工业炉与保温技术
课题名称：高炉用耐火材料
学生姓名：李亮
学号：1141102072
专业：热能与动力工程
老师：曾东和
2014年10 月31日
耐火材料是一种耐火度不低于1580℃，有较好的抗热冲击和化学侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数低的无机非金属材料。耐火材料的质量对炉子寿命、产品品质、生产成本等都有直接影响。耐火材料的质量取决于其物理性质和工作性能的好坏。其广泛应用于水泥、钢铁、玻璃等重要的工业生产行业中。
耐火材料行业是为高温技术服务的重要基础行业，与钢铁工业的关系尤为密切。高温工业尤其是钢铁冶炼技术的新发展，促进了耐火材料工业的技术进步。耐火材料工业的技术进步又保证了高温工业新技术的实施。钢铁工业中各种窑炉的稳产、高产、长寿都离不开耐火材料，各种窑炉因用途和使用条件不同，对构成其主体的耐火材料的要求也不同，而不同种类的耐火材料也由于化学物质组成、显微结构的差异和生产工艺的不同，表现出不同的基本特性。因此，了解研究工业窑炉用耐火材料，就有必要了解耐火材料的基本性能。
3.1耐火材料的基本性能
耐火材料的性能表现在诸多方面，其中它的物理性能包括结构性能、热学性能、力学性能、使用性能和作业性能。结构性能包括气孔率、体积密度、吸水率、透气度、气孔孔径分布等。热学性能包括热导率、热膨胀系数、比热、热容、导温系数、热发射率等。力学性能包括耐压强度、抗拉强度、抗折强度、抗扭强度、剪切强度、冲击强度、耐磨性、蠕变性、粘结强度、弹性模量等。使用性能包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗渣性、抗酸性、抗碱性、抗水化性、抗CO侵蚀性、导电性、抗氧化性等。作业性包括稠度、塌落度、流动度、可塑性、粘结性、回弹性、凝结性、硬化性等。其中耐火度是耐火材料的最主要的性能技术指标，耐火度越高，其质量也好。耐火材料的重要性体现在：影响炉子生产率，影响产品质量，影响炉子寿命，以及影响产品成本。
3.2高炉炉体用耐火材料
高炉是炼铁的主要设备，它具有产量大、生产率高和成本低的优点，这是其它炼铁方法所无法比拟的。我国某高炉炉体内衬用耐火材料示意图如图3-3所示。
随着世界各国钢铁工业的进步，高炉朝着大型化、高效化和长寿化发展，逐步采用富氧喷煤、高风温操作、高压炉顶等新的冶炼技术。高炉炉衬工作条件随之发生了重大变化，其使用寿命降低较多，一般只有5～6年。特别是高炉炉身下部及炉腰、炉腹部位，其使用寿命就更短。为适应这一发展，高炉用耐火材料也有了较大的变化，长寿命新型、高效耐火材料逐渐被应用，高炉寿命逐步提高。
根据高炉炉衬的操作条件和蚀损的特征，要求耐火材料具有：
⑴良好的高温使用性能，在长期高温下热稳定性好。
⑵常温和高温下的强度要高，耐磨性能要好。
⑶致密度高，导热性好，显气孔率低，高温收缩小。
⑷能抵抗高温、高压下的铁水、熔渣、高炉煤气和炉尘的剧烈冲刷和侵蚀。
⑸耐火砖外形尺寸准确，能确保砖缝达到规定的要求。
目前，高炉用耐火材料的品种很多，炉身中上部一般采用性能优异的粘土砖或高铝砖，炉身下部、炉腰及炉腹则用碳质制品、碳化硅砖、莫来石砖、刚玉砖等特种耐火材料，特别是最近发展起来的碳化硅砖，在高炉上的应用获得了成功。同时，其它不定形耐火材料也得到了广泛应用。
3.2.1炉喉和炉顶用耐火材料
炉喉主要起保护炉衬、合理布料的作用。炉喉正常工作时，温度为400～500℃，这一区域主要受炉料直接冲击和摩擦作用，但煤气流的冲刷相对较轻。因此，炉喉一般采用水冷或无水冷钢砖（铸钢件），水冷钢砖与炉壳之间充填浇注料，无水冷钢砖安装时，配合施工浇注料。
炉顶即煤气封罩，一般采用金属锚固件加耐磨的耐火喷涂料。
3.2.2炉身用耐火材料
