高爐、焦?fàn)t、鉛熔煉爐用耐火材料介紹

用于高爐冶煉的原料主要是鐵礦石、燃料(焦炭)和熔劑(石灰石)三部分。一般情況下，冶煉1噸生鐵需要1.5-2.0噸鐵礦石、0.4-0.6噸焦炭、0.2-0.4噸熔劑，總共需要2-3噸原料。要保證高爐連續(xù)生產(chǎn)，就需要充足的原料供應(yīng)。所以，無(wú)論是生鐵廠家還是鋼廠原材料采購(gòu)工作尤為重要。

因?yàn)楦郀t是連續(xù)生產(chǎn)的，所以一代高爐(從開(kāi)爐到大修停爐為一代)可以連續(xù)生產(chǎn)數(shù)年至十幾年。在生產(chǎn)過(guò)程中，從爐頂(一般爐頂是由料種與料斗組成的，現(xiàn)代化高爐是無(wú)料鐘的爐頂和爐頂)不斷地將鐵礦石、焦炭、熔劑從高爐下部的風(fēng)口吹入熱風(fēng)(1000~1300℃)，并噴入油、煤或天然氣等燃料。裝在鼓風(fēng)爐里的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。該過(guò)程稱(chēng)為還原，在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳與燃燒產(chǎn)生的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪走，得到鐵。鐵礦經(jīng)還原反應(yīng)煉鐵，從出鐵口放出鐵水。礦脈石、焦炭、噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合，形成從出鐵口和出渣口各排出渣。氣體由爐頂排出，除塵后作為工業(yè)氣體使用�，F(xiàn)代高爐也可以利用爐頂高壓，部分外排氣體發(fā)電。

爐體由上至下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。因高爐煉鐵具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)能力大、勞動(dòng)生產(chǎn)率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，故該方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的絕大部分。在高爐生產(chǎn)過(guò)程中，將鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰)從爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入預(yù)熱的空氣。一氧化碳和氫氣在高溫下燃燒焦炭產(chǎn)生的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升時(shí)將鐵礦石中的氧去除，從而還原成鐵。煉鋼的鐵水從鐵口排出。鐵礦中未還原雜質(zhì)與石灰石等熔劑結(jié)合形成爐渣，從渣口排出。排煙氣由爐頂排出，經(jīng)除塵后用作熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t等燃料。爐渣生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是生鐵，還是高爐渣和高爐煤氣的副產(chǎn)物。

a，用于爐體上部的耐火材料：

主要原因：機(jī)械侵蝕、空氣流動(dòng)、爐料磨損及溫度劇烈變化引起的熱負(fù)荷劇烈變化，工作環(huán)境非常惡劣。

所以，該部位推薦使用耐化學(xué)腐蝕、耐磨損、耐剝落、導(dǎo)熱性能好的氮化硅碳化硅磚。

爐身中部用耐火材料：為有效防止?fàn)t內(nèi)高溫氣流的劇烈沖刷，保證爐襯的導(dǎo)熱性，降低爐襯溫度和侵蝕，推薦使用高質(zhì)量的氮化硅碳化硅磚或賽隆硅磚。

爐身下部：爐身下部為鑲磚冷卻壁結(jié)構(gòu)，爐體下部為初渣區(qū)，為有效阻止初成渣和高溫爐氣對(duì)爐襯的雙重劇烈侵蝕，爐襯采用抗熱沖擊性好、高溫強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的耐火材料，根據(jù)近幾年國(guó)內(nèi)外的高爐內(nèi)襯設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在爐身下部選用抗熱沖擊性好、高溫強(qiáng)度高、耐高溫性能好的耐火材料。

d、爐腰、爐腹耐材：爐腰/爐腹承受較高的溫度，耐火材料的損壞程度接近或超過(guò)爐身下部。為了防止渣皮、堿金屬的侵蝕和高溫氣流的沖刷，故該部位仍采用抗熱沖擊、高溫強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的Sialon-SiC磚或Sialon-Al2O3磚或Sialon-Al2O3磚。

風(fēng)口區(qū)：風(fēng)口區(qū)溫度波動(dòng)大、溫度高、氧化嚴(yán)重，因此，為適應(yīng)風(fēng)口惡劣的工作環(huán)境，選擇了抗熱震、抗氧化、抗渣、抗堿的Sialon與SiC磚組合磚或賽隆剛玉磚，也可采用大型剛玉預(yù)制塊或硅線石大磚。

爐缸-爐底部分：內(nèi)壁采用導(dǎo)熱較低的陶瓷杯陶瓷墊組合而成的爐底陶瓷杯綜合工藝。瓷杯：選配剛玉磚組合陶瓷墊片：上層選用低鋁莫來(lái)石保護(hù)磚，第二層選用剛玉莫來(lái)石磚。

