耐火材料在冶金工業(yè)上的應(yīng)用

2007-5-20 3 一、高爐簡介一、高爐簡介 高爐是利用鼓入的熱風(fēng)使焦炭燃燒及復(fù)原熔煉高爐是利用鼓入的熱風(fēng)使焦炭燃燒及復(fù)原熔煉鐵礦石的豎式爐，是在高溫和復(fù)原氣氛下連續(xù)進鐵礦石的豎式爐，是在高溫和復(fù)原氣氛下連續(xù)進行煉鐵的熱工設(shè)備行煉鐵的熱工設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 高爐用耐火材料高爐用耐火材料Refractories for blast furnace)2007-5-20 4 2007-5-20 5 1,890 m Working Volume Coal Injection 1 Tap Holes 5,500-6,000 t/day 10-12 taps/day 2007-5-20 6 2007-5-20 7 2007-5-20 8 高爐用耐火材料損毀的原因高爐用耐火材料損毀的原因 主要是爐料主要是爐料機械磨損機械磨損、渣鐵侵蝕渣鐵侵蝕、堿金屬侵蝕堿金屬侵蝕和和鉛鋅滲透鉛鋅滲透、熱應(yīng)力熱應(yīng)力和和高溫荷重高溫荷重等綜合因素，其中溫度是等綜合因素，其中溫度是決定性的因素因此，高爐爐體易損部位均設(shè)有冷卻系決定性的因素因此，高爐爐體易損部位均設(shè)有冷卻系統(tǒng)，以提高爐襯的使用壽命統(tǒng)，以提高爐襯的使用壽命。

2007-5-20 9 高爐爐體由爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸高爐爐體由爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸5 5局部組局部組成爐體設(shè)有風(fēng)口、出渣口、出鐵口、冷卻系統(tǒng)及加料爐體設(shè)有風(fēng)口、出渣口、出鐵口、冷卻系統(tǒng)及加料裝置等設(shè)施高爐爐襯按其使用損毀特點可分為上、中、裝置等設(shè)施高爐爐襯按其使用損毀特點可分為上、中、下三段；上段包括爐喉、爐身上部和中部；中段包括爐身下三段；上段包括爐喉、爐身上部和中部；中段包括爐身下部、爐腰和爐腹；下段為爐缸和爐底下部、爐腰和爐腹；下段為爐缸和爐底高爐爐體用耐火材料高爐爐體用耐火材料2007-5-20 10 爐喉承受爐料下降時的直接沖擊和摩擦，極易磨爐喉承受爐料下降時的直接沖擊和摩擦，極易磨損，損，多采用高強度的多采用高強度的粘土磚粘土磚和高密度的和高密度的高鋁磚高鋁磚砌筑爐身上部和中部爐身上部和中部溫度不超過溫度不超過700700，無爐渣形成和爐無爐渣形成和爐渣侵蝕渣侵蝕，除承受爐料滑行與沖擊以及熱煙氣所攜粉塵的摩，除承受爐料滑行與沖擊以及熱煙氣所攜粉塵的摩擦而導(dǎo)致機械磨損外，主要是鉛、鋅侵入沉積，使擦而導(dǎo)致機械磨損外，主要是鉛、鋅侵入沉積，使襯磚組襯磚組織變的脆弱，甚至鼓脹織變的脆弱，甚至鼓脹，還有碳素沉積及粘結(jié)物的作用，還有碳素沉積及粘結(jié)物的作用，使使?fàn)t襯開裂和結(jié)構(gòu)松散爐襯開裂和結(jié)構(gòu)松散。

整個爐體中該部位損毀較輕，整個爐體中該部位損毀較輕，一一般采用氧化鐵含量較低的致密粘土磚或高鋁磚砌筑般采用氧化鐵含量較低的致密粘土磚或高鋁磚砌筑1 1、爐喉、爐身上部及爐身中部用耐火材料、爐喉、爐身上部及爐身中部用耐火材料11 爐身下部爐身下部承受爐料下降時的摩擦與爐氣上升時粉塵承受爐料下降時的摩擦與爐氣上升時粉塵的沖刷作用，的沖刷作用，該部位溫度較高并有大量爐渣形成該部位溫度較高并有大量爐渣形成，堿金屬，堿金屬蒸汽的侵蝕作用較重，因此爐襯損毀速度較快蒸汽的侵蝕作用較重，因此爐襯損毀速度較快爐腰爐腰處溫度高，處溫度高，爐渣大量形成爐渣大量形成，渣蝕嚴重，堿侵蝕，渣蝕嚴重，堿侵蝕及高溫含塵煙氣的沖刷均較爐身嚴重及高溫含塵煙氣的沖刷均較爐身嚴重2 2、爐身下部、爐腰和爐腹用耐火材料、爐身下部、爐腰和爐腹用耐火材料2007-5-20 12 爐腹?fàn)t腹部位的溫度較爐腰高，其下部爐料溫度約為部位的溫度較爐腰高，其下部爐料溫度約為1600160016501650，氣流的，氣流的溫度更高溫度更高，低粘度的熔渣大量形低粘度的熔渣大量形成成，不但渣蝕嚴重，同時仍然承受焦炭的摩擦以及由上，不但渣蝕嚴重，同時仍然承受焦炭的摩擦以及由上而下的熔體及炙熱氣流的沖刷，而下的熔體及炙熱氣流的沖刷，該部位爐襯的損毀最為該部位爐襯的損毀最為嚴重嚴重。

