耐火材料在冶金工业上的应用

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1、2007-5-20 3 一、高炉简介一、高炉简介 高炉是利用鼓入的热风使焦炭燃烧及复原熔炼高炉是利用鼓入的热风使焦炭燃烧及复原熔炼铁矿石的竖式炉，是在高温和复原气氛下连续进铁矿石的竖式炉，是在高温和复原气氛下连续进行炼铁的热工设备。行炼铁的热工设备。第一节第一节 高炉用耐火材料高炉用耐火材料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

2、-5-20 7 2007-5-20 8 高炉用耐火材料损毁的原因高炉用耐火材料损毁的原因 主要是炉料主要是炉料机械磨损机械磨损、渣铁侵蚀渣铁侵蚀、碱金属侵蚀碱金属侵蚀和和铅锌渗透铅锌渗透、热应力热应力和和高温荷重高温荷重等综合因素，其中温度是等综合因素，其中温度是决定性的因素。因此，高炉炉体易损部位均设有冷却系决定性的因素。因此，高炉炉体易损部位均设有冷却系统，以提高炉衬的使用寿命。统，以提高炉衬的使用寿命。2007-5-20 9 高炉炉体由炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸高炉炉体由炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸5 5局部组局部组成。成。炉体设有风口、出渣口、出铁口、冷却系统及加料炉体设有风口、出渣

3、口、出铁口、冷却系统及加料装置等设施。高炉炉衬按其使用损毁特点可分为上、中、装置等设施。高炉炉衬按其使用损毁特点可分为上、中、下三段；上段包括炉喉、炉身上部和中部；中段包括炉身下三段；上段包括炉喉、炉身上部和中部；中段包括炉身下部、炉腰和炉腹；下段为炉缸和炉底。下部、炉腰和炉腹；下段为炉缸和炉底。高炉炉体用耐火材料高炉炉体用耐火材料2007-5-20 10 炉喉承受炉料下降时的直接冲击和摩擦，极易磨炉喉承受炉料下降时的直接冲击和摩擦，极易磨损，损，多采用高强度的多采用高强度的粘土砖粘土砖和高密度的和高密度的高铝砖高铝砖砌筑。砌筑。炉身上部和中部炉身上部和中部温度不超过温度不超过700700，无

4、炉渣形成和炉无炉渣形成和炉渣侵蚀渣侵蚀，除承受炉料滑行与冲击以及热烟气所携粉尘的摩，除承受炉料滑行与冲击以及热烟气所携粉尘的摩擦而导致机械磨损外，主要是铅、锌侵入沉积，使擦而导致机械磨损外，主要是铅、锌侵入沉积，使衬砖组衬砖组织变的脆弱，甚至鼓胀织变的脆弱，甚至鼓胀，还有碳素沉积及粘结物的作用，还有碳素沉积及粘结物的作用，使使炉衬开裂和结构松散炉衬开裂和结构松散。整个炉体中该部位损毁较轻，。整个炉体中该部位损毁较轻，一一般采用氧化铁含量较低的致密粘土砖或高铝砖砌筑般采用氧化铁含量较低的致密粘土砖或高铝砖砌筑。1 1、炉喉、炉身上部及炉身中部用耐火材料、炉喉、炉身上部及炉身中部用耐火材料11 炉

5、身下部炉身下部承受炉料下降时的摩擦与炉气上升时粉尘承受炉料下降时的摩擦与炉气上升时粉尘的冲刷作用，的冲刷作用，该部位温度较高并有大量炉渣形成该部位温度较高并有大量炉渣形成，碱金属，碱金属蒸汽的侵蚀作用较重，因此炉衬损毁速度较快。蒸汽的侵蚀作用较重，因此炉衬损毁速度较快。炉腰炉腰处温度高，处温度高，炉渣大量形成炉渣大量形成，渣蚀严重，碱侵蚀，渣蚀严重，碱侵蚀及高温含尘烟气的冲刷均较炉身严重。及高温含尘烟气的冲刷均较炉身严重。2 2、炉身下部、炉腰和炉腹用耐火材料、炉身下部、炉腰和炉腹用耐火材料2007-5-20 12 炉腹炉腹部位的温度较炉腰高，其下部炉料温度约为部位的温度较炉腰高，其下部炉料温

6、度约为1600160016501650，气流的，气流的温度更高温度更高，低粘度的熔渣大量形低粘度的熔渣大量形成成，不但渣蚀严重，同时仍然承受焦炭的摩擦以及由上，不但渣蚀严重，同时仍然承受焦炭的摩擦以及由上而下的熔体及炙热气流的冲刷，而下的熔体及炙热气流的冲刷，该部位炉衬的损毁最为该部位炉衬的损毁最为严重严重。2007-5-20 13 工业先进国家的经验以及中国高炉的实践说明：碳工业先进国家的经验以及中国高炉的实践说明：碳化硅耐火制品具有硬度高、高温强度大，热膨胀率低、化硅耐火制品具有硬度高、高温强度大，热膨胀率低、导热性能、抗碱侵蚀性与抗热震性优良等特点，是高炉导热性能、抗碱侵蚀性与抗热震性优

