大型高爐各部位用哪些耐火材料

 
高爐冶煉用的原料主要由鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）三部分組成。
通常，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，總計(jì)需要2-3噸原料。為了保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)性，要求有足夠數(shù)量的原料供應(yīng)。
因此，無論是生鐵廠家還是鋼廠采購原料的工作是尤其重要。
由于高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的，一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（1000～1300℃），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣�，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏�，用�?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。    

高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大，勞動生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，故這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的絕大部分。高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭與鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵，還副產(chǎn)高爐渣和高爐煤氣。

a,爐身上部用耐火材料：

   該部位冷卻壁鑲磚損毀主要原因：機(jī)械侵蝕、氣流、爐料的磨損以及溫度劇烈變化造成的熱負(fù)荷，工作環(huán)境十分惡劣。

   因此，該部位推薦采用抗化學(xué)侵蝕性、耐磨性和耐剝落性好和導(dǎo)熱性好氮化硅結(jié)合碳化硅磚。

b,爐身中部用耐火材料： 為有效防止該部位高溫氣流的劇烈沖刷，確保爐襯的導(dǎo)熱能力， 降低磚襯的溫度及侵蝕， 推薦采用高質(zhì)量氮化硅結(jié)合碳化硅磚或賽隆結(jié)合碳化硅磚。

c,  爐身下部:采用鑲磚冷卻壁結(jié)構(gòu)，爐身下部是爐渣初成區(qū)，為有效阻止初成渣和高溫爐氣對爐襯的雙重劇烈侵蝕，鑲磚采用抗熱沖擊性好、高溫強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的耐火材料，根據(jù)近幾年來國內(nèi)外的高爐內(nèi)襯設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在爐身下部選用綜合性能較優(yōu)越的Sialon結(jié)合碳化硅磚已經(jīng)成為一種改進(jìn)方向。

d,爐腰、爐腹耐材:爐腰/爐腹承受的溫度高 ，耐火材料損毀的程度與爐身下部相近甚至過之。為防止渣鐵、堿金屬的侵蝕、高溫氣流的沖刷，故該部位仍采用抗熱沖擊性好、高溫強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的Sialon-SiC磚，或Sialon- Al2O3磚，以利于渣皮的形成。

e,風(fēng)口區(qū):風(fēng)口區(qū)溫度波動大，溫度高，氧化嚴(yán)重，因此，為適應(yīng)風(fēng)口的惡劣工況，該部位選用抗熱震性好，抗氧化能力強(qiáng)、抗渣、抗堿好的Sialon結(jié)合SiC磚組合磚或賽隆剛玉磚，也可以大型剛玉預(yù)制塊或硅線石大磚。

f,爐缸－爐底部位:內(nèi)側(cè)采用低導(dǎo)熱的陶瓷杯陶瓷墊相結(jié)合的爐底爐缸陶瓷杯綜合技術(shù)。  陶瓷杯：選用Sialon結(jié)合剛玉磚  陶瓷墊：上一層選用低鋁莫來石保護(hù)磚，第二層選用剛玉莫來石磚。

高爐爐殼內(nèi)部砌有一層厚345～1150毫米的耐火磚，以減少爐殼散熱量，磚中設(shè)置冷卻設(shè)備防止?fàn)t殼變形。高爐各部分磚襯損壞機(jī)理不同，為了防止局部磚襯先損壞而縮短高爐壽命，需要根據(jù)損壞、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火磚襯。爐缸、爐底傳統(tǒng)使用高級和超高級粘土磚。這部分磚是逐漸熔損的，因收縮和砌磚質(zhì)量不良，過去常引起重大燒穿事故，現(xiàn)在爐缸、爐底大多用碳素耐火材料，基本上解決了爐底燒穿問題。爐底使用碳磚有三種型式：全部為碳磚；爐底四周和上部為碳磚，下部為粘土磚或高鋁磚；爐底四周和下部為碳磚，上部為粘土磚或高鋁磚。后兩種又稱為綜合爐底。設(shè)計(jì)爐底厚度有減薄趨勢(由0.5d右減至0.3d左右或爐殼內(nèi)徑的1/4厚度，d為爐缸直徑)。碳磚的缺點(diǎn)是易受空氣、二氧化碳、水蒸氣和堿金屬侵蝕。爐腰特別是爐身下部磚襯，由于磨損、熱應(yīng)力、化學(xué)侵蝕等,容易損壞。采用冷卻壁的高爐，投產(chǎn)兩年左右,爐身下部磚襯往往全被侵蝕。爐身上部和爐喉磚襯要求具有抗磨性和熱穩(wěn)定性的材料，以粘土磚為宜。爐腹磚襯被侵蝕后靠“渣皮”維持生產(chǎn)。
近幾年應(yīng)用噴補(bǔ)技術(shù)修補(bǔ)磚襯已相當(dāng)普遍。噴補(bǔ)高鋁質(zhì)耐火材料（含Al2O340～60%），壽命為砌襯的3/4。

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