2007-5-20 13 工業(yè)先進國家的經(jīng)驗以及中國高爐的實踐說明：碳工業(yè)先進國家的經(jīng)驗以及中國高爐的實踐說明：碳化硅耐火制品具有硬度高、高溫強度大，熱膨脹率低、化硅耐火制品具有硬度高、高溫強度大，熱膨脹率低、導(dǎo)熱性能、抗堿侵蝕性與抗熱震性優(yōu)良等特點，是高爐導(dǎo)熱性能、抗堿侵蝕性與抗熱震性優(yōu)良等特點，是高爐中段較為適宜的爐襯材料中段較為適宜的爐襯材料其中以氮化硅結(jié)合的碳化硅制品最正確因為氮化其中以氮化硅結(jié)合的碳化硅制品最正確因為氮化硅細致的纖維狀結(jié)晶作為結(jié)合相，將碳化硅細粉包裹形硅細致的纖維狀結(jié)晶作為結(jié)合相，將碳化硅細粉包裹形成牢固的機械結(jié)合，因而具有較高的高溫強度與較好的成牢固的機械結(jié)合，因而具有較高的高溫強度與較好的抗堿蝕性能，其用量已占全世界高爐用碳化硅材料的抗堿蝕性能，其用量已占全世界高爐用碳化硅材料的6060以上2007-5-20 14 塞隆塞隆Sialon)Sialon)結(jié)合碳化硅制品，與氮化硅結(jié)合的結(jié)合碳化硅制品，與氮化硅結(jié)合的制品相比，結(jié)晶較大，氣孔率較低，抗氧化性能好，經(jīng)制品相比，結(jié)晶較大，氣孔率較低，抗氧化性能好，經(jīng)抗堿試驗后，高溫抗折強度較佳，是高爐爐襯材料的優(yōu)抗堿試驗后，高溫抗折強度較佳，是高爐爐襯材料的優(yōu)選。

碳化硅磚的理化性能指標見下表所示碳化硅磚的理化性能指標見下表所示2007-5-20 15 2007-5-20 16 爐身非工作層采用粘土質(zhì)隔熱磚砌筑，也可以用高鋁爐身非工作層采用粘土質(zhì)隔熱磚砌筑，也可以用高鋁水泥隔熱耐火澆注料澆注和噴涂施工水泥隔熱耐火澆注料澆注和噴涂施工在生產(chǎn)過程中，爐身下部、爐腰和爐腹工作層損毀在生產(chǎn)過程中，爐身下部、爐腰和爐腹工作層損毀到一定程度時爐殼發(fā)紅，可采用壓入料和噴涂料進行到一定程度時爐殼發(fā)紅，可采用壓入料和噴涂料進行熱修補，目前，高爐噴補維護技術(shù)已在眾多高爐采用熱修補，目前，高爐噴補維護技術(shù)已在眾多高爐采用2007-5-20 17 爐缸是爐缸是盛裝鐵水和熔渣的部位盛裝鐵水和熔渣的部位，其側(cè)壁上設(shè)有出渣其側(cè)壁上設(shè)有出渣口、出鐵口和風(fēng)口口、出鐵口和風(fēng)口該部位長期承受該部位長期承受高溫、熱荷載、鐵高溫、熱荷載、鐵水和熔渣的侵蝕水和熔渣的侵蝕，以及熱應(yīng)力等作用爐缸上部風(fēng)口區(qū)，以及熱應(yīng)力等作用爐缸上部風(fēng)口區(qū)溫度最高，可達溫度最高，可達1700170020002000以上鐵水與熔渣滲入磚的氣孔與磚縫中，加快對爐襯侵鐵水與熔渣滲入磚的氣孔與磚縫中，加快對爐襯侵蝕，導(dǎo)致砌體變形開裂，甚至爐底磚漂浮。

蝕，導(dǎo)致砌體變形開裂，甚至爐底磚漂浮目前，國內(nèi)外大中型高爐普遍采用致密度高、導(dǎo)熱目前，國內(nèi)外大中型高爐普遍采用致密度高、導(dǎo)熱性和抗侵蝕性好的石墨碳磚和微孔碳磚性和抗侵蝕性好的石墨碳磚和微孔碳磚3 3、爐缸及爐底用耐火材料、爐缸及爐底用耐火材料2007-5-20 18 使碳磚損毀的因素除滲入有金屬鐵外，還生成氧化使碳磚損毀的因素除滲入有金屬鐵外，還生成氧化鐵和碳化鐵，導(dǎo)致組織破壞此外，碳磚遇有水蒸氣等鐵和碳化鐵，導(dǎo)致組織破壞此外，碳磚遇有水蒸氣等物質(zhì)時發(fā)生氧化，也是損毀的原因物質(zhì)時發(fā)生氧化，也是損毀的原因?qū)τ谡惩链u或高鋁磚爐缸及爐底來說，鐵水中的碳對于粘土磚或高鋁磚爐缸及爐底來說，鐵水中的碳能將磚中的二氧化硅復(fù)原成硅，并為鐵水所吸收形成硅能將磚中的二氧化硅復(fù)原成硅，并為鐵水所吸收形成硅鐵，使磚的外表呈半熔融狀態(tài)當(dāng)侵蝕到達一定深度，鐵，使磚的外表呈半熔融狀態(tài)當(dāng)侵蝕到達一定深度，即到達鐵水凝固線時，鐵水與熔渣的滲入即中止因此，即到達鐵水凝固線時，鐵水與熔渣的滲入即中止因此，現(xiàn)代高爐的爐缸及爐底均設(shè)有冷卻設(shè)施現(xiàn)代高爐的爐缸及爐底均設(shè)有冷卻設(shè)施2007-5-20 19 在大型高爐上廣泛采用砌筑陶瓷杯來保護爐底及爐在大型高爐上廣泛采用砌筑陶瓷杯來保護爐底及爐缸壁。