7、良等特点，是高炉中段较为适宜的炉衬材料。中段较为适宜的炉衬材料。其中以氮化硅结合的碳化硅制品最正确。因为氮化其中以氮化硅结合的碳化硅制品最正确。因为氮化硅细致的纤维状结晶作为结合相，将碳化硅细粉包裹形硅细致的纤维状结晶作为结合相，将碳化硅细粉包裹形成牢固的机械结合，因而具有较高的高温强度与较好的成牢固的机械结合，因而具有较高的高温强度与较好的抗碱蚀性能，其用量已占全世界高炉用碳化硅材料的抗碱蚀性能，其用量已占全世界高炉用碳化硅材料的6060以上。以上。2007-5-20 14 塞隆塞隆Sialon)Sialon)结合碳化硅制品，与氮化硅结合的结合碳化硅制品，与氮化硅结合的制品相比，结晶较大，气

8、孔率较低，抗氧化性能好，经制品相比，结晶较大，气孔率较低，抗氧化性能好，经抗碱试验后，高温抗折强度较佳，是高炉炉衬材料的优抗碱试验后，高温抗折强度较佳，是高炉炉衬材料的优选。碳化硅砖的理化性能指标见下表所示。选。碳化硅砖的理化性能指标见下表所示。2007-5-20 15 2007-5-20 16 炉身非工作层采用粘土质隔热砖砌筑，也可以用高铝炉身非工作层采用粘土质隔热砖砌筑，也可以用高铝水泥隔热耐火浇注料浇注和喷涂施工。水泥隔热耐火浇注料浇注和喷涂施工。在生产过程中，炉身下部、炉腰和炉腹工作层损毁在生产过程中，炉身下部、炉腰和炉腹工作层损毁到一定程度时炉壳发红，可采用压入料和喷涂料进行到一定程

9、度时炉壳发红，可采用压入料和喷涂料进行热修补，目前，高炉喷补维护技术已在众多高炉采用。热修补，目前，高炉喷补维护技术已在众多高炉采用。2007-5-20 17 炉缸是炉缸是盛装铁水和熔渣的部位盛装铁水和熔渣的部位，其侧壁上设有出渣其侧壁上设有出渣口、出铁口和风口。口、出铁口和风口。该部位长期承受该部位长期承受高温、热荷载、铁高温、热荷载、铁水和熔渣的侵蚀水和熔渣的侵蚀，以及热应力等作用。炉缸上部风口区，以及热应力等作用。炉缸上部风口区温度最高，可达温度最高，可达1700170020002000以上。以上。铁水与熔渣渗入砖的气孔与砖缝中，加快对炉衬侵铁水与熔渣渗入砖的气孔与砖缝中，加快对炉衬侵蚀

10、，导致砌体变形开裂，甚至炉底砖漂浮。蚀，导致砌体变形开裂，甚至炉底砖漂浮。目前，国内外大中型高炉普遍采用致密度高、导热目前，国内外大中型高炉普遍采用致密度高、导热性和抗侵蚀性好的石墨碳砖和微孔碳砖。性和抗侵蚀性好的石墨碳砖和微孔碳砖。3 3、炉缸及炉底用耐火材料、炉缸及炉底用耐火材料2007-5-20 18 使碳砖损毁的因素除渗入有金属铁外，还生成氧化使碳砖损毁的因素除渗入有金属铁外，还生成氧化铁和碳化铁，导致组织破坏。此外，碳砖遇有水蒸气等铁和碳化铁，导致组织破坏。此外，碳砖遇有水蒸气等物质时发生氧化，也是损毁的原因。物质时发生氧化，也是损毁的原因。对于粘土砖或高铝砖炉缸及炉底来说，铁水中的

11、碳对于粘土砖或高铝砖炉缸及炉底来说，铁水中的碳能将砖中的二氧化硅复原成硅，并为铁水所吸收形成硅能将砖中的二氧化硅复原成硅，并为铁水所吸收形成硅铁，使砖的外表呈半熔融状态。当侵蚀到达一定深度，铁，使砖的外表呈半熔融状态。当侵蚀到达一定深度，即到达铁水凝固线时，铁水与熔渣的渗入即中止。因此，即到达铁水凝固线时，铁水与熔渣的渗入即中止。因此，现代高炉的炉缸及炉底均设有冷却设施。现代高炉的炉缸及炉底均设有冷却设施。2007-5-20 19 在大型高炉上广泛采用砌筑陶瓷杯来保护炉底及炉在大型高炉上广泛采用砌筑陶瓷杯来保护炉底及炉缸壁。炉底采用莫来石砖或优质粘土砖，上升局部用铬缸壁。炉底采用莫来石砖或优质

