高爐用耐火材料及筑爐耐火磚規(guī)格要求

 

高爐用耐火材料的磨損對(duì)高爐爐齡有決定性作用。高爐爐役期間，可以在生產(chǎn)時(shí)，對(duì)爐襯材料進(jìn)行幾次維修。然而，爐膛區(qū)的修理工作需要停止生產(chǎn)。因此，高爐爐膛是非常關(guān) 鍵的部分。

高爐爐齡不僅取決于耐火材料及其性能，還取決于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(冷卻設(shè)備設(shè)計(jì)，電氣機(jī)械設(shè)計(jì))和操作標(biāo)準(zhǔn)。所以，規(guī)定了碳?jí)K的要求。

高爐用耐火材料的磨損決定高爐爐齡。由于在高爐上部區(qū)已制定了現(xiàn)代修補(bǔ)技術(shù)，只有風(fēng)口以下接觸爐渣和鐵水的下爐膛和爐底區(qū)在中間不能進(jìn)行修補(bǔ)。因此，這個(gè)區(qū)的爐襯需要高質(zhì)量爐襯材料。重要的磨 損參數(shù)之一是鐵水阻力，本文解釋了標(biāo)準(zhǔn)和微氣孔碳的測(cè)量。另外，比較了微氣孔族中的不同材料。

一、熱化學(xué)磨損

所有磨損機(jī)理都是聯(lián)合起作 用的。為更好地理解，下面分別說(shuō)明不同的磨損機(jī)理——

(1)鐵水中碳溶解造成的磨損

這是難熔碳的溶解，在高爐下部不同溫度和流動(dòng)條件下碳?jí)K中的碳溶解在鐵水 中，類似于爐料中焦炭溶解。

(2)鐵水滲透造成的磨損

這個(gè)滲透過(guò)程更適宜在高爐下部鐵水池的高鐵水靜壓力下進(jìn)行。由于碳?jí)K的多孔性，初溶解后開始滲透，同 時(shí)材料性能開始變化。在鐵滲透后，織構(gòu)破裂，線裂紋形成。連同鐵水的侵蝕和溫度變化，導(dǎo)致碳?jí)K碎裂。在有堿金屬和鋅的情況下，它促使脆層形成。

(3)堿金屬循環(huán) 造成的磨損

堿金屬以氧化物和硫酸鹽形式與爐料、焦炭一起進(jìn)入高爐，并發(fā)生反應(yīng)。它們?cè)谌齻€(gè)可能的反應(yīng)中產(chǎn)生碳料：

滲透的堿金屬氧化;

把堿金屬蒸汽添 入碳結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致局部容積增加;

堿金屬與添加劑或雜質(zhì)在爐襯中產(chǎn)生反應(yīng)。

(4)氧化造成的磨損

立式冷卻壁漏水或有缺陷的風(fēng)口會(huì)出現(xiàn)碳襯氧化。來(lái)自冷卻系 統(tǒng)的熱鼓風(fēng)或水蒸汽能導(dǎo)致多孔粘結(jié)基體加速磨損。因此，碳的耐磨組分將溶解，并受到鐵水沖洗。

(5)CO分解造成的磨損

按照布氏反應(yīng)，另一個(gè)磨損因素與CO分解 有關(guān)。在一定的溫度條件下，將出現(xiàn)碳沉積，并由此造成裂紋。

二、熱機(jī)械磨損

(1)熱應(yīng)力造成的磨損

熱面處的爐襯暴露于高溫之下，溫 度達(dá)到1150℃。這個(gè)區(qū)的磨損受到溫度分布和合成壓縮應(yīng)力控制，它取決于爐襯的機(jī)械物理性能。要是達(dá)到臨界壓縮應(yīng)力值，可能出現(xiàn)裂紋和漏出。

(2)侵蝕造成的磨損

循環(huán)鐵水侵蝕爐膛側(cè)壁。此時(shí)，出鐵方法對(duì)循環(huán)有很大影響。不同的磨損外形是從“死鐵”的不同狀態(tài)中生成的。