爐底采用莫來石磚或優(yōu)質(zhì)粘土磚，上升局部用鉻缸壁爐底采用莫來石磚或優(yōu)質(zhì)粘土磚，上升局部用鉻剛玉磚，也有采用超低水泥結(jié)合的棕剛玉澆注件，以形剛玉磚，也有采用超低水泥結(jié)合的棕剛玉澆注件，以形成成“陶瓷杯2007-5-20 20 新開發(fā)的微孔碳磚、半石墨磚及石墨磚與傳統(tǒng)的參新開發(fā)的微孔碳磚、半石墨磚及石墨磚與傳統(tǒng)的參加氧化物的碳磚相比，抗?jié)B透性、抗鐵、堿及爐渣侵蝕性加氧化物的碳磚相比，抗?jié)B透性、抗鐵、堿及爐渣侵蝕性以及導(dǎo)熱性能等均有明顯的改進，高爐自采用全碳磚爐底以及導(dǎo)熱性能等均有明顯的改進，高爐自采用全碳磚爐底和綜合爐底以來，壽命可長達和綜合爐底以來，壽命可長達15152020年已不成為影響高年已不成為影響高爐爐齡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)爐爐齡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)下表給出了高爐用碳磚及石墨磚的性能下表給出了高爐用碳磚及石墨磚的性能2007-5-20 21 高爐用碳磚及石墨磚的性能高爐用碳磚及石墨磚的性能2007-5-20 22 指出鐵溝、渣溝與出鐵口和出渣口等處用耐火材料指出鐵溝、渣溝與出鐵口和出渣口等處用耐火材料出鐵溝和出渣溝是流放鐵水與熔渣的通道，承受較強出鐵溝和出渣溝是流放鐵水與熔渣的通道，承受較強的鐵水流和渣流的機械沖刷、化學(xué)侵蝕和急冷急熱等作用，的鐵水流和渣流的機械沖刷、化學(xué)侵蝕和急冷急熱等作用，極易損毀，需要經(jīng)常維護。

極易損毀，需要經(jīng)常維護4 4、高爐其它部位用耐火材料、高爐其它部位用耐火材料 2007-5-20 23 2007-5-20 24 1 1出鐵溝分主鐵溝和鐵溝兩局部主鐵溝一端與出鐵溝分主鐵溝和鐵溝兩局部主鐵溝一端與出鐵口相接，由于高爐大型化且強化冶煉，每個出鐵溝日出鐵口相接，由于高爐大型化且強化冶煉，每個出鐵溝日通鐵量高達通鐵量高達3000t3000t左右，因此其工作條件是苛刻的左右，因此其工作條件是苛刻的對鐵溝內(nèi)襯用耐火材料的要求是耐鐵水和熔渣的對鐵溝內(nèi)襯用耐火材料的要求是耐鐵水和熔渣的侵蝕和沖刷能力強，抗熱震性能好及重?zé)w積變化小，此侵蝕和沖刷能力強，抗熱震性能好及重?zé)w積變化小，此外還要求不粘結(jié)渣鐵、易于施工與撤除，且不產(chǎn)生有害氣外還要求不粘結(jié)渣鐵、易于施工與撤除，且不產(chǎn)生有害氣體2007-5-20 25 過去，一般采用粘土磚、碳化硅磚、石墨或焦末過去，一般采用粘土磚、碳化硅磚、石墨或焦末和瀝青等配制成耐火搗打料做保護層上世紀和瀝青等配制成耐火搗打料做保護層上世紀8080年代以來，年代以來，大型高爐采用的鐵溝料已從搗打料開展成澆注料，其主要大型高爐采用的鐵溝料已從搗打料開展成澆注料，其主要材質(zhì)為電熔剛玉、碳化硅、少量金屬硅與金屬鋁粉以及適材質(zhì)為電熔剛玉、碳化硅、少量金屬硅與金屬鋁粉以及適量的外加劑等原料配制，再輔以超細粉使其具有較高密度。

量的外加劑等原料配制，再輔以超細粉使其具有較高密度2007-5-20 26 2 2出鐵口用耐火材料出鐵口用耐火材料 用于堵塞出鐵口的泥料稱為炮泥對炮泥的要求用于堵塞出鐵口的泥料稱為炮泥對炮泥的要求可塑性、粘結(jié)性及燒結(jié)性好，不產(chǎn)生裂紋與收縮，強度可塑性、粘結(jié)性及燒結(jié)性好，不產(chǎn)生裂紋與收縮，強度高、耐侵蝕，同時應(yīng)易翻開，保證鐵水或熔渣順暢流出高、耐侵蝕，同時應(yīng)易翻開，保證鐵水或熔渣順暢流出炮泥一般用粘土熟料、高鋁熟料、莫來石、碳化硅、碳炮泥一般用粘土熟料、高鋁熟料、莫來石、碳化硅、碳粒和粘土為原料；大型高爐那么用電熔氧化鋁、碳化硅、粒和粘土為原料；大型高爐那么用電熔氧化鋁、碳化硅、粘土等為原料，并用水或樹脂進行混練制成有水炮泥或粘土等為原料，并用水或樹脂進行混練制成有水炮泥或無水炮泥，裝袋待用無水炮泥，裝袋待用2007-5-20 27 一、簡介一、簡介 高爐熱風(fēng)爐是一種蓄熱式交換器，即能將鼓高爐熱風(fēng)爐是一種蓄熱式交換器，即能將鼓入高爐助燃的空氣由常溫加熱到高溫的熱工設(shè)備入高爐助燃的空氣由常溫加熱到高溫的熱工設(shè)備2020世紀世紀5050年代高爐熱風(fēng)爐的工作風(fēng)溫一般年代高爐熱風(fēng)爐的工作風(fēng)溫一般為為800800左右，左右，7070年代超過年代超過10201020，9090年代到達年代到達13501350。