12、粘土砖，上升局部用铬刚玉砖，也有采用超低水泥结合的棕刚玉浇注件，以形刚玉砖，也有采用超低水泥结合的棕刚玉浇注件，以形成成“陶瓷杯。陶瓷杯。2007-5-20 20 新开发的微孔碳砖、半石墨砖及石墨砖与传统的参新开发的微孔碳砖、半石墨砖及石墨砖与传统的参加氧化物的碳砖相比，抗渗透性、抗铁、碱及炉渣侵蚀性加氧化物的碳砖相比，抗渗透性、抗铁、碱及炉渣侵蚀性以及导热性能等均有明显的改进，高炉自采用全碳砖炉底以及导热性能等均有明显的改进，高炉自采用全碳砖炉底和综合炉底以来，寿命可长达和综合炉底以来，寿命可长达15152020年。已不成为影响高年。已不成为影响高炉炉龄的关键环节。炉炉龄的关键环节。下表给出

13、了高炉用碳砖及石墨砖的性能。下表给出了高炉用碳砖及石墨砖的性能。2007-5-20 21 高炉用碳砖及石墨砖的性能高炉用碳砖及石墨砖的性能2007-5-20 22 指出铁沟、渣沟与出铁口和出渣口等处用耐火材料。指出铁沟、渣沟与出铁口和出渣口等处用耐火材料。出铁沟和出渣沟是流放铁水与熔渣的通道，承受较强出铁沟和出渣沟是流放铁水与熔渣的通道，承受较强的铁水流和渣流的机械冲刷、化学侵蚀和急冷急热等作用，的铁水流和渣流的机械冲刷、化学侵蚀和急冷急热等作用，极易损毁，需要经常维护。极易损毁，需要经常维护。4 4、高炉其它部位用耐火材料、高炉其它部位用耐火材料 2007-5-20 23 2007-5-20

14、 24 1 1出铁沟分主铁沟和铁沟两局部。主铁沟一端与出铁沟分主铁沟和铁沟两局部。主铁沟一端与出铁口相接，由于高炉大型化且强化冶炼，每个出铁沟日出铁口相接，由于高炉大型化且强化冶炼，每个出铁沟日通铁量高达通铁量高达3000t3000t左右，因此其工作条件是苛刻的。左右，因此其工作条件是苛刻的。对铁沟内衬用耐火材料的要求是耐铁水和熔渣的对铁沟内衬用耐火材料的要求是耐铁水和熔渣的侵蚀和冲刷能力强，抗热震性能好及重烧体积变化小，此侵蚀和冲刷能力强，抗热震性能好及重烧体积变化小，此外还要求不粘结渣铁、易于施工与撤除，且不产生有害气外还要求不粘结渣铁、易于施工与撤除，且不产生有害气体。体。2007-5-

15、20 25 过去，一般采用粘土砖、碳化硅砖、石墨或焦末过去，一般采用粘土砖、碳化硅砖、石墨或焦末和沥青等配制成耐火捣打料做保护层。上世纪和沥青等配制成耐火捣打料做保护层。上世纪8080年代以来，年代以来，大型高炉采用的铁沟料已从捣打料开展成浇注料，其主要大型高炉采用的铁沟料已从捣打料开展成浇注料，其主要材质为电熔刚玉、碳化硅、少量金属硅与金属铝粉以及适材质为电熔刚玉、碳化硅、少量金属硅与金属铝粉以及适量的外加剂等原料配制，再辅以超细粉使其具有较高密度。量的外加剂等原料配制，再辅以超细粉使其具有较高密度。2007-5-20 26 2 2出铁口用耐火材料出铁口用耐火材料 用于堵塞出铁口的泥料称为炮

16、泥。对炮泥的要求用于堵塞出铁口的泥料称为炮泥。对炮泥的要求可塑性、粘结性及烧结性好，不产生裂纹与收缩，强度可塑性、粘结性及烧结性好，不产生裂纹与收缩，强度高、耐侵蚀，同时应易翻开，保证铁水或熔渣顺畅流出。高、耐侵蚀，同时应易翻开，保证铁水或熔渣顺畅流出。炮泥一般用粘土熟料、高铝熟料、莫来石、碳化硅、碳炮泥一般用粘土熟料、高铝熟料、莫来石、碳化硅、碳粒和粘土为原料；大型高炉那么用电熔氧化铝、碳化硅、粒和粘土为原料；大型高炉那么用电熔氧化铝、碳化硅、粘土等为原料，并用水或树脂进行混练制成有水炮泥或粘土等为原料，并用水或树脂进行混练制成有水炮泥或无水炮泥，装袋待用。无水炮泥，装袋待用。2007-5-

