高爐用炭磚技術資料整理

高爐用炭磚技術資料整理包括爐缸用炭磚的損毀及改進、高爐爐缸爐底炭磚破損的原因和處理對策、高爐爐缸爐襯構造及爐缸內耐火磚的砌筑。

 

高爐爐缸用炭磚的損毀及改進

炭磚的損毀過程是：①鐵水往炭磚中滲透;②炭磚被溶蝕與鐵水滲透同時進行;③鐵水己滲透部位與未滲透部位產生物理性能的差異及熱面溫度的變化對炭磚產生巨大的剪應力，使炭磚斷裂和剝落;④ 

炭磚的鐵水滲透部分溶蝕，鋅及堿的沉積加速了炭磚的碎裂和溶蝕。

為了阻止鐵水滲入，防止鋅、堿的在炭磚中的沉積.降低化學應力及熱應力，有效的辦法就是把炭磚的氣孔直徑降低到1μm以下，使鐵水難以浸入;鋅、堿的在炭磚中的沉積也大幅度減小。有效的辦法是在炭磚中添加Si等，在1500 

℃燒成時Si與C反應生成β-SiC填充氣孔使孔徑變小，同時Si與炭磚氣孔中的O、N相結合生成Si2ON2系晶須也填充在氣孔內。這兩項原位反應使小于1μm的氣孔量大幅度提高。另外，由于選用質原料，采用人工造粒，真空多次浸潰工藝，使微孔炭磚，超微孔炭磚的氣孔率降低，氣孔的平均孔徑分別達到 

0.5、0.1μm,導熱系數(shù)及抗侵蝕性能大幅度提高。

 

高爐爐缸爐底炭磚破損的原因和處理對策

隨著高爐產量水平的不斷提高，延長高爐壽命的任務顯得更加重要。然而，我國高爐壽命水平還有較大的差距。在提高高爐壽命的工作中，解決爐缸爐底易于破損的問題尤為重要。爐缸的薄弱環(huán)節(jié)是爐缸、爐底側墻處的炭磚，其次是爐底炭磚的侵蝕深度，它決定了軸向爐底炭磚的殘存厚度。而在爐缸、爐底側墻殘存厚度的影響因素中，環(huán)縫的存在是一大隱患。

經研究發(fā)現(xiàn)，爐缸、爐底炭磚環(huán)縫都是上部寬度大，從上向下化學侵蝕逐漸變窄，下部的僅為細小裂紋。這種環(huán)縫具有從上向下化學侵蝕逐步延伸的侵蝕特征，這是堿金屬和鋅的化學侵蝕的典型結果。所以，爐缸、爐底炭磚的環(huán)縫主要不是因炭磚內外溫差應力所造成的，也不是高鋁磚、炭磚膨脹率差異所致，而主要是堿金屬、鋅侵蝕的結果。

爐缸內堿金屬(以K2O為主)和ZnO的分布，主要集中在爐缸上部的硅鋁質耐火磚襯和較上部的炭磚中。研究表明，在高爐風口附近，含有堿金屬和鋅蒸汽的煤氣流沿著風口周圍的縫隙滲入，在爐襯中800~1030℃的溫度區(qū)間侵蝕高鋁磚，形成初始環(huán)縫。隨著堿金屬、鋅侵蝕反應的連續(xù)進行，環(huán)縫逐漸在高鋁磚砌體中擴展并向下延伸，以至侵蝕爐缸、爐底側墻的炭磚。探針分析也證實，炭磚環(huán)縫中有K2O和ZnO共存，說明它們是侵蝕炭磚并生成環(huán)縫的重要因素。

另外，高爐破損調查時經常從爐缸、爐底炭磚試樣中發(fā)現(xiàn)很多滲鐵。鐵水對炭磚的滲透和溶蝕，其破壞作用是很大的。在炭磚內滲入鐵水的情況下，溫度升降時鐵水有時熔化，有時凝固。鐵水凝固時體積收縮，熔化時體積膨脹，膨脹-收縮反復發(fā)生就會在炭磚內產生熱疲勞應力。炭磚的滲鐵界面和未滲鐵界面導熱率差異大，也會增大炭磚內部的溫差應力。這些都是降低炭磚強度的因素。因此，提高炭磚抗鐵水滲透能力和抗鐵水溶蝕能力也是十分重要的。

還有，高爐出鐵時鐵水流動會對爐缸、爐底炭磚產生流動沖刷侵蝕，爐缸下部的炭磚會形成“象腳形侵蝕”、爐底會形成“反鍋底形”侵蝕，這些都是鐵水流動沖刷侵蝕明顯的特征?？朔F水的流動沖刷侵蝕也是一個很重要的問題。