為降低散熱率，在爐體內(nèi)砌筑一層厚345~1150毫米的耐火磚，在爐體內(nèi)設(shè)置了冷卻裝置，防止?fàn)t殼變形。由于高爐各部磚襯損壞機(jī)理不同，為防止局部爐襯先損壞，應(yīng)根據(jù)爐體損壞、冷卻、高爐運(yùn)行等因素，選擇不同的爐襯，以防止?fàn)t襯損壞。傳統(tǒng)爐缸、爐底采用高級(jí)和超高級(jí)粘土磚。此磚已逐漸熔損，因收縮及砌磚質(zhì)量較差，過(guò)去常造成嚴(yán)重?zé)�穿事故，現(xiàn)爐缸、爐底多采用碳素耐火材料，基本解決了爐底燒穿問(wèn)題。爐底使用的碳磚有三種類(lèi)型：全部是碳磚；爐底四周和上部是碳磚，爐底的是粘土磚或高鋁磚；爐底的四周和下部是碳磚，上部為粘土磚或高鋁磚。后者又稱(chēng)綜合爐底。而設(shè)計(jì)的爐底厚度有減薄趨勢(shì)(從0.5d右降到0.3d左右，或者1/4爐殼內(nèi)徑，d為爐缸直徑)。碳磚的缺點(diǎn)是容易被空氣、二氧化碳、蒸汽和堿金屬侵蝕。尤其是在爐下部的爐腰，因其磨損、熱應(yīng)力、化學(xué)腐蝕等原因，易損壞。高爐有冷卻壁，投產(chǎn)兩年左右，經(jīng)常出現(xiàn)爐身下部磚襯全腐蝕。在爐體上部及爐喉磚襯里要求耐磨性和耐熱穩(wěn)定性，粘土磚為宜。爐腹磚襯腐蝕后以“渣皮”維持生產(chǎn)。

近年來(lái)采用噴補(bǔ)工藝對(duì)磚襯進(jìn)行修補(bǔ)的方法已相當(dāng)普遍。噴補(bǔ)高鋁質(zhì)耐火材料(含Al2O340~60%)，使用壽命為砌筑的3/4。

煉鉛爐用耐火材料

鉛熔煉爐一般采用鼓風(fēng)爐和電熔爐，目前使用較多的鉛熔爐為鼓風(fēng)熔煉爐。

鼓風(fēng)爐身上部、煙道及爐底非工作層一般采用粘土磚砌筑，爐身下部用鉻磚和鎂磚做爐襯，風(fēng)口區(qū)因溫度高(個(gè)別部位可達(dá)到1500℃左右)，加上熔渣和粗鉛熔液的侵蝕，工作條件較苛刻，一般以高級(jí)粘土磚、高鋁磚或鎂鉻磚為襯，爐床粘土磚上應(yīng)砌筑致密鉻磚、鎂磚、鎂鉻磚、鎂鉻磚、鎂鉻磚為襯，爐床粘土磚上應(yīng)砌筑致密鉻磚、鎂磚、鎂鉻磚、鎂磚等材料也可以用鎂磚做工作襯，也可以用鎂磚來(lái)砌筑。

電熔爐系采用電極加熱，一般采用鎂鉻質(zhì)耐火搗打料，側(cè)墻及整個(gè)爐底都采用鎂質(zhì)耐火搗打料制作，側(cè)墻、出鉛口和虹吸管的工作層則用鎂磚砌筑。

煉焦耐火材料

煉焦?fàn)t層將煤干餾獲得焦炭廈化工產(chǎn)品的熱工設(shè)備，主要由炭化室、燃燒器、爐頂、斜道、蓄熱空間和小煙道等組成。如圖121所示。

(1)碳化房耐火材料。本實(shí)用新型具有周期性，裝煤時(shí)，爐墻表面溫度降到600℃左右，結(jié)焦木期爐墻面又升到1000-1100℃。所以，炭化室壁采用硅磚砌筑。碳化室兩端的爐頭，在千爐門(mén)打開(kāi)時(shí)，溫度從1000℃降到500c℃以下，越過(guò)爐門(mén)體積穩(wěn)定的溫度界限(570C)，因此，應(yīng)選用抗熱震性好的制品，“前大部分材料都選用粘土磚，現(xiàn)在傾向于選用高質(zhì)量鋁磚、硅線石磚和紅柱石砌筑。

(Z)l燃燒室燃耐火材料。燃燒室與炭化室共用爐墻，絨毛與炭化室相同。

(3)耐火材料用于爐頂。爐上煤孔周?chē)鷪@溫波動(dòng)較大，采用粘土磚砌筑，其它部位采用硅磚。

(4)耐火材料用于斜道。通過(guò)斜道將燃燒室與熱室連接，要求磚體結(jié)掏穩(wěn)定，抗熱應(yīng)力作用。小焦?fàn)t用帖土磚，大中型焦?fàn)t采用硅磚砌筑。

(5)再生室用耐火材料。小焦?fàn)t蓄熱室的單立墻、隔墻和底柏格磚砌筑速率用粘土磚砌筑，大中型焦?fàn)t蓄熱室中、上部砌體全部采用磚砌筑，以使焦?fàn)t整體內(nèi)隔墻砌筑，

(6)用于小型管道的耐火材料。煙道位于蓄熱室底部與煙道相通。

這些小煙道都是用牛糞砌成的。

總體而言，焦?fàn)t耐火材料目前以硅磚為主。煉焦硅磚

對(duì)外觀尺寸要求精確，且體積密度、熱導(dǎo)率、高溫蠕變性和高溫強(qiáng)度足夠高；磚中物相成分主要是石英鱗片，殘存石英較少。