高爐常用碳化硅磚及冷卻壁砌筑要點(diǎn)介紹

碳化硅磚的主要特征是SiC為共價(jià)結(jié)合，不存在通常的燒結(jié)性，依靠化學(xué)反應(yīng)生成新相達(dá)到燒結(jié)。我國(guó)1985年在鞍鋼5號(hào)高爐上使用Si3N4-SiC磚并獲得成功經(jīng)驗(yàn)后，迅速在大型高爐上推廣應(yīng)用。目前，我國(guó)高爐用質(zhì)碳化硅磚主要品種有Si3N4-SiC磚、Sialon-SiC磚和自結(jié)合(β-SiC結(jié)合)SiC磚。

 

1、Si3N4-SiC磚

Si3N4-SiC磚是用SiC和Si粉為原料，經(jīng)氮化后燒成的耐火制品。SiC、Si3N4都是共價(jià)鍵化合物，燒結(jié)非常困難。在多級(jí)配的SiC顆粒和細(xì)粉中，加入磨細(xì)的工業(yè)硅粉，Si與N2在高溫下進(jìn)行2N2+3Si→Si3N4反應(yīng)燒結(jié)。反應(yīng)時(shí)生成的Si3N4與SiC顆粒緊密結(jié)合而形成以Si3N4為結(jié)合相的碳化硅磚。研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)Si3N+結(jié)合相為針狀或纖維狀結(jié)構(gòu)，存在于SiC顆粒周圍或SiC顆粒的孔隙處，Si3N4呈縱橫交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)與SiC顆粒緊密結(jié)合，使之具有很高的常溫和高溫強(qiáng)度。

 

2、Sialon-SiC磚

在1700℃時(shí)，在Si3N4-Al4N4-Al4O6-Si3O6所構(gòu)成的正方形相圖中，有以Si3N4為起點(diǎn)向4/3(Al2O3,A1N)延伸，組成在相當(dāng)大范圍內(nèi)變化的β-Sialon相，有以Si2N2為起點(diǎn)大體向X相方向延伸，組成在較小范圍內(nèi)變化的O-Sialon相。在Si3N4-SiC制品的生產(chǎn)過(guò)程中，加入適量加入物，使氧進(jìn)入Si3N4晶格，生成一定數(shù)量的β-Sialon固熔體相，從而可以制造出Sialon-SiC磚。

 

3、自結(jié)合SiC磚

在工業(yè)α-SiC原料中加入工業(yè)硅和碳，在高溫還原氣氛下發(fā)生Si(s)+C→SiC(s)的反應(yīng)，生成β-SiC，與原生高溫型α-SiC顆粒結(jié)合，制出自結(jié)合SiC材料，使制品具有良好的性能。表3為我國(guó)生產(chǎn)的SiC質(zhì)耐火制品與國(guó)外的SiC質(zhì)耐火制品的理化指標(biāo)，與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，我國(guó)生產(chǎn)的SiC質(zhì)耐火制品各方面指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。

 

現(xiàn)代高爐的爐腹以上砌體已較多地采用冷卻壁鑲磚代替光面冷卻壁，(冷卻壁材質(zhì)多為鑄鐵，爐腹部位有采用銅冷卻壁的)或僅在爐身上部采用3  ~4段鑲磚冷卻壁，磚壁一體化，不再砌筑內(nèi)襯磚，大大縮短了筑爐施工工期。

冷卻壁的鑲磚多采用冷鑲法，雖對(duì)冷卻壁制作時(shí)燕尾槽的尺寸公差和平整度等質(zhì)量要求較高，但鑲磚砌體的質(zhì)量較有保證。鑲磚材質(zhì)多為碳化桂磚或氮化硅結(jié)合的碳化硅磚，用碳化硅泥漿砌筑。

 

冷卻壁碳化硅磚砌筑要點(diǎn)是：

(1)  冷卻壁出廠前，應(yīng)逐塊檢査，驗(yàn)收和交接。筑爐重點(diǎn)檢査的內(nèi)容是：冷卻壁外形尺寸和表面平整度，燕尾槽的形狀、尺寸和光滑程度，進(jìn)出水管是否加蓋，塑料封蓋等。

(2)  冷卻壁進(jìn)場(chǎng)后，用吊車或行車翻轉(zhuǎn)，砌磚面朝上。銅冷卻壁鑲磚砌筑在專門操作架上進(jìn)行，嚴(yán)禁冷卻壁進(jìn)出水管道直接接觸地面。鑄鐵冷卻壁可不用專門操作架，但翻轉(zhuǎn)后也應(yīng)墊平、放穩(wěn)。

(3) 冷卻壁“燕尾槽”表面毛刺、浮銹和污物應(yīng)清掃干凈。

(4)  嚴(yán)格按使用說(shuō)明書攪拌砌筑泥漿，每次攪拌量不宜過(guò)多，當(dāng)班泥漿當(dāng)班用完。泥漿應(yīng)有一定的常溫粘結(jié)強(qiáng)度，否則砌筑后應(yīng)進(jìn)行烘烤處理，以避免再次翻轉(zhuǎn)運(yùn)輸時(shí)，發(fā)生松動(dòng)、脫落現(xiàn)象。

(5) 冷卻壁碳化硅磚砌筑，一般是逐排由一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行，在允許范圍內(nèi)調(diào)整磚縫厚度，保證砌體兩面與冷卻壁端面平齊。砌體表面應(yīng)細(xì)心勾縫。

(6) 冷卻壁碳化硅磚施工過(guò)程中，嚴(yán)禁踩踏和敲擊冷卻水管。

(7) 碳化硅磚完畢后，應(yīng)逐塊檢查驗(yàn)收并交接。

(8) 碳化硅磚后，一般應(yīng)靜置48h后才能翻轉(zhuǎn)倒運(yùn)。翻轉(zhuǎn)運(yùn)輸時(shí)，要注意進(jìn)出水管的保護(hù)，嚴(yán)防碰撞。

 

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