高爐耐火材料內襯設計及砌筑施工介紹

高爐爐襯設計考慮要素 

高爐爐襯是由耐火磚砌筑而成，耐火磚直接承受高溫、化學侵蝕、爐材、氣體運動磨損等因素的破壞。因此，高爐襯里的作用是構成高爐的工作空間，減少熱損失，保護爐殼和其他金屬結構免受熱應力和化學侵蝕。爐襯底部和其他部件的冷卻器需要在一定程度上進行修復或大修，停止大修是高爐一代壽命的終止。

高爐襯里設計的內容是選擇各部分襯里的材料。確定耐火磚的厚度。解釋砌體方法和計算材料的用量。合理的爐襯設計可以延長高爐的使用壽命，并獲得良好的技術和經(jīng)濟指標。

爐襯設計應考慮以下三點：

1.高爐各部位的工作條件及其損壞機制。

2.冷卻設備冷卻設備形式及作用。

3.預測侵蝕后的爐型是否合理。

高爐的結構及用途

高爐是一種由耐火材料制成的垂直圓柱形爐體。爐殼采用鋼板加固密封，內置冷卻器保護。爐子自上而下分為五個部分：爐體、爐腰、爐腹和爐缸。爐缸部分設有出風口、鐵口和渣口，以上為裝載裝置。氣體蓋和出口管。

用途：煉鐵通常在高爐中連續(xù)進行。從爐頂加入礦石、焦炭和石灰石，從爐底加入壓力空氣。當焦炭燃燒時，礦石。石灰石與焦炭發(fā)生反應，最終形成鐵水和爐渣。

高爐耐火材料的選用

高鋁磚對高爐渣、鐵水侵蝕、高溫磨損、穩(wěn)定性高、惰性一氧化碳的作用。然而，在堿介質中，在高溫條件下工作時，發(fā)現(xiàn)剛玉轉化為β-氧化鋁。隨著體積的增加，這種轉化率增加了20%，導致破裂�；�質首先與堿蒸氣相互作用。剛玉磚用莫來石或鉻鋁基質代替剛玉，以提高產(chǎn)品對堿的穩(wěn)定性。

耐火材料高爐的基本施工方法。

高爐用耐火材料按三段和三期施工方案進行。三段是指爐喉澆筑噴涂段、爐腰段、爐爐底段。第三階段是：爐喉澆筑噴涂期、保護棚、爐腰期、吊盤施工、爐底最新施工，安排在點火前，以避免碳磚潮濕變質，保證砌體質量。在整個高爐耐火材料砌筑施工中，技術包括砌筑、填筑、澆筑、噴涂、壓力灌漿填充和涂層。

高爐耐火材料施工工藝

A.耐火澆筑材料搗碎料施工在亂爐底板下。

B.爐底炭膠壓人，使爐底與爐底搗打料結合豐富。

C.全鋪找平層，用碳填充。灌膠孔全部封焊后，將碳材料運至施工現(xiàn)場，完成中心標記測量準備。扁鋼分格后，用碳找平。

D.砌筑碳化硅磚。找平層施工完成并達到標準后，安裝鋼支架和支撐枕木，然后從中心到兩端砌筑，最后用鎬搗固，填充預留膨脹縫中的填料。E.全木炭磚爐底：用專用工具（真空吸盤）吊裝木炭磚，按各層木炭磚施工圖規(guī)定的角度進行施工。在保證安全和精度的前提下，采用50-70%的木炭磚粘接材料進行砌筑。F.砌筑混合爐底：采用環(huán)木炭磚支撐座施工。完成本工作后，可進行爐墻砌筑。G.砌體鐵口下的爐缸木炭磚。H.砌體鐵口帶有爐缸墻。I.砌體風口下的爐缸墻。J.砌體風口帶有爐缸墻。K.砌體腹部和部分爐腰耐火磚。L.砌體爐體和部分爐腰耐火磚。M.完成了喉部澆筑材料的施工。

