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高炉炉缸、炉底耐火材料如何选择
  • 作者:江宣    来源:江苏江能新材料科技有限公司    时间:2019-12-27    点击:517

  在《高炉炼铁工艺设计规范》中曾提出:炉缸、炉底应采用全炭砖或复合炭砖炉底结构,并应采用优质炭砖砌筑。大型高炉采用炭砖、SiC砖对延长高炉寿命极为重要。在采用铜冷却壁之后,高炉长寿的薄弱环节已从炉身中下部、炉腰、炉腹转移到炉缸部位。所以延长炉缸寿命已成为高炉长寿工作的重点工作。近年来,我国一批高炉出现炉缸水温差升高甚至烧穿的现象,应当采取综合措施解决这方面的问题。

 

  高炉采用的优质炭砖和炭块除应提出常规性能指标的要求外,还应提出导热系数、透气度、抗氧化性、抗碱性、抗铁水侵蚀性等指标的要求。

 

  风口带宜采用组合砖结构,一般使用刚玉莫来石砖或棕刚玉砖,也可用热压炭砖NMA或NMD砖。

 

  高炉炉缸发生侵蚀的原因有:焦炭及渣铁的机械冲刷、化学侵蚀、水蒸气的氧化、锌和碱金属、热应力的破坏。

 

  采用高导热性的微孔炭砖,并对炉缸冷却壁实行强化冷却,使渣铁凝固时的1150℃温度残存于炭砖之中,并要使之远离冷却壁。目前国内外高炉炉缸、炉底结构有3种基本类型:一为大块炭砖砌筑,炉底设陶瓷垫;二是热压小块炭砖,炉底设陶瓷垫;三是大块或小块炭砖砌筑,炉底设陶瓷杯上述3种结构形式均有高炉长寿的实践实例。

 

  国内外高炉均已采用高导热炭砖、微孔炭砖和陶瓷垫结构。高喷煤比的高炉在操作上强调要活跃炉缸中心,又要求炉底中心保持适当的温度。因此,人们逐渐重视陶瓷垫的阻热作用,也承视陶瓷垫寿命的提高,希望能获得适中的炉底中心温度。

 

  强化冷却形成凝固层理论:在炉缸侧壁采用高异热的耐火材料(600℃为18.4W/(m·K),20℃为60~80W/(m·K))。进行强化冷却之后,高导热耐材、低孔隙度就能阻止渣铁的渗透,并具有高抗碱性能,可吸收部分热应力,在配有高效的水冷却系统的条件下,就能将炉缸的热量迅速地传递给冷却水,将热量带出炉外,可有效地降低炉缸壁的温度梯度,从而在炉缸侧壁炉衬耐材的热面形成一层稳定的凝结保护层(即铁水凝固1150℃以上的等温线,使炉底形成稳定的“铁壳”保护层),抵抗炉缸侧壁的“象脚”侵蚀,进而获得炉缸长寿,其关键是炉缸侧壁的导热能力。这部分选择耐材的重点是导热性、防渗透性和防止发生环形裂纹。对炉缸的维护强调发挥冷却的效果,及时对炉缸冷却壁水温差和炉皮温度进行监测,经常对容易形成孔隙的部位进行灌浆。

 

  带炉底冷却的综合炉底是比较合理的结构。在冷却管上有碳捣层,其上面砌上2~3层炭砖。不同部位要使用不同性能的炭砖。铁口以下是容易受到严重侵蚀的地方,要用抗渗透性高的微孔炭砖;炉底的最底层要用具有高导热的碳化硅砖;其他部位则采用普通炭砖或微孔炭砖。铁口以下的炉底周边炭砖的长度要增大,以提高其抵抗铁和碱金属对此处的强烈渗透和侵蚀的能力;砖与砖之间的缝隙要由宽缝改为细缝(小于0.5mm)进行砌筑。

 

  对于有“陶瓷杯”的综合炉底结构,学术上有争议。一些人认为“陶瓷杯”的作用大,应予加强;另一些人认为,“陶瓷杯”在一定时间内会消失掉,炭砖才是起主导作用的,在炉缸侧壁也可使用高抗铁水渗透和高导热性、高密度的热压小块炭砖。总体来说,两种方式各有优缺点,均可实现高炉长寿,但经济代价有所差异。

 

  高质量的微孔、超微孔炭砖和热压小块炭砖得到推广之后,我国高炉寿命得到显著提高。国内大中型高炉基本上否定了采用炭料捣打炉底,自焙烧制的工艺技术。


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