從高爐爐缸爐底破損的原因分析可知，堿金屬和鋅的化學侵蝕是主要的影響因素。要減小乃至消除爐襯環(huán)縫對高爐壽命的不利影響，除了從根本上提高高爐精料水平，降低堿金屬和鋅的負荷以外，砌筑爐缸、爐底一定要選用導熱率高、抗堿性好、微氣孔或超微氣孔、抗鐵水滲透和抗渣鐵溶蝕性能好的耐火材料。提高炭磚的導熱率，配合冷卻性能足夠強的冷卻設備(如銅冷卻壁)，可以減緩環(huán)縫的產生。微氣孔或超微氣孔結構可以抑制堿金屬和鋅蒸汽在磚襯中的滲透，也有利于減少環(huán)縫的產生。

 

高爐爐缸爐襯構造及爐缸內耐火磚的砌筑

高爐爐缸爐襯構造形式有多種：有環(huán)形炭塊加黏土保護磚，有環(huán)形炭塊加陶瓷杯壁，有模壓小炭磚加陶瓷杯壁，有下面為環(huán)形炭塊上面為模壓炭塊加陶瓷杯壁，也有熱壓小炭磚加黏七保護磚，鐵口、渣口、風口近幾年多采用耐火組合磚砌筑。

A 爐缸環(huán)形炭塊砌筑

環(huán)形炭塊砌筑前，通過出鐵口中心在其底層上畫出爐子的十字中心線，并在中心設置半徑規(guī).據此畫出炭塊的內圓線。環(huán)形炭塊的砌筑通常采用以下兩種方法：一種是采用支撐架的砌筑法;另一種是利用炭塊本身重量的頂砌法(不用支撐架)。近來多采用后者。

采用支撐架砌筑時，應沿爐殼圓周方向焊4個三腳架，分兩個半環(huán)進行。首先，按預砌筑炭塊順序編號吊入爐內，從一個半環(huán)的兩端開始摞底砌筑，并以相反的方向砌至合門區(qū)。每砌2~3塊炭塊即用支撐架固定的千斤頂將已砌炭塊側面進行頂緊，使磚縫厚度符合要求。砌完后的炭塊砌體與冷卻壁間用木楔楔緊，防止自由移動。

當采用依靠炭塊本身重量的頂砌法時，首先，根據預砌筑圖編號，從出鐵口中心開始干排，即將出鐵口對面的4塊炭塊(45號、46號、47號、48號)干排至出鐵口中心線的兩側(不得使用合門炭塊)，然后按預砌筑順序依次向兩邊進行，當兩側均已干排10~15塊炭塊后，即可開始砌筑。砌筑時，先將45、46號炭塊吊開，然后將1號炭塊緊靠47號炭塊砌筑。依次往下砌筑10余塊以后，再將47、48號炭塊吊走。用同樣的方法砌另一側炭塊。

每砌一塊炭塊，均應借用吸盤或專用吊具和炭塊自重將炭塊的放射縫方向擠緊，使其縫隙泥漿飽滿，并達到尺寸要求。每砌4～6塊后，應在炭塊端頭與冷卻壁間塞上木楔。

炭塊砌筑應用術錘或大鐵錘墊以木板敲打。整環(huán)炭塊砌完后，要對外環(huán)木楔再次敲打楔緊，使所有縫隙均勻并達到規(guī)定要求。然后用膠皮覆蓋。

為保證順利合門，應注意下列各點：

(1)嚴格按預砌筑質量要求(磚縫、內半徑)進行預控，

(2)每砌4—6塊炭塊時，檢查其放射縫是否與半徑方向符合，同時嚴格控制內半徑。

(3)每砌完四分之一環(huán)后，檢查預砌筑所畫中心線與爐體中心線是否符合。

(4)當砌至合門區(qū)時，將其左右5~6塊炭塊同時向爐殼方向后退20~30mm，然后砌上合門磚，再用大錘敲打楔入脹縫內的木楔，頂回后退的炭塊，直至合門炭塊的放射縫合格為止。

當爐缸采用陶瓷杯壁與環(huán)形炭塊混合結構時，對于大型預制塊陶瓷杯壁，應先砌筑陶瓷杯壁，后砌筑環(huán)形炭塊，杯壁與炭塊交替向上砌筑，杯壁大型預制塊采用專用吊具吊砌;對小塊磚陶瓷杯壁，應先砌筑環(huán)形炭塊，后砌筑陶瓷杯壁，炭塊與杯壁交替向上砌筑。每砌完一層環(huán)形炭塊后，及時充填搗打里外兩環(huán)膨脹縫內的炭素料。

爐缸鐵口帶砌筑也有兩種方法：一種是先砌鐵口組合磚，后砌環(huán)形炭塊;另一種是先砌環(huán)形炭塊，后砌鐵口組合磚。兩種方法都須嚴格控制鐵口中心線和鐵口組合磚外框線。