由于風(fēng)溫的提高，操作條件更苛刻，因由于風(fēng)溫的提高，操作條件更苛刻，因此所用耐火材料也從普通材料向高性能、多品種此所用耐火材料也從普通材料向高性能、多品種方向開展，以滿足高風(fēng)溫操作的需要方向開展，以滿足高風(fēng)溫操作的需要第二節(jié)第二節(jié) 熱風(fēng)爐用耐火材料熱風(fēng)爐用耐火材料Refractories for hot blast stove/furnace)2007-5-20 28 熱風(fēng)爐用耐火材料除了考慮體積密度及與熱容量有熱風(fēng)爐用耐火材料除了考慮體積密度及與熱容量有關(guān)的比熱容外，抗蠕變性能仍是最重要的指標抗熱震關(guān)的比熱容外，抗蠕變性能仍是最重要的指標抗熱震性與強度、外形準確且無剩余膨脹都是重要的性能當(dāng)性與強度、外形準確且無剩余膨脹都是重要的性能當(dāng)今都用凈化的高爐煤氣，因此格子磚由于脹裂今都用凈化的高爐煤氣，因此格子磚由于脹裂1000 1000 左右而導(dǎo)致的崩潰或堵塞現(xiàn)象已不嚴重，熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)左右而導(dǎo)致的崩潰或堵塞現(xiàn)象已不嚴重，熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)及其使用的耐火材料見以下圖及其使用的耐火材料見以下圖2007-5-20 29 2007-5-20 30 熱風(fēng)爐爐體由蓄熱室和燃燒室組成熱風(fēng)爐一般用熱風(fēng)爐爐體由蓄熱室和燃燒室組成。

熱風(fēng)爐一般用高爐煤氣或高爐與焦?fàn)t的混合煤氣作燃料，也有采用焦高爐煤氣或高爐與焦?fàn)t的混合煤氣作燃料，也有采用焦?fàn)t煤氣或重油等作燃料的，其操作溫度為爐煤氣或重油等作燃料的，其操作溫度為130013001600 1600由于爐體結(jié)構(gòu)和操作溫度不同，各部位一般選用高由于爐體結(jié)構(gòu)和操作溫度不同，各部位一般選用高級粘土磚、高鋁磚、硅磚、莫來石磚、硅線石磚、紅柱級粘土磚、高鋁磚、硅磚、莫來石磚、硅線石磚、紅柱石磚和一些不定形耐火材料石磚和一些不定形耐火材料二、爐體用耐火材料二、爐體用耐火材料 2007-5-20 31 蓄熱室用耐火材料蓄熱室用耐火材料 當(dāng)熱風(fēng)溫度低于當(dāng)熱風(fēng)溫度低于900 900 時，高溫部位襯磚和格子磚時，高溫部位襯磚和格子磚砌體上層用高鋁磚，其余均用高級粘土磚；風(fēng)溫為砌體上層用高鋁磚，其余均用高級粘土磚；風(fēng)溫為9009001100 1100 時，高溫部位襯磚和格子磚那么選用高鋁磚、莫時，高溫部位襯磚和格子磚那么選用高鋁磚、莫來石磚或硅線石磚，其余部位用高鋁磚和高級粘土磚；來石磚或硅線石磚，其余部位用高鋁磚和高級粘土磚；風(fēng)溫高于風(fēng)溫高于1100 1100 時，其高溫部位必須選用低蠕變高鋁磚、時，其高溫部位必須選用低蠕變高鋁磚、莫來石和硅磚。

莫來石和硅磚2007-5-20 32 熱風(fēng)爐高鋁磚的理化性能熱風(fēng)爐高鋁磚的理化性能2007-5-20 33 熱風(fēng)爐硅磚的理化指標熱風(fēng)爐硅磚的理化指標2007-5-20 34 燃燒室用耐火材料燃燒室用耐火材料 燃燒室用耐火材料與蓄熱室用的根本相同，也有燃燒室用耐火材料與蓄熱室用的根本相同，也有用莫來石或者莫來石磚配用硅磚砌筑的；燃燒器的空氣、用莫來石或者莫來石磚配用硅磚砌筑的；燃燒器的空氣、煤氣通道一般用粘土磚和高鋁磚砌筑，其上部帶輻射孔煤氣通道一般用粘土磚和高鋁磚砌筑，其上部帶輻射孔噴嘴的部位可用莫來石磚或莫來石剛玉磚砌筑，使噴嘴的部位可用莫來石磚或莫來石剛玉磚砌筑，使用壽命用壽命2 24 4年該部位采用高鋁質(zhì)耐火澆注料預(yù)制帶噴年該部位采用高鋁質(zhì)耐火澆注料預(yù)制帶噴嘴口的部件，也獲得了較好的使用效果嘴口的部件，也獲得了較好的使用效果2007-5-20 35 其損毀原因主要是高溫、溫度變化形成的其損毀原因主要是高溫、溫度變化形成的熱應(yīng)力和熱應(yīng)力和粉塵的化學(xué)侵蝕粉塵的化學(xué)侵蝕等因素所致熱風(fēng)爐使用壽命為等因素所致熱風(fēng)爐使用壽命為15152020年，年，其間對易損毀部位需要進行小修其間對易損毀部位需要進行小修。