17、20 27 一、简介一、简介 高炉热风炉是一种蓄热式交换器，即能将鼓高炉热风炉是一种蓄热式交换器，即能将鼓入高炉助燃的空气由常温加热到高温的热工设备。入高炉助燃的空气由常温加热到高温的热工设备。2020世纪世纪5050年代高炉热风炉的工作风温一般年代高炉热风炉的工作风温一般为为800800左右，左右，7070年代超过年代超过10201020，9090年代到达年代到达13501350。由于风温的提高，操作条件更苛刻，因。由于风温的提高，操作条件更苛刻，因此所用耐火材料也从普通材料向高性能、多品种此所用耐火材料也从普通材料向高性能、多品种方向开展，以满足高风温操作的需要。方向开展，以满足高风温操作

18、的需要。第二节第二节 热风炉用耐火材料热风炉用耐火材料Refractories for hot blast stove/furnace)2007-5-20 28 热风炉用耐火材料除了考虑体积密度及与热容量有热风炉用耐火材料除了考虑体积密度及与热容量有关的比热容外，抗蠕变性能仍是最重要的指标。抗热震关的比热容外，抗蠕变性能仍是最重要的指标。抗热震性与强度、外形准确且无剩余膨胀都是重要的性能。当性与强度、外形准确且无剩余膨胀都是重要的性能。当今都用净化的高炉煤气，因此格子砖由于胀裂今都用净化的高炉煤气，因此格子砖由于胀裂1000 1000 左右而导致的崩溃或堵塞现象已不严重，热风炉结构左右而导致的

19、崩溃或堵塞现象已不严重，热风炉结构及其使用的耐火材料见以下图。及其使用的耐火材料见以下图。2007-5-20 29 2007-5-20 30 热风炉炉体由蓄热室和燃烧室组成。热风炉一般用热风炉炉体由蓄热室和燃烧室组成。热风炉一般用高炉煤气或高炉与焦炉的混合煤气作燃料，也有采用焦高炉煤气或高炉与焦炉的混合煤气作燃料，也有采用焦炉煤气或重油等作燃料的，其操作温度为炉煤气或重油等作燃料的，其操作温度为130013001600 1600。由于炉体结构和操作温度不同，各部位一般选用高由于炉体结构和操作温度不同，各部位一般选用高级粘土砖、高铝砖、硅砖、莫来石砖、硅线石砖、红柱级粘土砖、高铝砖、硅砖、莫来石

20、砖、硅线石砖、红柱石砖和一些不定形耐火材料。石砖和一些不定形耐火材料。二、炉体用耐火材料二、炉体用耐火材料 2007-5-20 31 蓄热室用耐火材料蓄热室用耐火材料 当热风温度低于当热风温度低于900 900 时，高温部位衬砖和格子砖时，高温部位衬砖和格子砖砌体上层用高铝砖，其余均用高级粘土砖；风温为砌体上层用高铝砖，其余均用高级粘土砖；风温为9009001100 1100 时，高温部位衬砖和格子砖那么选用高铝砖、莫时，高温部位衬砖和格子砖那么选用高铝砖、莫来石砖或硅线石砖，其余部位用高铝砖和高级粘土砖；来石砖或硅线石砖，其余部位用高铝砖和高级粘土砖；风温高于风温高于1100 1100 时，

21、其高温部位必须选用低蠕变高铝砖、时，其高温部位必须选用低蠕变高铝砖、莫来石和硅砖。莫来石和硅砖。2007-5-20 32 热风炉高铝砖的理化性能热风炉高铝砖的理化性能2007-5-20 33 热风炉硅砖的理化指标热风炉硅砖的理化指标2007-5-20 34 燃烧室用耐火材料燃烧室用耐火材料 燃烧室用耐火材料与蓄热室用的根本相同，也有燃烧室用耐火材料与蓄热室用的根本相同，也有用莫来石或者莫来石砖配用硅砖砌筑的；燃烧器的空气、用莫来石或者莫来石砖配用硅砖砌筑的；燃烧器的空气、煤气通道一般用粘土砖和高铝砖砌筑，其上部带辐射孔煤气通道一般用粘土砖和高铝砖砌筑，其上部带辐射孔喷嘴的部位可用莫来石砖或莫来

