冶金高爐及鋼包用耐火材料介紹

冶金高爐用耐火材料主要有黏土磚、高鋁磚、剛玉磚等、碳質(zhì)耐火磚等，以及不定形耐火澆注料等，鋼包內(nèi)襯還有鋯英石磚、鎂碳磚、不燒磚等。

 

 

高爐用耐火材料的幾項重要性能指標

(1)導熱率；

(2)抗鐵水溶蝕性；

(3)抗堿侵蝕性；

(4)抗渣侵蝕性；

(5)微氣孔指標。

 

高爐用耐火磚的工作條件

 高爐各部位工作溫度為:爐底、爐缸區(qū)1450-1800℃、爐腹、爐腰區(qū)400-1600℃、爐身上部600-800℃。

高爐各部位的砌體分別承受著降低爐料摩擦和沖擊的機械作用，增加了煤氣中所含粉塵的沖刷和磨損作用，堿金屬氧化物蒸氣的侵蝕作用，在400-600℃燃燒煤氣分解時的碳沉積作用，熔融金屬和爐渣的化學侵蝕作用，高溫鐵水和鉛的滲透作用。

因此，高爐耐火磚的總體技術要求是高溫下體積穩(wěn)定性好、機械強度高、耐應性好、組織致密、孔隙率低、耐渣性好、氧化鐵含量低。

然而，隨著高爐的大型化和出鐵率的增加，高爐出鐵能力成倍增加，操作條件越來越嚴格。因此，提高高爐耐火磚的質(zhì)量、使用壽命和價格是當務之急。

粘土磚和高鋁磚機械強度好，耐磨性和耐渣性好，成本低，廣泛應用于高爐的各個部位。高爐粘土磚和高鋁磚的性能要求如下:

(1)化學成分中氧化鋁含量高，氧化鐵含量低。氧化鋁含量高，保證粘土耐火材料具有較高的耐火性；由于氧化鐵和一氧化碳相互作用，海綿鐵和石墨碳沉積，襯里組織變質(zhì)，爐襯被破壞。因此，這兩個指標在標準和行業(yè)標準中都有嚴格的要求。

(2)對耐火性和荷載軟化要求高。

(3)重燒收縮率小。表示材料升至高溫后出現(xiàn)裂紋的可能性。

(4)氣孔率低，可抑制石墨和鋅沉積磚襯里，延長其使用壽命。

 

鋼包常用的耐火材料有哪些？

(1)耐火高鋁磚。磚中A12O3含量在50%-80%之間，主要用于鋼包的工作層。

(2)粘土耐火磚。粘土磚中A12O3的含量一般在30%-50%之間，主要用于鋼包層和鋼包底。

(3)鋯英石磚。磚主要用于鋼包渣線。磚中ZrO2的含量一般在60%-65%之間。

鎂碳磚。磚主要用于鋼包渣線，尤其適用于多爐連澆場合。磚中MgO含量一般在76%左右，碳含量在15%-20%之間。其特點是對熔渣的侵蝕性小，耐腐蝕，耐剝落性好。

(5)鋁鎂碳磚。這種磚是在鋁鎂澆注料的基礎上發(fā)展起來的鋼襯，使用壽命長。

(6)不燒磚?，F(xiàn)在用于鋼包燒成磚的材料，幾乎都可以制成相應的不燒磚。其特點是制造工藝相對簡單，價格低廉。磚本身具有一定的機械強度和耐腐蝕性，便于施工和砌筑。

(7)蠟石磚。這種磚的特點是SiO2含量高。一般80%以上，比粘土磚具有更好的耐腐蝕性和整體性，不掛渣。常用于鋼包壁和包底。

(8)鋁鎂澆注料。該澆注料主要用于鋼包體，其特點是在鋼水的作用下，澆注料中的MgO與A12O3反應形成鋁卵形尖晶石，提高了內(nèi)襯的抗渣性能。

若鋼包本身也用于精煉，還可選用MgO-Cr2O3-A10O3系和MgO-CaO-C系耐火材料，主要有：鎂鉻磚、鎂鉻鋁磚、白云石磚等。使用含墨材料的磚作為鋼襯時，在其表面涂上防氧化涂料，防止燒包時內(nèi)襯表面氧化松動，影響其使用壽命。