2007-5-20 36 一、簡介一、簡介 焦?fàn)t是獲得焦炭及煉焦化學(xué)副產(chǎn)品的熱焦?fàn)t是獲得焦炭及煉焦化學(xué)副產(chǎn)品的熱工設(shè)備，焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)見以下圖工設(shè)備，焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)見以下圖.第三節(jié)第三節(jié) 焦?fàn)t用耐火材料焦?fàn)t用耐火材料Refractories for coke oven)2007-5-20 37 2007-5-20 38 二、碳化室用耐火材料二、碳化室用耐火材料 碳化室是由爐墻、爐底、爐頂和爐門組成碳化室是由爐墻、爐底、爐頂和爐門組成碳化室工作室工作是周期性的，裝煤時爐墻外表碳化室工作室工作是周期性的，裝煤時爐墻外表溫度降至溫度降至500500600 600，結(jié)焦末期爐墻外表溫度，結(jié)焦末期爐墻外表溫度又升至又升至100010001100 1100溫度的大幅波動，使砌溫度的大幅波動，使砌體產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致砌體出現(xiàn)裂紋、組織松散、體產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致砌體出現(xiàn)裂紋、組織松散、強度降低，還受到煤料成焦時的膨脹壓力，致使強度降低，還受到煤料成焦時的膨脹壓力，致使墻面鼓脹和凹陷等墻面鼓脹和凹陷等裝煤和推焦時，爐墻和爐底經(jīng)常受到強烈裝煤和推焦時，爐墻和爐底經(jīng)常受到強烈的機械磨損和撞擊，另外，爐墻還承受化學(xué)侵蝕的機械磨損和撞擊，另外，爐墻還承受化學(xué)侵蝕和碳素沉積的作用。

碳化室墻、底用硅磚砌筑和碳素沉積的作用碳化室墻、底用硅磚砌筑2007-5-20 39 焦?fàn)t，尤其現(xiàn)代化大型焦?fàn)t對硅磚的要求時及其嚴焦?fàn)t，尤其現(xiàn)代化大型焦?fàn)t對硅磚的要求時及其嚴格的首先是外觀上光潔度與平整度要求很高磚的棱角首先是外觀上光潔度與平整度要求很高磚的棱角齊整、尺寸公差小另外，硅磚為鱗石英、方石英并與剩齊整、尺寸公差小另外，硅磚為鱗石英、方石英并與剩余石英及玻璃相共存的復(fù)合體，其中只有鱗石英形成結(jié)晶余石英及玻璃相共存的復(fù)合體，其中只有鱗石英形成結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成鞏固的骨架，使磚具有良好的高溫結(jié)構(gòu)強度，網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成鞏固的骨架，使磚具有良好的高溫結(jié)構(gòu)強度，為此必須使石英到達充分轉(zhuǎn)化，促使磚中大量鱗石英的形為此必須使石英到達充分轉(zhuǎn)化，促使磚中大量鱗石英的形成2007-5-20 40 工業(yè)興旺國家所生產(chǎn)的硅磚真密度一般為：工業(yè)興旺國家所生產(chǎn)的硅磚真密度一般為：3 3，控制硅磚中殘存石英含量使剩余膨脹幾乎為零控制硅磚中殘存石英含量使剩余膨脹幾乎為零現(xiàn)代大型焦?fàn)t碳化室墻面采用致密硅磚砌筑，顯現(xiàn)代大型焦?fàn)t碳化室墻面采用致密硅磚砌筑，顯氣孔率控制在氣孔率控制在16161717，以提高爐墻導(dǎo)熱性，增加生，以提高爐墻導(dǎo)熱性，增加生產(chǎn)能力；爐門由于經(jīng)常開啟，溫度波動較大，朝向碳化產(chǎn)能力；爐門由于經(jīng)常開啟，溫度波動較大，朝向碳化室一側(cè)一般采用粘土磚砌筑，也可用堇青石磚和不定形室一側(cè)一般采用粘土磚砌筑，也可用堇青石磚和不定形耐火材料，耐火材料與外殼之間充填隔熱材料。

耐火材料，耐火材料與外殼之間充填隔熱材料2007-5-20 41 碳化室靠爐門的墻，也稱爐頭，處于碳化室靠爐門的墻，也稱爐頭，處于溫度波動溫度波動大的大的區(qū)域，因此多用粘土磚、高鋁磚、硅線石磚和紅柱石磚區(qū)域，因此多用粘土磚、高鋁磚、硅線石磚和紅柱石磚砌筑爐頭和爐門損壞時一般用磚補砌，或用耐火可塑爐頭和爐門損壞時一般用磚補砌，或用耐火可塑料及澆注料修補，較好的修補方法為火焰噴補法料及澆注料修補，較好的修補方法為火焰噴補法2007-5-20 42 三、燃燒室用耐火材料三、燃燒室用耐火材料 燃燒室由爐墻、爐底和爐頂組成燃燒室由爐墻、爐底和爐頂組成爐墻與碳化室共爐墻與碳化室共用用，需砌筑嚴密，不得有氣體串通，該側(cè)面主要受高溫、，需砌筑嚴密，不得有氣體串通，該側(cè)面主要受高溫、煤中所含鹽類和燃氣的作用爐底與斜道上的空氣和煤氣煤中所含鹽類和燃氣的作用爐底與斜道上的空氣和煤氣道相通燃燒室工作層用硅磚砌筑，其技術(shù)要求與碳化室燃燒室工作層用硅磚砌筑，其技術(shù)要求與碳化室用磚相同用磚相同2007-5-20 43 以鱗石英為主晶相用于砌筑煉焦?fàn)t的硅質(zhì)制品以鱗石英為主晶相用于砌筑煉焦?fàn)t的硅質(zhì)制品現(xiàn)代焦?fàn)t是由成千種磚形，上萬噸耐火材料砌筑的現(xiàn)代焦?fàn)t是由成千種磚形，上萬噸耐火材料砌筑的龐大熱工設(shè)備。