22、石刚玉砖砌筑，使喷嘴的部位可用莫来石砖或莫来石刚玉砖砌筑，使用寿命用寿命2 24 4年。该部位采用高铝质耐火浇注料预制带喷年。该部位采用高铝质耐火浇注料预制带喷嘴口的部件，也获得了较好的使用效果。嘴口的部件，也获得了较好的使用效果。2007-5-20 35 其损毁原因主要是高温、温度变化形成的其损毁原因主要是高温、温度变化形成的热应力和热应力和粉尘的化学侵蚀粉尘的化学侵蚀等因素所致。热风炉使用寿命为等因素所致。热风炉使用寿命为15152020年，年，其间对易损毁部位需要进行小修。其间对易损毁部位需要进行小修。2007-5-20 36 一、简介一、简介 焦炉是获得焦炭及炼焦化学副产品的热焦炉是获

23、得焦炭及炼焦化学副产品的热工设备，焦炉炉体结构见以下图工设备，焦炉炉体结构见以下图.第三节第三节 焦炉用耐火材料焦炉用耐火材料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 碳化室是由炉墙、炉底、炉顶和炉门组成。碳化室是由炉墙、炉底、炉顶和炉门组成。碳化室工作室工作是周期性的，装煤时炉墙外表碳化室工作室工作是周期性的，装煤时炉墙外表温度降至温度降至500500600 600，结焦末期炉墙外表温度，结焦末期炉墙外表温度又升至又升至100010001100 1100。温度的大幅波动，使砌。温度的大幅

24、波动，使砌体产生热应力，导致砌体出现裂纹、组织松散、体产生热应力，导致砌体出现裂纹、组织松散、强度降低，还受到煤料成焦时的膨胀压力，致使强度降低，还受到煤料成焦时的膨胀压力，致使墙面鼓胀和凹陷等。墙面鼓胀和凹陷等。装煤和推焦时，炉墙和炉底经常受到强烈装煤和推焦时，炉墙和炉底经常受到强烈的机械磨损和撞击，另外，炉墙还承受化学侵蚀的机械磨损和撞击，另外，炉墙还承受化学侵蚀和碳素沉积的作用。碳化室墙、底用硅砖砌筑。和碳素沉积的作用。碳化室墙、底用硅砖砌筑。2007-5-20 39 焦炉，尤其现代化大型焦炉对硅砖的要求时及其严焦炉，尤其现代化大型焦炉对硅砖的要求时及其严格的。格的。首先是外观上光洁度与

25、平整度要求很高。砖的棱角首先是外观上光洁度与平整度要求很高。砖的棱角齐整、尺寸公差小。另外，硅砖为鳞石英、方石英并与剩齐整、尺寸公差小。另外，硅砖为鳞石英、方石英并与剩余石英及玻璃相共存的复合体，其中只有鳞石英形成结晶余石英及玻璃相共存的复合体，其中只有鳞石英形成结晶网络而构成巩固的骨架，使砖具有良好的高温结构强度，网络而构成巩固的骨架，使砖具有良好的高温结构强度，为此必须使石英到达充分转化，促使砖中大量鳞石英的形为此必须使石英到达充分转化，促使砖中大量鳞石英的形成。成。2007-5-20 40 工业兴旺国家所生产的硅砖真密度一般为：工业兴旺国家所生产的硅砖真密度一般为：3 3，控制硅砖中残存

26、石英含量使剩余膨胀几乎为零。控制硅砖中残存石英含量使剩余膨胀几乎为零。现代大型焦炉碳化室墙面采用致密硅砖砌筑，显现代大型焦炉碳化室墙面采用致密硅砖砌筑，显气孔率控制在气孔率控制在16161717，以提高炉墙导热性，增加生，以提高炉墙导热性，增加生产能力；炉门由于经常开启，温度波动较大，朝向碳化产能力；炉门由于经常开启，温度波动较大，朝向碳化室一侧一般采用粘土砖砌筑，也可用堇青石砖和不定形室一侧一般采用粘土砖砌筑，也可用堇青石砖和不定形耐火材料，耐火材料与外壳之间充填隔热材料。耐火材料，耐火材料与外壳之间充填隔热材料。2007-5-20 41 碳化室靠炉门的墙，也称炉头，处于碳化室靠炉门的墙，也

27、称炉头，处于温度波动温度波动大的大的区域，因此多用粘土砖、高铝砖、硅线石砖和红柱石砖区域，因此多用粘土砖、高铝砖、硅线石砖和红柱石砖砌筑。砌筑。炉头和炉门损坏时一般用砖补砌，或用耐火可塑炉头和炉门损坏时一般用砖补砌，或用耐火可塑料及浇注料修补，较好的修补方法为火焰喷补法。料及浇注料修补，较好的修补方法为火焰喷补法。2007-5-20 42 三、燃烧室用耐火材料三、燃烧室用耐火材料 燃烧室由炉墙、炉底和炉顶组成。燃烧室由炉墙、炉底和炉顶组成。炉墙与碳化室共炉墙与碳化室共用用，需砌筑严密，不得有气体串通，该侧面主要受高温、，需砌筑严密，不得有气体串通，该侧面主要受高温、煤中所含盐类和燃气的作用。炉

