鐵廠高爐用的耐火磚

　　鐵廠高爐用的耐火磚有很多種，具體要看是高爐的哪個(gè)部位。

　　硅線石磚主要以大型組合磚的結(jié)構(gòu)應(yīng)用在高爐上，其關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)是顯氣孔率和熱穩(wěn)定性。由于高爐風(fēng)口承受高溫?zé)犸L(fēng)的高速?zèng)_刷，熾熱渣鐵的撞擊和沖刷，風(fēng)口壁要承受因內(nèi)外溫差引起的熱應(yīng)力，有些受到煤粉的磨蝕和塊狀爐料的打擊。須確保內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，密封性，避免堿性物的侵入和析出，或防止風(fēng)口漏風(fēng)。只有材質(zhì)致密，氣孔率低，才能有效承受氣流和熔體的沖擊。因此在出鐵口、風(fēng)口部位，內(nèi)襯耐火材料選擇大塊型的硅線石組合磚結(jié)構(gòu)。

　　高爐用硅線石磚以紅往石、二等礬土骨料、硅線石、黏土、微粉、燒結(jié)合成莫來(lái)石、電熔剛玉為基本原料，經(jīng)攪拌預(yù)先配成混合粉。結(jié)合劑為紙漿水溶液，比重為1.26g/cm3，加入量為2.4%左右。

　　硅線石含量

　　加人硅線石改善材料的熱震穩(wěn)定性，莫來(lái)石晶相起重要作用。配料中的礬土高溫下獲得細(xì)小交錯(cuò)的莫來(lái)石和玻璃相，而基質(zhì)的硅線石與α-Al2O3或高鋁礬土適合搭配，生成莫來(lái)石(一次和二次莫來(lái)石)。莫來(lái)石晶相加上引入的線膨脹系數(shù)小或熱導(dǎo)率大的礦物，自然對(duì)材料的抗熱震有利?？篃嵴鹦浴?/p>

　　傳統(tǒng)的全炭磚爐缸爐底結(jié)構(gòu)，保證高爐壽命的關(guān)鍵是靠良的導(dǎo)熱性能在鐵水與炭磚之間形成“自保護(hù)”的保護(hù)層。但全炭結(jié)構(gòu)中由于炭磚抗氧化性差，在冷卻壁或風(fēng)口漏水時(shí)易出現(xiàn)燒穿的危險(xiǎn)，并旦炭磚的抗鐵和抗沖刷性差，易出現(xiàn)異常侵蝕。

　　另一種傳統(tǒng)的炭磚+陶瓷杯綜合爐缸爐底結(jié)構(gòu)，保證高爐壽命的關(guān)鍵是在鐵水與炭磚之間設(shè)置“他保護(hù)”的耐高溫陶瓷磚材料作為“保護(hù)殼”，但炭磚加陶瓷杯結(jié)構(gòu)中的陶瓷杯使用效果沒有預(yù)期中的好，使用壽命僅1-4年，陶瓷杯侵蝕完后仍然存在全炭結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題。

　　目前上述兩種爐缸爐底內(nèi)襯結(jié)構(gòu)都有很多取得高爐長(zhǎng)壽的成功案例，實(shí)踐表明，兩種爐缸爐底設(shè)計(jì)總體上是合理可靠的。但仍存在一些技術(shù)缺陷和隱患，需要進(jìn)一步的化改進(jìn)完善。

　　山西通才3#1300m3高爐爐底、爐缸設(shè)計(jì)采用新型結(jié)構(gòu)技術(shù)砌筑，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。爐底采用高導(dǎo)熱石墨炭磚+微孔炭磚+碳復(fù)合磚+剛玉莫來(lái)石結(jié)構(gòu)，其中，爐底第1層滿鋪大塊高導(dǎo)熱石墨炭磚，第2層滿鋪大塊半石墨炭磚，第3層滿鋪大塊微孔炭磚，第4層滿鋪小塊碳復(fù)合磚，爐底上層第5、第6層中心區(qū)域采用剛玉莫來(lái)石，周邊采用碳復(fù)合磚，碳復(fù)合磚與剛玉莫來(lái)石之間緊貼砌筑。

　　山西通才3#1300m3高爐爐底、爐缸設(shè)計(jì)采用新型結(jié)構(gòu)技術(shù)砌筑

　　爐缸采用碳復(fù)合磚+微孔剛玉磚結(jié)構(gòu)，爐缸內(nèi)側(cè)采用微孔剛玉磚，爐缸外側(cè)緊貼微孔剛玉磚采用碳復(fù)合磚，碳復(fù)合磚與冷卻壁之間留有膨脹縫。