 

高爐耐火磚砌筑

高爐用粘土磚，高鋁磚一般由若干層豎砌磚層(層高345mm或400mm)組成，每層砌成十字形，也有一字形。上下相鄰磚層中心線錯開30°。上層爐底磚中心線與出鐵口中心線成30~60°角。

 

(1)爐底中心十字形通常有兩種砌筑方法:

磚型為400mm×150mm×90mm；磚型為345mm×150mm×75mm。

1)砌筑時，根據(jù)冷卻壁上劃出的十字中心線拉線，沿線準確放置四根表面平整、相互直角的導向方木，作為砌筑中心十字形的依據(jù)。為了防止上下磚中心點接縫，拉上磚中心線時，中心點和下磚中心點應錯開磚厚的一半。

2)根據(jù)爐底十字中心線，先對中心磚進行定位，即在中心磚的磚面上，根據(jù)等分位置劃出垂直十字線，使其與爐底十字線重合，然后錯開磚列厚度的一半，重拉十字線，沿線設置四個方木，作為導面砌筑。

因為方木兼具導向和支撐功能，所以其支撐磚的一面和底面都要刨平，并互成直角。方木沿線設置時，須用水平尺或直尺檢查其垂直度，誤差不得大于0.1毫米。每層磚底部時，兩條垂直十字線應使用的角度尺檢查是否為直角。方木和所拉十字線須嚴格一致，不得偏歪。否則，中心十字形的磚排會造成整個磚層的大量加工，影響砌筑質(zhì)量。

爐底中心十字線是整層爐底砌體的關鍵。打底后，應檢查磚縫和垂直度是否符合要求，如質(zhì)量符合要求，然后依次靠排磚砌筑兩對角磚。砌磚3~4列后，砌體穩(wěn)定性增加后，方木被拆除。然后四角可以同時砌磚。

高鋁磚、粘土磚爐底應采用磷酸鹽泥漿。砌體時，應嚴格按照施工規(guī)范掌握砌體磚縫厚度；砌體磚縫中的泥漿須飽滿；泥漿的稠度應嚴格控制。

 

(1)砌磚時的程序是:先將磚排干，驗縫，依次將磚移放在一邊；然后清潔工作面，鋪一層泥，刷如圖4所示。因為磷酸鹽泥漿流動較快，為了避免下部堵塞，操作時常用雙手在下，一只手托住磚的下端，另一只手頂住磚的大面與側面交棱處的下部，上下揉動4~5次后將磚就位。

②砌筑爐底磚的操作要點是:穩(wěn)沾、低靠、短拉、重揉。

穩(wěn)沾：磚的大面和小面都沾滿了泥漿，不能一沾就拿出來。

低靠:粘好漿的磚靠在已經(jīng)砌好的磚上時，盡量放低。這將使磚面上沾有的泥漿大部分進入磚縫，從而達到灰縫飽滿的目的。

短拉，重揉：就是上下拉的距離要短(一般30~40mm)，揉漿的動作要重而緊。磚塊到位后，用木錘敲擊不宜過猛，否則會造成泥漿下沉和松動。

 

爐底砌磚的操作順序

a-粘漿；b-粘漿完成；c-取出磚；d-準備調(diào)頭；e-調(diào)頭完成；f-揉漿砌筑。

爐底每塊磚的垂直誤差不得超過2毫米。過大的偏差會導致砌體下部堵塞。在施工過程中，每磚，都要用水平尺測量砌體中磚的垂直誤差。另外，還應檢查爐底磚層上表面的平糧度，用靠尺和塞尺檢查其間隙。然后測量各點的相對標高差。用角磨機研磨找平局部高出的地方，以方便下層爐底磚的砌筑。爐底砌體與冷卻壁(或碳塊保護墻)之間留有100~150mm膨脹縫，內(nèi)填碳料，壓縮比不得小于40%。為了避免大量加工磚，所有邊緣寬度小于1/2的磚都用碳素填充。