硅磚是其砌體的主要材料，構(gòu)成了焦?fàn)t的龐大熱工設(shè)備硅磚是其砌體的主要材料，構(gòu)成了焦?fàn)t的根本局部：蓄熱室、斜道、燃燒室、碳化室、爐頂?shù)?，占根本局部：蓄熱室、斜道、燃燒室、碳化室、爐頂?shù)龋寄突鸫u總量的耐火磚總量的60607070焦?fàn)t的一個爐役約焦?fàn)t的一個爐役約20203030年，有的高達年，有的高達4545年焦?fàn)t硅磚的質(zhì)量好壞直接影響到爐役的長短硅磚的質(zhì)量好壞直接影響到爐役的長短四、焦?fàn)t硅磚介紹四、焦?fàn)t硅磚介紹silica brick for coke oven)silica brick for coke oven)2007-5-20 44 焦?fàn)t硅磚性能要求：焦?fàn)t硅磚性能要求：1 1、荷重軟化溫度高；、荷重軟化溫度高；焦?fàn)t硅磚在高溫下能承受爐頂上裝煤車的動負荷，焦?fàn)t硅磚在高溫下能承受爐頂上裝煤車的動負荷，并可在長期使用中不變形并可在長期使用中不變形2 2、熱導(dǎo)率高；、熱導(dǎo)率高；焦炭是用焦煤在碳化室中靠燃燒室的熱傳導(dǎo)加熱而焦炭是用焦煤在碳化室中靠燃燒室的熱傳導(dǎo)加熱而煉成的，所以，砌筑燃燒室的硅磚應(yīng)該有較高的熱導(dǎo)率煉成的，所以，砌筑燃燒室的硅磚應(yīng)該有較高的熱導(dǎo)率2007-5-20 45 3 3、高溫時有良好的熱震穩(wěn)定性能；、高溫時有良好的熱震穩(wěn)定性能；由于焦?fàn)t周期性的裝煤、出焦，引起燃燒室墻兩側(cè)由于焦?fàn)t周期性的裝煤、出焦，引起燃燒室墻兩側(cè)硅磚的溫度急劇變化。

正常操作的溫度波動范圍內(nèi)不會引硅磚的溫度急劇變化正常操作的溫度波動范圍內(nèi)不會引起硅磚的嚴重裂紋和剝落，因為在起硅磚的嚴重裂紋和剝落，因為在600600以上，焦?fàn)t硅磚以上，焦?fàn)t硅磚具有良好的抗熱震性能具有良好的抗熱震性能4 4、體積穩(wěn)定性；、體積穩(wěn)定性；晶型轉(zhuǎn)化良好的硅磚中，殘存石英不大于晶型轉(zhuǎn)化良好的硅磚中，殘存石英不大于1 1，加，加熱時的膨脹集中在熱時的膨脹集中在600 600 以前，之后膨脹顯著趨緩在焦以前，之后膨脹顯著趨緩在焦?fàn)t正常操作時，溫度不會降至爐正常操作時，溫度不會降至600 600 以下，砌體的變化也以下，砌體的變化也不會大，可長期保持砌體的穩(wěn)定和嚴密性不會大，可長期保持砌體的穩(wěn)定和嚴密性2007-5-20 46 某焦?fàn)t硅磚的理化性能某焦?fàn)t硅磚的理化性能2007-5-20 47 焦?fàn)t硅磚的礦物組成焦?fàn)t硅磚的礦物組成 真密度為真密度為3 3的硅磚，其礦物組成為：鱗石英的硅磚，其礦物組成為：鱗石英60607070，方石英方石英15152525，殘存石英，殘存石英3 35 5，玻璃相及其它，玻璃相及其它1010焦?fàn)t硅磚殘存石英少，鱗石英多，可以減輕烘爐時的膨脹焦?fàn)t硅磚殘存石英少，鱗石英多，可以減輕烘爐時的膨脹和在使用過程中由于殘存石英的轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的膨脹。