　　風(fēng)口區(qū)域采用微孔剛玉組合磚，鐵口區(qū)域采用微孔剛玉組合磚結(jié)構(gòu)。

　　山西通才3#1300m3高爐爐底爐缸設(shè)計(jì)采用的新型結(jié)構(gòu)技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)如下：

　　(1)新型結(jié)構(gòu)具有良好的綜合性能

　　采用上述新型爐缸爐底內(nèi)襯既具有炭磚的高導(dǎo)熱良性能，又保持了陶瓷杯高溫抗侵蝕的特點(diǎn)。雖然碳復(fù)合磚原來(lái)在山西通才2#高爐上應(yīng)用效果很好，但由于碳復(fù)合磚是初次應(yīng)用在1000m3以上的高爐上，因此，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案仍考慮保留了厚度較薄的微孔剛玉磚作為“他保護(hù)”陶瓷杯壁。

　　(2)新型結(jié)構(gòu)更加、長(zhǎng)壽

　　由于碳復(fù)合磚耐高溫鐵水、熔渣侵蝕，即使將來(lái)“陶瓷杯壁”保護(hù)層消蝕或不復(fù)存在的情況下，碳復(fù)合磚本身也可抑制鐵水的侵蝕沖刷，使用性有所提高并可能顯著延長(zhǎng)爐缸爐底壽命，為高爐的和長(zhǎng)壽用材料探索出了新思路。

　　(3)新型結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定

　　碳復(fù)合磚和陶瓷杯壁微孔剛玉磚都是規(guī)格尺寸相同的小塊磚，兩者之間可緊貼組合砌筑，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。避免了原來(lái)傳統(tǒng)炭磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)中小塊陶瓷杯材料和大塊炭磚砌筑時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大間隙的問(wèn)題，從而也避免了鐵水吋能繞過(guò)陶瓷杯壁順著炭磚和陶瓷杯壁之間間隙侵蝕炭磚的風(fēng)險(xiǎn)。

　　爐底上三層碳復(fù)合磚與剛玉莫來(lái)石緊貼砌筑，把1150℃等溫線和800℃等溫線完全控制在抗鐵水侵蝕性能良的碳復(fù)合磚和剛玉莫來(lái)石層內(nèi)，避免爐底炭磚的侵蝕。并且，爐底上三層碳復(fù)合磚和剛玉莫來(lái)石磚都是小塊磚，且都是滿鋪結(jié)構(gòu)，兩者之間沒有設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的膨脹縫，磚與磚之間斜壓交錯(cuò)組合砌筑可以防止?fàn)t底的漂浮，而且碳復(fù)合磚導(dǎo)熱性較好，爐底碳復(fù)合磚表面溫度較低，有效降低鐵水的滲透能力。

　　(4)新型結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)分布合理

　　碳復(fù)合磚是從成熟的微孔剛玉磚基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)的，兩者的熱膨脹系數(shù)相近。傳統(tǒng)炭磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)中由于炭磚和陶瓷杯材料是屬于完全不同的材料，不同材質(zhì)的交界面處因各自的膨脹性不同，應(yīng)力是不連續(xù)變化的，因此在該部位不可避免會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，從而可能導(dǎo)致磚襯的剝離或分離現(xiàn)象，產(chǎn)生氣隙，進(jìn)而可能影響爐缸爐底的熱量的傳遞加速耐材的侵蝕。而碳復(fù)合磚爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)與炭磚+陶瓷杯內(nèi)襯結(jié)構(gòu)相比，應(yīng)力場(chǎng)分布較為分散，大大減弱了熱應(yīng)力的破壞作用，且不存在炭磚與陶瓷杯的接觸面，有效避免了內(nèi)襯相對(duì)位置的移動(dòng)，結(jié)構(gòu)更加合理。

　　(5)新型結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分布合理

　　由于碳復(fù)合磚的導(dǎo)熱性具有隨溫度升高而降低的特點(diǎn)，因此新塑結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱從熱面到冷面是一個(gè)增加的趨勢(shì)，這一趨勢(shì)符合高爐爐缸爐底設(shè)計(jì)理念，高爐爐缸內(nèi)部的熱量能夠順利導(dǎo)出。