通常情况下,高炉炉体用刚玉砖和碳化硅系列耐火材料有较好的使用效果。炉缸和炉底可用微孔碳砖、热压碳砖、石墨、半石墨砖有较好的使用实绩,或采用完善的UCAR。微孔碳砖与陶瓷杯技术结合,石墨质材料和良好的冷却系统配合。在不同的高炉条件下都体现了良好使用效果。
延长高炉寿命是一个综合性研究问题,高炉寿命不仅与耐火材料材质、质量有关,还受到冷却设备、冷却水质量、施工质量、原燃料条件、操作水平即检测维护手段等诸多因素影响,要实现高炉长寿,须加强这些方面的工作,提高综合水平。选用新型耐火材料是延长高炉寿命的重要措施,在选用耐火材料之前须分析高炉炉衬的破损机理,因地制宜,结合该厂的冶炼条件、经济承受能力,配置的冷却系统,有选择的使用耐火材料。
为高炉(Blast Furnace)的内衬材料直接影响高炉的操作稳定性、生产效率以及使用寿命。高炉内衬的损耗通常源于高温、化学侵蚀、机械磨损和热应力,因此选择合适的耐火材料来抵抗这些破坏因素是至关重要的。
高炉结构及内衬耐火材料
1. 高炉结构
高炉内衬主要分为几个关键区域,每个区域的操作条件和要求不同,因此需要针对性选择耐火材料:
炉腹和炉喉: 高温、铁矿石和焦炭的冲击和磨损。
炉身: 高温、上升煤气的冲刷。
炉缸: 高温区,铁水和炉渣对材料的强烈侵蚀。
炉底: 承载铁水和炉渣的重量,温度相对较低但受化学侵蚀。
2. 常用耐火材料及其特点
炉腹和炉喉
镁碳砖(Magnesia-Carbon Bricks)
成分: 氧化镁(MgO)和碳(C)。
特点: 高耐火度、抗渣侵蚀、抗热震性好。
应用: 用于承受高温和冲击的炉喉和炉腹区域。
高铝砖(High Alumina Bricks)
成分: 氧化铝(Al₂O₃)。
特点: 耐火度高、机械强度好,但抗碱性渣性差。
应用: 用于中温区域,承受煤气和粉尘冲刷。
炉身
镁铝尖晶石砖(Magnesia-Alumina Spinel Bricks)
成分: 镁砂和铝土矿生成的铝镁尖晶石(MgAl₂O₄)。
特点: 具有良好的抗热震性和抗侵蚀性。
应用: 用于中高温区域,提供良好的耐化学侵蚀能力。
碳砖(Carbon Bricks)
成分: 碳。
特点: 优异的抗化学侵蚀性能,但热震稳定性较差。
应用: 用于炉身和炉缸过渡区,提供高的抗渣侵蚀能力。
炉缸
碳砖(Carbon Bricks)
成分: 高纯碳材料。
特点: 耐高温,优异的抗化学侵蚀性能,但热震稳定性较差。
应用: 用于炉缸,能够承受铁水和渣的高温侵蚀。
陶瓷杯(Ceramic Cup)
成分: 含硅酸铝材料。
特点: 提供双层保护,增加炉缸的使用寿命。
应用: 用于高温区域,提供更强的保护。
SiC砖(Silicon Carbide Bricks)
成分: 碳化硅(SiC)。
特点: 高导热性、高强度、耐腐蚀性。
应用: 用于炉缸中,增强抗渣侵蚀能力。
炉底
碳砖和石墨砖(Carbon and Graphite Bricks)
成分: 高纯碳和石墨。
特点: 优异的导热性和抗渣侵蚀性。
应用: 用于炉底,提供高强度和耐用性。
绝热砖(Insulating Bricks)
成分: 低导热材料。
特点: 提供隔热效果,减少热损失。
应用: 用于炉底外层,防止热量散失。
3. 选择依据
高温性能: 耐火材料的耐火度须高于其工作温度,通常选择耐火度高的材料,如镁碳砖、碳砖。
化学稳定性: 耐火材料需要抵抗炉内铁水、炉渣及煤气的化学侵蚀。碳砖和镁铝尖晶石砖常用于高腐蚀性区域。
抗热震性: 炉内温度变化剧烈,因此材料的抗热震性要好,以避免开裂。镁铝尖晶石砖具有优良的抗热震性。
机械强度: 耐火材料要能承受熔融金属的压力和物料的冲击,如碳砖和镁碳砖适合用于承受高应力的区域。
导热性: 高导热材料如碳砖、SiC砖用于炉缸和炉底,有助于快速传导热量,保持温度均衡。
经济性: 考虑材料的使用寿命和维护成本,选择经济效益理想的方案。