和在使用過程中由于殘存石英的轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的膨脹新砌焦?fàn)t烘爐的溫度時間升溫曲線應(yīng)合理制定，尤新砌焦?fàn)t烘爐的溫度時間升溫曲線應(yīng)合理制定，尤其是在其是在600 600 前膨脹較劇烈的階段應(yīng)嚴格控制前膨脹較劇烈的階段應(yīng)嚴格控制2007-5-20 48 混鐵爐是煉鋼廠儲存鐵水、保持和均化鐵水溫度混鐵爐是煉鋼廠儲存鐵水、保持和均化鐵水溫度及其成分的熱工設(shè)備，有時也用于脫出鐵水中的雜質(zhì)成分及其成分的熱工設(shè)備，有時也用于脫出鐵水中的雜質(zhì)成分混鐵爐一般用煤氣作燃料，操作溫度為混鐵爐一般用煤氣作燃料，操作溫度為1500150015501550該爐通常為臥式圓筒形見以下圖，兩端呈球面狀爐通常為臥式圓筒形見以下圖，兩端呈球面狀第四節(jié)第四節(jié) 混鐵爐用耐火材料混鐵爐用耐火材料Refractories for hot metal mixer)2007-5-20 49 2007-5-20 50 混鐵爐爐體的厚度一般為混鐵爐爐體的厚度一般為600600800mm800mm靠爐殼鋪靠爐殼鋪101020mm20mm厚的石棉板、耐火纖維氈或硅鈣板，再砌筑厚度厚的石棉板、耐火纖維氈或硅鈣板，再砌筑厚度為為113113230mm230mm的粘土質(zhì)隔熱磚或漂珠磚作永久層。

的粘土質(zhì)隔熱磚或漂珠磚作永久層堿性混鐵爐內(nèi)襯的工作層通常用普通鎂磚砌筑，有堿性混鐵爐內(nèi)襯的工作層通常用普通鎂磚砌筑，有些部位用高鋁磚兌鐵水口處，開始采用含碳化硅的材料些部位用高鋁磚兌鐵水口處，開始采用含碳化硅的材料有的鋼廠已在混鐵爐內(nèi)采用整體澆注工藝預(yù)制有的鋼廠已在混鐵爐內(nèi)采用整體澆注工藝預(yù)制件2007-5-20 51 煤氣燒嘴磚一般采用高鋁材質(zhì)制作，裝鐵水口的爐煤氣燒嘴磚一般采用高鋁材質(zhì)制作，裝鐵水口的爐蓋內(nèi)襯工作層因掉磚需經(jīng)常維修，一般用粘土磚砌筑，蓋內(nèi)襯工作層因掉磚需經(jīng)常維修，一般用粘土磚砌筑，改用耐火澆注料或耐火可塑料做成的整體工作層，壽命改用耐火澆注料或耐火可塑料做成的整體工作層，壽命顯著提高顯著提高混鐵爐內(nèi)襯經(jīng)常承受鐵水沖刷、熔渣侵蝕、溫度變混鐵爐內(nèi)襯經(jīng)常承受鐵水沖刷、熔渣侵蝕、溫度變化和動負荷振動等作用，較易損毀化和動負荷振動等作用，較易損毀特別是渣線區(qū)、出特別是渣線區(qū)、出鐵口、裝鐵水口鐵口、裝鐵水口等部位更是薄弱環(huán)節(jié)，在一個爐役中，等部位更是薄弱環(huán)節(jié)，在一個爐役中，該處內(nèi)襯需要經(jīng)常維修如果在混鐵爐內(nèi)脫除鐵水中的該處內(nèi)襯需要經(jīng)常維修如果在混鐵爐內(nèi)脫除鐵水中的雜質(zhì)，將嚴重影響爐體內(nèi)襯的壽命。

雜質(zhì)，將嚴重影響爐體內(nèi)襯的壽命2007-5-20 52 砌筑鐵水預(yù)處理容器使用的耐火材料砌筑鐵水預(yù)處理容器使用的耐火材料鐵水預(yù)處理是鐵水在進入煉鋼爐冶煉前，為除去鐵水預(yù)處理是鐵水在進入煉鋼爐冶煉前，為除去某些有害成分或回收某種有益成分的處理過程某些有害成分或回收某種有益成分的處理過程第五節(jié)第五節(jié) 鐵水預(yù)處理用耐火材料鐵水預(yù)處理用耐火材料Refractories for hot metal pretreatment2007-5-20 53 預(yù)處理對耐火材料的損毀預(yù)處理對耐火材料的損毀 鐵水預(yù)處理技術(shù)實質(zhì)是首先在出鐵溝脫硅，然后在鐵水預(yù)處理技術(shù)實質(zhì)是首先在出鐵溝脫硅，然后在同一容器中進行脫硅、脫磷和脫硫處理鐵水預(yù)處理可同一容器中進行脫硅、脫磷和脫硫處理鐵水預(yù)處理可分為鐵流攪拌法、機械攪拌法、氣體攪拌法等分為鐵流攪拌法、機械攪拌法、氣體攪拌法等2007-5-20 54 脫硅處理主要采用氧化鐵系處理劑；脫磷處理主要脫硅處理主要采用氧化鐵系處理劑；脫磷處理主要采用石灰系采用石灰系CaO-CaF2-FeOCaO-CaF2-FeO或蘇打系或蘇打系Na2CO3Na2CO3處理處理劑；劑；脫硫主要采用石灰系脫硫主要采用石灰系CaO-CaF2CaO-CaF2或或CaF2CaF2處理劑。