28、底与斜道上的空气和煤气煤中所含盐类和燃气的作用。炉底与斜道上的空气和煤气道相通。道相通。燃烧室工作层用硅砖砌筑，其技术要求与碳化室燃烧室工作层用硅砖砌筑，其技术要求与碳化室用砖相同用砖相同。2007-5-20 43 以鳞石英为主晶相用于砌筑炼焦炉的硅质制品。以鳞石英为主晶相用于砌筑炼焦炉的硅质制品。现代焦炉是由成千种砖形，上万吨耐火材料砌筑的现代焦炉是由成千种砖形，上万吨耐火材料砌筑的庞大热工设备。硅砖是其砌体的主要材料，构成了焦炉的庞大热工设备。硅砖是其砌体的主要材料，构成了焦炉的根本局部：蓄热室、斜道、燃烧室、碳化室、炉顶等，占根本局部：蓄热室、斜道、燃烧室、碳化室、炉顶等，占耐火砖总量的

29、耐火砖总量的60607070。焦炉的一个炉役约焦炉的一个炉役约20203030年，有的高达年，有的高达4545年。焦炉年。焦炉硅砖的质量好坏直接影响到炉役的长短。硅砖的质量好坏直接影响到炉役的长短。四、焦炉硅砖介绍四、焦炉硅砖介绍silica brick for coke oven)silica brick for coke oven)2007-5-20 44 焦炉硅砖性能要求：焦炉硅砖性能要求：1 1、荷重软化温度高；、荷重软化温度高；焦炉硅砖在高温下能承受炉顶上装煤车的动负荷，焦炉硅砖在高温下能承受炉顶上装煤车的动负荷，并可在长期使用中不变形。并可在长期使用中不变形。2 2、热导率高；、热

30、导率高；焦炭是用焦煤在碳化室中靠燃烧室的热传导加热而焦炭是用焦煤在碳化室中靠燃烧室的热传导加热而炼成的，所以，砌筑燃烧室的硅砖应该有较高的热导率。炼成的，所以，砌筑燃烧室的硅砖应该有较高的热导率。2007-5-20 45 3 3、高温时有良好的热震稳定性能；、高温时有良好的热震稳定性能；由于焦炉周期性的装煤、出焦，引起燃烧室墙两侧由于焦炉周期性的装煤、出焦，引起燃烧室墙两侧硅砖的温度急剧变化。正常操作的温度波动范围内不会引硅砖的温度急剧变化。正常操作的温度波动范围内不会引起硅砖的严重裂纹和剥落，因为在起硅砖的严重裂纹和剥落，因为在600600以上，焦炉硅砖以上，焦炉硅砖具有良好的抗热震性能。具

31、有良好的抗热震性能。4 4、体积稳定性；、体积稳定性；晶型转化良好的硅砖中，残存石英不大于晶型转化良好的硅砖中，残存石英不大于1 1，加，加热时的膨胀集中在热时的膨胀集中在600 600 以前，之后膨胀显著趋缓。在焦以前，之后膨胀显著趋缓。在焦炉正常操作时，温度不会降至炉正常操作时，温度不会降至600 600 以下，砌体的变化也以下，砌体的变化也不会大，可长期保持砌体的稳定和严密性。不会大，可长期保持砌体的稳定和严密性。2007-5-20 46 某焦炉硅砖的理化性能某焦炉硅砖的理化性能2007-5-20 47 焦炉硅砖的矿物组成焦炉硅砖的矿物组成 真密度为真密度为3 3的硅砖，其矿物组成为：鳞

32、石英的硅砖，其矿物组成为：鳞石英60607070，方石英方石英15152525，残存石英，残存石英3 35 5，玻璃相及其它，玻璃相及其它1010。焦炉硅砖残存石英少，鳞石英多，可以减轻烘炉时的膨胀焦炉硅砖残存石英少，鳞石英多，可以减轻烘炉时的膨胀和在使用过程中由于残存石英的转化而产生的膨胀。和在使用过程中由于残存石英的转化而产生的膨胀。新砌焦炉烘炉的温度时间升温曲线应合理制定，尤新砌焦炉烘炉的温度时间升温曲线应合理制定，尤其是在其是在600 600 前膨胀较剧烈的阶段应严格控制。前膨胀较剧烈的阶段应严格控制。2007-5-20 48 混铁炉是炼钢厂储存铁水、保持和均化铁水温度混铁炉是炼钢厂储

