高爐爐底和爐缸用碳磚

　　《高爐煉鐵工程設(shè)計規(guī)范》中提出：高爐爐底宜采用水冷，爐缸、爐底側(cè)壁應(yīng)設(shè)置有效冷卻設(shè)施，宜采用爐殼開孔少、界面少、容易施工、傳熱可靠的冷卻方式。采用冷卻壁方式時應(yīng)注意冷卻壁間及冷卻壁與炭磚間的不定形材料的選擇和施工方法的選擇，防止生產(chǎn)過程中出現(xiàn)氣隙，影響爐缸的傳熱工作效應(yīng)。

 

　　爐缸、爐底應(yīng)采用全碳磚或復(fù)合碳磚爐底結(jié)構(gòu)，并應(yīng)采用質(zhì)碳磚砌筑。大型高爐采用碳磚、SiC磚對延長高爐壽命為重要。在采用銅冷卻壁之后，高爐長壽的薄弱環(huán)節(jié)已從爐身中下部、爐腰、爐腹轉(zhuǎn)移到爐缸部位。所以加大對延長爐缸壽命已成為高爐長壽工作的重點工作。近年來，我國一批高爐出現(xiàn)爐缸水溫差升高的現(xiàn)象，甚至燒穿。應(yīng)當(dāng)采取綜合措施，解決這方面問題。

 

 

　　風(fēng)口帶宜采用組合磚結(jié)構(gòu)，一般使用剛玉莫來石磚，或棕剛玉磚，也可用熱壓碳磚NMA或NMD磚。

 

　　高爐爐缸侵蝕的原因有：化學(xué)侵蝕、水蒸汽的氧化、鋅和堿金屬、熱應(yīng)力的破壞。

 

　　采用高導(dǎo)熱性的微孔碳磚，并對爐缸冷卻壁實行強(qiáng)化冷卻，使渣鐵形成凝固的1150℃溫度殘存于碳磚之中，并要使之遠(yuǎn)離冷卻壁。目前外高爐爐缸、爐底結(jié)構(gòu)是有3種基本類型：一為大塊碳磚砌筑，爐底設(shè)陶瓷墊；二是熱壓小塊碳磚，爐底設(shè)陶瓷墊；三是大塊或小塊碳磚砌筑，爐底設(shè)陶瓷杯。上述3種結(jié)構(gòu)形式均有高爐長壽的實踐實例。

 

　　外高爐均已采用高導(dǎo)熱碳磚、微孔碳磚和陶瓷墊結(jié)構(gòu)。高噴煤比的高爐，在操作上強(qiáng)調(diào)要活躍爐缸中心，又要求爐底中心要保持適當(dāng)?shù)臏囟取Ｒ虼?，人們逐漸重視陶瓷墊的阻熱作用，也重視陶瓷墊壽命的提高，希望能獲得爐底中心溫度的適中。

 

　　強(qiáng)化冷卻形成凝固層理論：在爐缸側(cè)壁采用有高導(dǎo)熱的耐火材料[600℃，18.4W/（m·K），20℃，60～80W/（m·K）]。進(jìn)行強(qiáng)化冷卻之后，高導(dǎo)熱耐材、低孔隙度就能阻止渣鐵的滲透，并具有高抗堿性能，可吸收部分熱應(yīng)力，配有的水冷卻系統(tǒng)條件下，就能將爐缸的熱量迅速地傳遞給冷卻水，將熱量帶出爐外，可有效地降低爐缸壁的溫度梯度，從而在爐缸側(cè)壁爐襯耐材的熱面形成一層穩(wěn)定的凝結(jié)保護(hù)層（即鐵水凝固1150℃以下的等溫線，使?fàn)t底形成穩(wěn)定的“鐵殼”保護(hù)層），抵抗?fàn)t缸側(cè)壁的“象腳”侵蝕，進(jìn)而獲得爐缸長壽，其關(guān)鍵是爐缸側(cè)壁的導(dǎo)熱能力。這部分選擇耐材的重點是導(dǎo)熱性、防滲透性和防止發(fā)生環(huán)形裂紋的質(zhì)耐材。對爐缸的維護(hù)，是強(qiáng)調(diào)發(fā)揮冷卻的效果，及時對爐缸冷卻壁水溫差和爐皮溫度進(jìn)行監(jiān)測，經(jīng)常對容易形成空隙的部位進(jìn)行灌漿。

 

 

　　帶爐底冷卻的綜合爐底是比較合理的結(jié)構(gòu)。在冷卻管上有碳搗層，其上面砌上2～3層碳磚。對于不同部位要使用不同性能的碳磚。鐵口以下是容易受到嚴(yán)重侵蝕的地方，要用抗?jié)B透性高的微孔碳磚；爐底的底層要用具有高導(dǎo)熱性的碳化硅磚；其他部位是采用普通碳磚或微孔碳磚。對于鐵口以下的爐底周邊碳磚的長度要增大，以提高其抵抗鐵和堿金屬對此處的強(qiáng)烈滲透和侵蝕能力；磚與磚之間的縫隙要將寬縫改為細(xì)縫（<0.5mm）進(jìn)行砌筑。

 

　　對于有“陶瓷杯”的綜合爐底結(jié)構(gòu)，學(xué)術(shù)上有爭議。一些人認(rèn)為“陶瓷杯”的作用大，應(yīng)予加強(qiáng)；另一些人認(rèn)為，“陶瓷杯”在一定時間內(nèi)會消失掉，碳磚是起主導(dǎo)作用的，在爐缸側(cè)壁也使用高抗鐵水滲透和高導(dǎo)熱性、高密度的壓小碳磚?？傮w上評述，兩種方式各有缺點，均可實現(xiàn)高爐長壽，經(jīng)濟(jì)代價有所差異。

 

　　高質(zhì)量的微孔、超微孔碳磚（高密度的碳化硅磚是在大于1400℃，8小時以上條件下的焙燒）和壓小塊碳磚得到推廣之后，我國高爐壽命得到顯著提高。

 

　　學(xué)術(shù)上，對使用小塊熱壓微空碳磚，有不同看法。認(rèn)為在800℃焙燒溫度下，碳磚不能得到炭化，砌筑縫隙大，又使用陶瓷杯，爐缸碳磚沒有形成佳狀態(tài)，會影響高爐爐缸壽命。

 

　　大中型高爐基本上是否定了采用炭料搗打爐底，自焙燒制碳磚的工藝技術(shù)。