先砌筑鐵口組合磚時，首先應根據鐵口中心線，確定組合磚外框線，并將其分別畫在冷卻壁或爐殼上和底部的耐火磚層上，然后根據配磚圖逐層逐塊砌筑(應先砌鐵口框內磚)。

當下半環(huán)大磚砌完后，即拉線檢查，調整確認再將上半環(huán)鐵口大磚砌上(若有冷卻板應及時安裝就位)。鐵口組合磚與爐殼間膨脹縫的炭素料應在砌筑周圍小型磚的同時，隨砌隨填搗。頂層磚與相鄰炭塊層應保持同一水平。鐵口通道中心偏差控制在3mm以內，砌體磚縫不大于2mm。砌筑鐵口組合磚外的環(huán)形炭塊時，應拉線檢查控制，防止已砌好的組合磚產生位移。在鐵口組合磚砌筑至一定高度后，環(huán)形炭塊也可以跟隨砌筑。

先砌筑環(huán)形炭塊時，要嚴格按鐵口中心線留設組合磚的位置。

砌筑時，首先將鐵口支撐架兩側的磚砌上(圖7-59a)，調整固定后再砌相鄰兩個鐵口之間的磚(圖7-59b);其次再由兩個鐵口外側同時向中間砌到合門處(圖7-59c);后檢查鐵口中心和鐵口通道尺寸，符合要求后方可合門。

風口帶組合磚砌筑前，應分別測定風口大套對爐體中心的半徑偏差及相鄰風口大套之間的夾角偏差，若半徑誤差超過±15mm，則應對砌筑內徑進行調整。若夾角偏差大于±l度，則應對組合磚砌筑中心進行調整。

風口組合磚的砌筑順序接圖7-60所示編號順序進行。為保證風口組合磚砌體與爐殼間的膨脹縫填料密實，在砌磚前可將塊狀炭搗料敷貼在風口帶的爐殼上，并用搗錘將炭素料塊接縫處搗打密實。

為了提高鐵口、風口與爐殼間的密封性.烘爐期間應進行壓力灌漿。

當有渣口結構時，渣口區(qū)域間的炭塊層則從渣口中心往兩側進行。當渣口至風口段均為炭塊內襯時，渣口，風口的異形炭塊應與渣口、風口水套位置符合。當渣口采用組合磚時，渣口帶先砌渣口組合磚，后從渣口兩側開始砌筑環(huán)形炭塊。

B 其他耐火磚砌筑

爐缸砌體除采用炭塊外，也有采用熱壓炭磚、模壓炭磚、黏土磚、高鋁磚等其他耐火磚砌筑的。爐缸墻各層皆平砌成互相交錯的同心圓環(huán)，同層相鄰的放射線、上下相鄰磚層的垂直縫與環(huán)縫均應交錯。

砌筑前，根據確定的中心線。安設半徑規(guī)，據此畫出爐缸的圓周線。爐缸墻下面環(huán)狀帶的爐底表面應找平。為盡量減小環(huán)縫的厚度。應選分長度方向一致的磚砌在同一磚環(huán)內。

爐缸耐火磚與冷卻壁接觸面，應加工成斜面，當接觸面磚縫稍大時，可填充與砌磚相同成分的濃泥漿。

出鐵口區(qū)域非組合磚砌筑時，應從出鐵口開始向兩邊進行，并應使出鐵口通道墻早于相應高度的爐缸墻的砌筑。通道的上部應用G-2磚側砌，其余部位仍為平砌。

渣口、風口非組合磚砌筑時可按安好的水套用水平磚層錯臺砌筑。砌體與水套間留15~25mm間隙，填以濃泥漿。水套上的蓋磚要側砌。當鐵口、渣口、風口采用組合磚砌筑時，組合磚砌筑方法與爐缸環(huán)形炭塊中的鐵口、渣口、風口組合磚相同。

C 陶瓷杯壁砌筑

陶瓷杯壁磚有大型預制塊和小塊磚兩種。標壁大型預制塊砌筑前，應根據爐缸十字中心線交點放好圓周線和放射線，然后從鐵口中心起頭，按組裝圖順序使用專用器具逐塊吊裝就位(每塊磚頂面均應留設吊裝孔)。每塊預制塊就位時，要控制好方位和水平、垂直度，后合門可采用預擺磚和微調砌筑半徑來完成。磚面打灰條動作要快，泥漿厚度要均勻，要時可在預制塊表面刷水;杯壁小塊磚砌筑方法是：先砌杯壁后的環(huán)形炭塊或其他耐火磚，后靠緊環(huán)形炭塊或其他耐火磚砌體砌筑杯壁磚，兩者交替合層向上砌筑。

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