高炉各部位用耐火材料.doc

高炉各部位使用的耐火材料
（1）炉缸
炉缸的主要作用之一是安全地容纳铁水，炉缸耐火材料在温度大于1500℃时，必须保持足够的稳定。因而炉缸炉底部位要选用抗铁水渗透、熔蚀性好、抗碱金属侵蚀、导热性好的炭砖，可用热压小块碳砖取代大块碳砖，或在碳砖上面砌筑陶瓷环，陶瓷杯材料主要技术性能碱表1。另外，半石墨产品已经用于炉缸、炉墙。半石墨砖具有较强的应力吸收特性和较高的导热性，可以大大减少耐火材料炉衬的径向温度梯度。
表1陶瓷杯耐火材料主要物理性能
材质体积密度/(g/cm3)显气孔率/%抗压强度/MPa抗压强度/MPa荷重软化温度/℃重烧线变化率/%热导率/
[W/(m·K)]化学成分/%w(Al2O3)w(Fe2O3)莫来石质≥2.50≤20≥60≥1600+0.1≥70≤1.0刚玉莫来石质≥3.35≤18≥55≥20≥1650≤1.0≥2.25≥88≤0.3国外新建及新近大修的大型高炉炉底、炉缸结构形式主要有以下几种：在炉底炭块上砌陶瓷垫材料，炉缸采用热压小块碳砖；典型的陶瓷杯结构，炉底碳砖上砌莫来石砖，炉缸侧壁砌筑刚玉质大型预制块或塞隆结合刚玉砖，炉缸砌筑优质碳砖或微孔碳砖；炉底、炉缸耐火材料主要采用大块碳砖，石墨碳化硅砖和大块碳砖的主要技术性能见表2.关键部位采用微孔或超微孔碳砖，炉底碳砖上砌1~2层陶瓷砖。
表2普通大块碳砖和石墨碳化硅主要技术性能
材质体积密度/(g/cm3)显气孔率/%抗压强度/MPa抗压强度/MPa热导率/
[W/(m·K)]化学成分/%w(SiC)w(F.C)AdVd普通碳砖≥1.5≤20.0≥35≥8≥90≤8.0≤1.0石墨SiC砖≥1.9≤19.0≥35≥7≥20.0≥20.0≥50（2）风口区和炉腹
风口区和炉腹是高炉内温度最高的区域。风口前产生的高温煤气以很高的速度上升，其温度在1600℃以上。1450~1550℃的高温铁水和炉渣经炉腹流向炉缸，各种冶金反应在这个区域剧烈进行，这个区域要求耐火材料耐高温、耐炉渣的侵蚀、抗碱性好、抗二氧化碳和水的氧化。用于这个部位的耐火材料有：刚玉砖、铝碳砖、热压半石墨碳砖、SiC砖、Si3N4结合SiC砖、Sialon结合SiC砖、Sialon结合刚玉砖。现在SiC系列砖表现出了较长的使用寿命。
（3）炉腰和炉身下部
炉腰的炉身下部是高炉软熔带根部所在位置，这里温度高，但形不成渣皮或形不成稳定的渣皮“自我保护”。耐火材料经受剧烈的温度波动、初成渣的侵蚀、碱金属、锌的侵蚀、高温煤气流的冲刷、下降炉料的磨损、二氧化碳、水的氧化、一氧化碳的侵蚀等，要求耐火材料热震稳定性好、耐高温、抗碱性好、抗胡渣侵蚀能力强、抗氧化、耐磨、导热性号。曾用于该部位耐火材料有高铝砖、刚玉砖、铝碳砖、SiC砖、Si3N4结合SiC砖、Sialon结合SiS砖、热压石墨碳砖、半石墨碳-碳化硅砖、Sialon结合刚玉砖等。迄今为止，还没有找到一种完全能够满足这个部位工作条件的耐火材料。目前这个部位所以能持续工作十年以上，主要是靠控制边沿气流和强化冷却。相对来说，铝碳砖、SiC砖、Si3N4结合SiC砖、Sialon结合SiS砖、Sialon结合刚玉砖等有较好的使用效果。如果能保证足够强的冷却系统配置，采用石墨砖也是应用趋势。炉腹、炉腰和炉身下部用耐火材料的主要技术性能见表3.
表3炉腹、炉腰和炉身下部用耐火材料的主要技术性能

材质体积密度/(g/cm3)显气孔率/%抗压强度/MPa抗折强度/MPa热导率/
[W/(m·K)]化学成分/%w(Al2O3)w(SiC)w(F.C)刚玉砖≥3.2≤15≥55≥20≥85Si3N4结合SiC砖≥2.6≤16≥170≥40≥70Sialon结合SiC砖≥2.65≤16≥170≥16≥70Sialon结合刚玉砖≥3.15≥120≥80石墨砖≥1.75≥15≥30≥17≥100灰分≤0.25≥95（4）炉身中部和上部
炉身中部的温度较炉身下部低，一般选择高铝砖、刚玉砖和碳化硅。炉身上部温度较低，耐火材料主要受到炉料的磨损和冲击，上升煤气流的冲刷以及碱金属、锌和碳沉积的侵蚀。这个部位要求耐火材料耐磨、抗碱性能好以及拥有较好的热震稳定性。选用的耐火材料有粘土砖、高铝砖、硅线石砖、刚玉砖，国外也有用SiC砖和浇注料的。现在一些大高炉炉身上部有采用冷却壁来代替耐火砖的趋势。
日本新日铁在高炉上的实验表明：SiC砖用于炉身下部，其蚀损速度最慢。炉身中、下部铝碳砖的热导率、抗碱性、透气性及抗压强度仅次于SiC砖，优于其他耐火材料，而抗氧化性、抗热震性及抗铁水熔蚀性比SiC砖好。炉身上部及炉喉部，破损调查证明：高铝砖和粘土砖抗碱性很差，而且抗渣性、导热性、热震稳定性均很差，不适合高炉。
目前，宝钢运行的4座高炉中，1号和2号高炉均为大修后的第二代。每座高炉的建设或大修