以上13個部分可根據(jù)不同情況分段施工。當爐殼設計有耐火磚支架時，可采取措施先施工爐體段，然后施工爐底至爐腰段，并可同時平行施工。

高爐出鐵口結構

高爐出鐵口位于爐缸底部的死鐵層上，是通向爐外的長方形孔。一般設計寬度為200-260mm，高度為275-450mm(小高爐出鐵口較小)。

主要由鐵口框架、保護板、鐵口框架內的耐火磚套和耐火泥制成的泥套組成。通常用耐火泥堵塞整個通道，在爐缸襯里外形成保護襯里的耐火泥包。鐵出口時，用開口機鉆孔堵塞的耐火泥，使鐵水流出。渣鐵出口后，用耐火泥堵塞圓孔。

風口耐火磚要求抗氧化、熱穩(wěn)定性好、耐剝落、耐堿性好。法國MONOCORAL、硅線石磚、莫來石-碳化硅磚、βSiC-SiC磚、Si3N4-SiC磚、高鋁磚等。βSiC-SiC磚在中國尚未應用，在中國無法生產(chǎn)。選用莫來石-碳化硅磚更經(jīng)濟適用，能完全滿足要求，其完整性、密封性、穩(wěn)定性也較好，能很好地保護下磚襯托上磚襯托，莫來石-碳化硅風口組合磚在首鋼現(xiàn)有幾個高爐中應用效果較好。

鐵口耐火材料廣泛應用于國內外。有硅線石磚、莫來石-碳化硅磚、碳磚、高鋁磚等。硅線石磚在寶鋼的應用中發(fā)現(xiàn)使用壽命短。雖然莫來石-碳化硅磚具有良好的抗氧化性和耐沖刷性，但與爐缸碳化硅磚襯里的性能差異較大，加熱體積變化差異較大，襯里整體性差，容易產(chǎn)生間隙，造成氣體泄漏和鐵水滲透的風險。莫來石-碳化硅磚在首鋼鐵口上的應用存在氣體泄漏問題。目前，大多數(shù)高爐采用無水炮泥，碳材料已成為國內外公認的趨勢。筆者認為，美國NMA.NMD熱壓碳塊交錯砌筑的鐵口組合結構更加合理，與爐缸形成統(tǒng)一的整體，彌補了材料差異造成的不足。

砌筑高鋁磚和剛玉莫來石蓋磚，在風口組合磚以下600-800mm范圍內，避免風口漏水直接損壞碳磚。

判斷高爐風口損壞的方法。

風口在高爐生產(chǎn)中經(jīng)常損壞，因此高爐管理人員必須掌握風口損壞的最佳判斷方法，及時準確判斷風口是否損壞，判斷方法大致如下：

（1）觀察方法。高爐管道工用眼睛直接觀察出風口的外觀現(xiàn)象。出風口損壞通常表現(xiàn)為：出風口外可見水痕（陰水）或蒸汽，出風口冷卻水沿出風口兩套。大套流出：觀察出風口內部工作條件，出風口不明亮。紅色和黑色。出風口前端有水蒸氣。掛渣。結渣。風眼全黑；最后，觀察出風口水管的出水情況，如出風口突然減少，可直接判斷出風口損壞。

（2）減水法。高爐管道工人使用工具來減少風口進水口的水量。風口損壞現(xiàn)象表現(xiàn)為：當水量減少到一定程度時，即爐內壓力略大于出水壓力時，排水會出現(xiàn)呼吸現(xiàn)象。在實際工作中，它通常被稱為減水帶花。如果發(fā)現(xiàn)水有花或打開大閥門時白色花加重，則表明出風口確實損壞。

（3）反復減水觀察方法。該方法用于風口損壞較小。當風口損壞不明顯時，檢查風口。當管道工發(fā)現(xiàn)減水沒有花沒有呼吸現(xiàn)象時，風眼不掛渣，風眼明亮，但風口外有少量陰水逐漸干燥，水量立即恢復正常狀態(tài)，看看陰水是否再次出現(xiàn)。如果捆綁水再次出現(xiàn)，管道工反復減水觀察陰水，如果情況仍然如此，可以判斷風口損壞。