33、存铁水、保持和均化铁水温度及其成分的热工设备，有时也用于脱出铁水中的杂质成分。及其成分的热工设备，有时也用于脱出铁水中的杂质成分。混铁炉一般用煤气作燃料，操作温度为混铁炉一般用煤气作燃料，操作温度为1500150015501550。该。该炉通常为卧式圆筒形见以下图，两端呈球面状。炉通常为卧式圆筒形见以下图，两端呈球面状。第四节第四节 混铁炉用耐火材料混铁炉用耐火材料Refractories for hot metal mixer)2007-5-20 49 2007-5-20 50 混铁炉炉体的厚度一般为混铁炉炉体的厚度一般为600600800mm800mm。靠炉壳铺。靠炉壳铺101020mm2

34、0mm厚的石棉板、耐火纤维毡或硅钙板，再砌筑厚度厚的石棉板、耐火纤维毡或硅钙板，再砌筑厚度为为113113230mm230mm的粘土质隔热砖或漂珠砖作永久层。的粘土质隔热砖或漂珠砖作永久层。碱性混铁炉内衬的工作层通常用普通镁砖砌筑，有碱性混铁炉内衬的工作层通常用普通镁砖砌筑，有些部位用高铝砖。兑铁水口处，开始采用含碳化硅的材料。些部位用高铝砖。兑铁水口处，开始采用含碳化硅的材料。有的钢厂已在混铁炉内采用整体浇注工艺预制有的钢厂已在混铁炉内采用整体浇注工艺预制件。件。2007-5-20 51 煤气烧嘴砖一般采用高铝材质制作，装铁水口的炉煤气烧嘴砖一般采用高铝材质制作，装铁水口的炉盖内衬工作层因掉

35、砖需经常维修，一般用粘土砖砌筑，盖内衬工作层因掉砖需经常维修，一般用粘土砖砌筑，改用耐火浇注料或耐火可塑料做成的整体工作层，寿命改用耐火浇注料或耐火可塑料做成的整体工作层，寿命显著提高。显著提高。混铁炉内衬经常承受铁水冲刷、熔渣侵蚀、温度变混铁炉内衬经常承受铁水冲刷、熔渣侵蚀、温度变化和动负荷振动等作用，较易损毁。化和动负荷振动等作用，较易损毁。特别是渣线区、出特别是渣线区、出铁口、装铁水口铁口、装铁水口等部位更是薄弱环节，在一个炉役中，等部位更是薄弱环节，在一个炉役中，该处内衬需要经常维修。如果在混铁炉内脱除铁水中的该处内衬需要经常维修。如果在混铁炉内脱除铁水中的杂质，将严重影响炉体内衬的寿

36、命。杂质，将严重影响炉体内衬的寿命。2007-5-20 52 砌筑铁水预处理容器使用的耐火材料。砌筑铁水预处理容器使用的耐火材料。铁水预处理是铁水在进入炼钢炉冶炼前，为除去铁水预处理是铁水在进入炼钢炉冶炼前，为除去某些有害成分或回收某种有益成分的处理过程。某些有害成分或回收某种有益成分的处理过程。第五节第五节 铁水预处理用耐火材料铁水预处理用耐火材料Refractories for hot metal pretreatment2007-5-20 53 预处理对耐火材料的损毁预处理对耐火材料的损毁 铁水预处理技术实质是首先在出铁沟脱硅，然后在铁水预处理技术实质是首先在出铁沟脱硅，然后在同一容器中

37、进行脱硅、脱磷和脱硫处理。铁水预处理可同一容器中进行脱硅、脱磷和脱硫处理。铁水预处理可分为铁流搅拌法、机械搅拌法、气体搅拌法等。分为铁流搅拌法、机械搅拌法、气体搅拌法等。2007-5-20 54 脱硅处理主要采用氧化铁系处理剂；脱磷处理主要脱硅处理主要采用氧化铁系处理剂；脱磷处理主要采用石灰系采用石灰系CaO-CaF2-FeOCaO-CaF2-FeO或苏打系或苏打系Na2CO3Na2CO3处理处理剂；剂；脱硫主要采用石灰系脱硫主要采用石灰系CaO-CaF2CaO-CaF2或或CaF2CaF2处理剂。处理剂。这些处理剂对耐火材料具有强烈的侵蚀作用，特别这些处理剂对耐火材料具有强烈的侵蚀作用，特别

38、是苏打灰的主要成分为是苏打灰的主要成分为Na2CO3Na2CO3，除强烈的侵蚀耐火材料，除强烈的侵蚀耐火材料外，还能使含石墨的耐火制品受到严重氧化。石灰系处外，还能使含石墨的耐火制品受到严重氧化。石灰系处理剂中包括萤石，其中的理剂中包括萤石，其中的CaF2CaF2易于分解，有较强的腐蚀易于分解，有较强的腐蚀性，使砖中的骨料受到侵蚀。性，使砖中的骨料受到侵蚀。2007-5-20 55 几种处理剂对耐火材料侵蚀程度几种处理剂对耐火材料侵蚀程度2007-5-20 56 铁水预处理过程中炉渣由酸性变为碱性，倒入铁水铁水预处理过程中炉渣由酸性变为碱性，倒入铁水时承受高温和热震，在运输和装卸铁水时发生冲刷

