。
特點(diǎn): 耐高溫,優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性能,但熱震穩(wěn)定性較差。
應(yīng)用: 用于爐缸,能夠承受鐵水和渣的高溫侵蝕。
陶瓷杯(Ceramic Cup)
成分: 含硅酸鋁材料。
特點(diǎn): 提供雙層保護(hù),增加爐缸的使用壽命。
應(yīng)用: 用于高溫區(qū)域,提供更強(qiáng)的保護(hù)。
SiC磚(Silicon Carbide Bricks)
成分: 碳化硅(SiC)。
特點(diǎn): 高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度、耐腐蝕性。
應(yīng)用: 用于爐缸中,增強(qiáng)抗渣侵蝕能力。
爐底
碳磚和石墨磚(Carbon and Graphite Bricks)
成分: 高純碳和石墨。
特點(diǎn): 優(yōu)異的導(dǎo)熱性和抗渣侵蝕性。
應(yīng)用: 用于爐底,提供高強(qiáng)度和耐用性。
絕熱磚(Insulating Bricks)
成分: 低導(dǎo)熱材料。
特點(diǎn): 提供隔熱效果,減少熱損失。
應(yīng)用: 用于爐底外層,防止熱量散失。
3. 選擇依據(jù)
高溫性能: 耐火材料的耐火度須高于其工作溫度,通常選擇耐火度高的材料,如鎂碳磚、碳磚。
化學(xué)穩(wěn)定性: 耐火材料需要抵抗?fàn)t內(nèi)鐵水、爐渣及煤氣的化學(xué)侵蝕。碳磚和鎂鋁尖晶石磚常用于高腐蝕性區(qū)域。
抗熱震性: 爐內(nèi)溫度變化劇烈,因此材料的抗熱震性要好,以避免開裂。鎂鋁尖晶石磚具有優(yōu)良的抗熱震性。
機(jī)械強(qiáng)度: 耐火材料要能承受熔融金屬的壓力和物料的沖擊,如碳磚和鎂碳磚適合用于承受高應(yīng)力的區(qū)域。
導(dǎo)熱性: 高導(dǎo)熱材料如碳磚、SiC磚用于爐缸和爐底,有助于快速傳導(dǎo)熱量,保持溫度均衡。
經(jīng)濟(jì)性: 考慮材料的使用壽命和維護(hù)成本,選擇經(jīng)濟(jì)效益理想的方案。