由熱應(yīng)力和侵蝕造成的磨損是借助數(shù)學(xué)摸型使用計(jì) 算機(jī)進(jìn)行研究的領(lǐng)域。這些模型按鐵水溫度和流動(dòng)，確定在不同條件下爐襯厚度的實(shí)際狀況。

三、對(duì)高爐爐膛爐襯的要求

如果考慮高爐下部所有 的影響和相互作用，那么鐵水阻力是重要的條件。

按照試驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)熱性，>15W/mK時(shí)，適合于減少堿侵蝕，并改善耐熱沖擊性。通過(guò)對(duì)爐膛的充分冷卻，絕熱“結(jié)殼 ”可以凍結(jié)在一般有低導(dǎo)熱性的側(cè)壁爐襯上。碳?jí)K生產(chǎn)者的挑戰(zhàn)是平衡與石墨含量緊密有關(guān)的導(dǎo)熱性和鐵水阻力之間的矛盾。自然界的石墨在鐵水中容易溶解。根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 12987可以對(duì)導(dǎo)熱性進(jìn)行測(cè)量，生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，碳?jí)K生產(chǎn)者可以直接測(cè)量導(dǎo)熱性、相應(yīng)的性能，還可以測(cè)試鐵水阻力，但試驗(yàn)方法不是標(biāo)準(zhǔn)化的。

筑爐耐火磚規(guī)格

筑爐耐火磚規(guī)格、耐火磚形狀的選擇及其尺寸的設(shè)計(jì)，主要決定于所砌筑的工業(yè)爐窯等熱工設(shè)備內(nèi)襯的設(shè)計(jì)。耐火磚形狀與尺寸須盡可能地滿足爐窯耐火砌 磚的需要，既保證砌筑操作方便，又保證砌筑熱工設(shè)備的使用性能（如密封性、隔熱性、砌磚等級(jí)及使用壽命等）。

爐窯設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行爐 襯耐火砌磚設(shè)計(jì)時(shí)，首先要設(shè)計(jì)耐火磚尺寸或直接選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的耐火磚，這項(xiàng)工作由時(shí)有爐窯所在單位承擔(dān)，有時(shí)直接由筑爐施工單位或爐窯檢修單位承擔(dān)。不論爐窯設(shè)計(jì)單位或 是爐窯修建單位所設(shè)計(jì)的具有一定尺寸的耐火磚，除要滿足筑爐操作及使用壽命外，還須考慮到耐火材料廠制造這種耐火磚時(shí)是否方便，以及這種磚在成型、裝磚及燒成等主要生 產(chǎn)工序上的合格率及終成品率是否高。

既方便操作筑爐操作，又方便耐火材料廠制造的耐火磚的型號(hào)是很多的，如果每個(gè)擁有爐窯及其熱 工設(shè)備的單位都各自的定制并設(shè)計(jì)合乎自己要求的耐火磚，那么不用說(shuō)全國(guó)，就是一個(gè)耐火材料廠所接受并生產(chǎn)的同一用途的磚的型號(hào)將多到驚人的程度。耐火磚型號(hào)過(guò)多并不方便 ，不耐火材料廠多余的準(zhǔn)備了大量的制磚模具。而且給耐火磚廠際間的互調(diào)、管理及計(jì)算都帶來(lái)了很大的困難。因此在設(shè)計(jì)耐火磚尺寸時(shí)，要考慮到它的通用化系列化及標(biāo)準(zhǔn)化。

爐窯設(shè)計(jì)、耐火磚的訂貨及筑爐單位的施工準(zhǔn)備，都要進(jìn)行所用各自耐火磚數(shù)量的計(jì)算。這種計(jì)算的方便性及準(zhǔn)確性。直接取決于耐火磚尺 寸的合理性。