39、和振时承受高温和热震，在运输和装卸铁水时发生冲刷和振动等，这些因素均能加剧耐火材料的损毁。因此，要求动等，这些因素均能加剧耐火材料的损毁。因此，要求耐火材料具有较好的耐火材料具有较好的抗渣性能、抗冲刷和抗热震的能力抗渣性能、抗冲刷和抗热震的能力。2007-5-20 57 出铁沟用耐火材料出铁沟用耐火材料 铁水通常在出铁沟中首先脱硅，以粉状铁鳞作处铁水通常在出铁沟中首先脱硅，以粉状铁鳞作处理剂，将其喷入铁水中，可使硅含量脱到小于理剂，将其喷入铁水中，可使硅含量脱到小于0.15%0.15%，使，使用用AlAl2 2O O3 3-SiC-C-SiC-C质浇注料作出铁沟内衬，由于其中的质浇注料作出铁沟

40、内衬，由于其中的SiCSiC和和C C被氧化，使内衬损毁加剧，使用寿命不长。改用被氧化，使内衬损毁加剧，使用寿命不长。改用AlAl2 2O O3 3-MgOMgO质浇注料作内衬后，延缓了炉渣渗透，铁沟寿命有所质浇注料作内衬后，延缓了炉渣渗透，铁沟寿命有所延长。延长。2007-5-20 58 鱼雷罐车用耐火材料鱼雷罐车用耐火材料 鱼雷罐车的使用已有鱼雷罐车的使用已有6060多年的历史，除用作铁水多年的历史，除用作铁水运输工具外，上世纪运输工具外，上世纪7070年代以来还兼作铁水预处理的容年代以来还兼作铁水预处理的容器，可容纳铁水器，可容纳铁水100100600t600t，国内外的一些钢厂正在用，

41、国内外的一些钢厂正在用鱼雷罐车来取代传统的敞开式铁水罐。鱼雷罐车来取代传统的敞开式铁水罐。2007-5-20 59 2007-5-20 60 在鱼雷罐车中用碳化钙氧化钙或镁粉石灰等脱在鱼雷罐车中用碳化钙氧化钙或镁粉石灰等脱硫剂进行脱硫操作，所形成的大量碱度大于硫剂进行脱硫操作，所形成的大量碱度大于2 2的高碱度渣的高碱度渣对传统的粘土砖和高铝砖侵蚀十分严重。对传统的粘土砖和高铝砖侵蚀十分严重。目前广泛使用的是目前广泛使用的是Al2O3-SiC-CAl2O3-SiC-C砖作为鱼雷罐车的砖作为鱼雷罐车的工作内衬，欧洲一些钢厂仍然在使用高铝砖作为工作内工作内衬，欧洲一些钢厂仍然在使用高铝砖作为工作内

42、衬，同时定期对工作衬进行喷补维护衬，同时定期对工作衬进行喷补维护,喷补图，这种喷补图，这种维护模式大大延长了鱼雷罐内衬的效劳寿命，较传统方维护模式大大延长了鱼雷罐内衬的效劳寿命，较传统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 铁水罐用耐火材料铁水罐用耐火材料 一般在敞口式铁水罐中进行脱磷和脱硫。一般在敞口式铁水罐中进行脱磷和脱硫。脱磷处理剂为石灰、萤石和铁鳞。脱磷处理剂为石灰、萤石和铁鳞。8080的石灰通的石灰通过浸入式喷枪喷

43、入铁水内，其余的石灰萤石和铁过浸入式喷枪喷入铁水内，其余的石灰萤石和铁鳞均从上部参加。鳞均从上部参加。2007-5-20 70 2007-5-20 71 通常采用高铝砖或红柱石砖砌筑此种铁水罐，高铝通常采用高铝砖或红柱石砖砌筑此种铁水罐，高铝砖对砖对C/SC/S大于的渣抗侵蚀性强，对大于的渣抗侵蚀性强，对C/SC/S之比为的渣，两种之比为的渣，两种砖不相上下，但多因剥落而损毁。砖不相上下，但多因剥落而损毁。由于罐衬长时间与铁水接触，要求砖的组织结构致由于罐衬长时间与铁水接触，要求砖的组织结构致密、性能稳定，并在使用过程中略有膨胀。密、性能稳定，并在使用过程中略有膨胀。72铁水预处理用耐火材料理化指标铁水预处理用耐火材料理化指标