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)的高速沖刷，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，莫來石晶相起重要作用。配料中的礬土高溫下獲得細小交錯的莫來石和玻璃相，而基質(zhì)的硅線石與α-Al2O3或高鋁礬土適合搭配，生成莫來石(一次和二次莫來石)。莫來石晶相加上引入的線膨脹系數(shù)小或熱導(dǎo)率大的礦物，自然對材料的抗熱震有利?？篃嵴鹦?。

　　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”的保護層。但全炭結(jié)構(gòu)中由于炭磚抗氧化性差，在冷卻壁或風(fēng)口漏水時易出現(xiàn)燒穿的危險，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”的耐高溫陶瓷磚材料作為“保護殼”，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壽的成功案例，實踐表明，兩種爐缸爐底設(shè)計總體上是合理可靠的。但仍存在一些技術(shù)缺陷和隱患，需要進一步的化改進完善。

　　山西通才3#1300m3高爐爐底、爐缸設(shè)計采用新型結(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)域采用剛玉莫來石，周邊采用碳復(fù)合磚，碳復(fù)合磚與剛玉莫來石之間緊貼砌筑。

　　山西通才3#1300m3高爐爐底、爐缸設(shè)計采用新型結(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)計采用的新型結(jié)構(gòu)技術(shù)特點總結(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。雖然碳復(fù)合磚原來在山西通才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)計方案仍考慮保留了厚度較薄的微孔剛玉磚作為“他保護”陶瓷杯壁。

　　(2)新型結(jié)構(gòu)更加、長壽

　　由于碳復(fù)合磚耐高溫鐵水、熔渣侵蝕，即使將來“陶瓷杯壁”保護層消蝕或不復(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爐缸爐底壽命，為高爐的和長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會產(chǎn)生較大間隙的問題，從而也避免了鐵水吋能繞過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。

　　爐底上三層碳復(fù)合磚與剛玉莫來石緊貼砌筑，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)計傳統(tǒng)的膨脹縫，磚與磚之間斜壓交錯組合砌筑可以防止?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)襯相對位置的移動，結(jié)構(gòu)更加合理。

　　(5)新型結(jié)構(gòu)溫度場分布合理

　　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，因此新塑結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱從熱面到冷面是一個增加的趨勢，這一趨勢符合高爐爐缸爐底設(shè)計理念，高爐爐缸內(nèi)部的熱量能夠順利導(dǎo)出。