每種耐火磚的尺寸，從表面上看來(lái)似乎非常簡(jiǎn)單，但各有其內(nèi)在規(guī)律性，它體現(xiàn)一個(gè)筑爐、耐火磚生產(chǎn)與設(shè)計(jì)的綜合水平 。例如，磚成型壓筑方向的尺寸（厚度），一般可體現(xiàn)壓磚機(jī)的能力；耐火磚的尺寸系列與爐窯設(shè)計(jì)的關(guān)系是非常密切的，爐窯砌磚的高度應(yīng)是磚厚度（包括磚縫）的整數(shù)倍，爐窯 磚墻厚度應(yīng)有耐火磚尺寸系列（長(zhǎng)或?qū)挘Q定；耐火磚本身的尺寸決定了它的參數(shù)。

為了建立耐火磚尺寸系列，制定耐火磚尺寸的標(biāo)準(zhǔn)及建 立耐火磚尺寸設(shè)計(jì)的一般規(guī)則，應(yīng)從理論與實(shí)踐上探索耐火磚尺寸設(shè)計(jì)與耐火砌磚計(jì)算方法的規(guī)律。

隨著輻射形耐火砌磚的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì) 兩種楔形磚配合砌筑的輻射形砌磚的“一塊楔形磚半徑變化量”的概念及計(jì)算進(jìn)行了研究，已從理論及實(shí)踐上證實(shí)了“一塊楔形磚半徑變化量為定值”、導(dǎo)出了計(jì)算公式，并在此基 礎(chǔ)上找到了楔形磚間尺寸關(guān)系的規(guī)律。根據(jù)楔形磚間尺寸關(guān)系的變化規(guī)律，制訂了并經(jīng)審定已發(fā)布了我國(guó)【鎂磚及鎂硅磚形狀及尺寸】、【平爐用鋁鎂磚形狀及尺寸】、【高爐與熱 風(fēng)爐用磚形狀及尺寸】和【通用耐火磚形狀及尺寸】標(biāo)準(zhǔn)；導(dǎo)出了兩種楔形磚配比的新的計(jì)算式，并編制了供查用的我國(guó)各種楔形磚相互配砌磚的計(jì)算表格。

國(guó)外耐火材料界非常重視筑爐，有的甚至將耐火材料與筑爐相結(jié)合。日本【耐火物】期刊經(jīng)常報(bào)道“筑爐討論會(huì)”的消息及內(nèi)容。日本名著【耐火物與筑爐工學(xué) 】將兩者寫在一起，蘇聯(lián)的耐火材料書籍中，開辟章節(jié)論述輻射形耐火砌磚。我國(guó)同大多數(shù)一樣，越來(lái)越重視耐火材料與筑爐業(yè)的結(jié)合。

絕大多數(shù)工業(yè)爐用耐火材料及隔熱材料構(gòu)筑而成。

A 耐火材料品種詵擇

選用原則：

①所選耐火材料應(yīng)能滿足爐內(nèi)技術(shù)條件(護(hù)溫高低、爐溫波動(dòng)、爐渣侵蝕與機(jī)械沖擊等)，保證有足夠使用壽命。

②不同部位選用不同耐火材料，即宜設(shè)計(jì)混合爐射。例如熔鋁反射爐，熔池液面以上選價(jià)廉的粘土磚可滿足技術(shù)要求，液面以下因鋁液對(duì)粘 土磚有侵蝕，宜使用高鋁耐火磚。

③熱損失小。加熱爐與熱處理爐盡可能選用輕質(zhì)磚、超輕質(zhì)磚及耐火纖維等輕質(zhì)耐火材料，以降低蓄熱與 導(dǎo)熱損失。

④耐火材料價(jià)格適當(dāng)。

爐內(nèi)用哪種耐火磚

需綜合考慮應(yīng)滿足爐溫條件、陶瓷纖維材料的使用條件、爐子的操作氣氛，爐內(nèi)爐氣正負(fù)壓等各方面的因素。同種陶瓷纖維材料，由于使用條件（爐子熱源種類、爐內(nèi)氣體成份及流速、爐子運(yùn)行制度）不同，其使用溫度亦不相同。

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