處理劑這些處理劑對耐火材料具有強烈的侵蝕作用，特別這些處理劑對耐火材料具有強烈的侵蝕作用，特別是蘇打灰的主要成分為是蘇打灰的主要成分為Na2CO3Na2CO3，除強烈的侵蝕耐火材料，除強烈的侵蝕耐火材料外，還能使含石墨的耐火制品受到嚴重氧化石灰系處外，還能使含石墨的耐火制品受到嚴重氧化石灰系處理劑中包括螢石，其中的理劑中包括螢石，其中的CaF2CaF2易于分解，有較強的腐蝕易于分解，有較強的腐蝕性，使磚中的骨料受到侵蝕性，使磚中的骨料受到侵蝕2007-5-20 55 幾種處理劑對耐火材料侵蝕程度幾種處理劑對耐火材料侵蝕程度2007-5-20 56 鐵水預(yù)處理過程中爐渣由酸性變?yōu)閴A性，倒入鐵水鐵水預(yù)處理過程中爐渣由酸性變?yōu)閴A性，倒入鐵水時承受高溫和熱震，在運輸和裝卸鐵水時發(fā)生沖刷和振時承受高溫和熱震，在運輸和裝卸鐵水時發(fā)生沖刷和振動等，這些因素均能加劇耐火材料的損毀因此，要求動等，這些因素均能加劇耐火材料的損毀因此，要求耐火材料具有較好的耐火材料具有較好的抗渣性能、抗沖刷和抗熱震的能力抗渣性能、抗沖刷和抗熱震的能力2007-5-20 57 出鐵溝用耐火材料出鐵溝用耐火材料 鐵水通常在出鐵溝中首先脫硅，以粉狀鐵鱗作處鐵水通常在出鐵溝中首先脫硅，以粉狀鐵鱗作處理劑，將其噴入鐵水中，可使硅含量脫到小于理劑，將其噴入鐵水中，可使硅含量脫到小于0.15%0.15%，使，使用用AlAl2 2O O3 3-SiC-C-SiC-C質(zhì)澆注料作出鐵溝內(nèi)襯，由于其中的質(zhì)澆注料作出鐵溝內(nèi)襯，由于其中的SiCSiC和和C C被氧化，使內(nèi)襯損毀加劇，使用壽命不長。

改用被氧化，使內(nèi)襯損毀加劇，使用壽命不長改用AlAl2 2O O3 3-MgOMgO質(zhì)澆注料作內(nèi)襯后，延緩了爐渣滲透，鐵溝壽命有所質(zhì)澆注料作內(nèi)襯后，延緩了爐渣滲透，鐵溝壽命有所延長2007-5-20 58 魚雷罐車用耐火材料魚雷罐車用耐火材料 魚雷罐車的使用已有魚雷罐車的使用已有6060多年的歷史，除用作鐵水多年的歷史，除用作鐵水運輸工具外，上世紀運輸工具外，上世紀7070年代以來還兼作鐵水預(yù)處理的容年代以來還兼作鐵水預(yù)處理的容器，可容納鐵水器，可容納鐵水100100600t600t，國內(nèi)外的一些鋼廠正在用，國內(nèi)外的一些鋼廠正在用魚雷罐車來取代傳統(tǒng)的敞開式鐵水罐魚雷罐車來取代傳統(tǒng)的敞開式鐵水罐2007-5-20 59 2007-5-20 60 在魚雷罐車中用碳化鈣氧化鈣或鎂粉石灰等脫在魚雷罐車中用碳化鈣氧化鈣或鎂粉石灰等脫硫劑進行脫硫操作，所形成的大量堿度大于硫劑進行脫硫操作，所形成的大量堿度大于2 2的高堿度渣的高堿度渣對傳統(tǒng)的粘土磚和高鋁磚侵蝕十分嚴重對傳統(tǒng)的粘土磚和高鋁磚侵蝕十分嚴重目前廣泛使用的是目前廣泛使用的是Al2O3-SiC-CAl2O3-SiC-C磚作為魚雷罐車的磚作為魚雷罐車的工作內(nèi)襯，歐洲一些鋼廠仍然在使用高鋁磚作為工作內(nèi)工作內(nèi)襯，歐洲一些鋼廠仍然在使用高鋁磚作為工作內(nèi)襯，同時定期對工作襯進行噴補維護襯，同時定期對工作襯進行噴補維護,噴補圖，這種噴補圖，這種維護模式大大延長了魚雷罐內(nèi)襯的效勞壽命，較傳統(tǒng)方維護模式大大延長了魚雷罐內(nèi)襯的效勞壽命，較傳統(tǒng)方式提高了一倍以上。

式提高了一倍以上2007-5-20 61 2007-5-20 62 2007-5-20 63 64 2007-5-20 65 66 67 2007-5-20 68 2007-5-20 69 鐵水罐用耐火材料鐵水罐用耐火材料 一般在敞口式鐵水罐中進行脫磷和脫硫一般在敞口式鐵水罐中進行脫磷和脫硫脫磷處理劑為石灰、螢石和鐵鱗脫磷處理劑為石灰、螢石和鐵鱗8080的石灰通的石灰通過浸入式噴槍噴入鐵水內(nèi)，其余的石灰螢石和鐵過浸入式噴槍噴入鐵水內(nèi)，其余的石灰螢石和鐵鱗均從上部參加鱗均從上部參加2007-5-20 70 2007-5-20 71 通常采用高鋁磚或紅柱石磚砌筑此種鐵水罐，高鋁通常采用高鋁磚或紅柱石磚砌筑此種鐵水罐，高鋁磚對磚對C/SC/S大于的渣抗侵蝕性強，對大于的渣抗侵蝕性強，對C/SC/S之比為的渣，兩種之比為的渣，兩種磚不相上下，但多因剝落而損毀磚不相上下，但多因剝落而損毀由于罐襯長時間與鐵水接觸，要求磚的組織結(jié)構(gòu)致由于罐襯長時間與鐵水接觸，要求磚的組織結(jié)構(gòu)致密、性能穩(wěn)定，并在使用過程中略有膨脹密、性能穩(wěn)定，并在使用過程中略有膨脹72鐵水預(yù)處理用耐火材料理化指標鐵水預(yù)處理用耐火材料理化指標 。