炉身是高炉重要的组成部分，起着炉料的加热、还原和造渣作用。自始至终承受着煤气流的冲刷与物料的冲击。但炉身上部和中部温度较低（400～800℃），无炉渣形成和渣蚀危害。这部位主要承受炉料冲击、炉尘上升的磨损或热冲击（最高达50℃/min）或者受到碱、锌等的侵入和碳的沉积而遭受破坏。所以该部位主要采用低气孔率的优质粘土砖及高铝砖。特别是在耐火制品品种增加和质量提高的情况下，高炉炉衬寿命都大为延长。
但是随着大中型高炉操作条件苛刻化和大幅度延长高炉寿命制度的确立，该部位要求采用在耐剥落性和耐磨性方面都很优异的耐火材料。因此，在炉身上部还采用磷酸盐结合的粘土砖，上部和中部还采用硅线石质耐火砖和耐剥落性优异的高铝质耐火砖。
炉身下部温度较高，这部分区域是热交换较多的区域，有大量低熔物形成，有炽热炉料下降时的磨擦作用，煤气上升时粉尘的冲刷作用和碱金属蒸气的侵蚀作用。因此，这个部位极易受侵蚀，严重者冷却器全部被侵蚀光，只靠钢壳来维持。所以，要求采用有很好的抗渣性、抗碱性和高温强度及耐磨性较高的优质粘土砖、高铝砖、刚玉砖、铝炭砖或碳化硅砖，对于冷却板结构的内衬也有使用石墨砖的。
3.2.3炉腰用耐火材料
炉腰起着上升煤气流的缓冲作用。炉料在这里已部分还原造渣，料层的透气性变差，同时渣蚀严重。另外，炉腰部位的温度高（1400～1600℃，高温辐射侵蚀严重；碱的侵蚀也比较严重；含尘的炽热炉气上升，对炉衬产生较强的冲刷作用；焦炭等物料产生摩擦；热风通
过时引起温度急剧变化作用。上述诸多因素的共同作用，使这个部位的耐火材料损毁很严重。因此，炉腰部位一般选择抗渣侵蚀性强、耐冲刷的耐火材料。对于冷却板结构的内衬也有使用石墨砖。
3.2.4炉腹用耐火材料
炉腹连接着炉缸和炉腰。这一区域温度更高，其下部炉料温度约在1600～1650℃，气流温度也高，并形成大量的中间渣开始滴落。该部位所受的热辐射、熔渣侵蚀都很严重。另外，碱金属的侵入，碳的沉积而引起的化学作用，由上而下的熔体和由下而上的炽热气流的冲刷作用也加剧。所以，炉腹部位历来都是高炉寿命最短的关键环节。因此，该区域的材料应有很高的抗侵蚀、抗冲刷能力，同时还要兼有一定的抗热震能力。因此，现代大中型高炉在此部位采用这类耐火材料比较普遍。烧成铝炭砖及烧成微孔铝碳砖也具有较好的抗压、抗折、抗侵蚀、抗冲刷能力，导热性好，而且容易掛渣，最重要的是抗热震能力强，价格也比较便利，在我国中型和中小型高炉采用的比较普遍。对于冷却板结构的内衬也有使用石墨砖的
3.2.5炉缸、炉底用耐火材料
炉缸是盛装铁水和熔渣的地方，并燃烧焦炭产生大量煤气，为高炉还原制造初始条件。炉缸部位特别是风口区是高炉内温度最高的区域，其温度在1700～2000℃，炉底温度一般在1450～1500℃。炉缸内衬除受高温作用外，还主要受到渣铁的化学侵蚀与冲刷，炉底主要以铁水的渗入侵蚀为主。在铁水侵入的同时，碱和锌也侵入。铁水侵入可引起耐火砖上浮，化学侵蚀可引起耐火砖脆化层的扩展，从而使高炉炉底耐火材料发生严重破坏。这些部位要求耐火材料具有耐铁水侵蚀性、耐铁水渗透性、耐碱性、容积稳定性和适宜的导热性。
炉缸是高炉的重要部位。该部位内衬破损的主要原因是：
⑴渣、铁水的侵蚀；
⑵碱金属的侵蚀；
⑶高温煤气流的冲刷；
⑷热应力的破坏；
⑸CO
2、O
2
、H
2
O的氧化、侵蚀等。
这一部位内衬破损是多种因素综合作用的结果，既有化学的、热力的，也有机械的作用。所以，炉缸用耐火材料的性能应满足如下要求：
⑴耐高温性，铁水温度1500℃左右，炉渣温度更高；
⑵耐侵蚀性，如高温炉渣的侵蚀，特别是渣中碱金属及氧化物时侵蚀性更强，其次是铁
水的侵蚀，还有CO、CO
2、H
2
O的侵蚀；
⑶耐冲刷、耐磨性；
⑷抗渗透性；
⑸高导热性。
炉缸风口带可采用刚玉-莫来石砖或棕刚玉砖、硅线石砖；在渣铁水接触的热面一般可采用陶瓷耐火材料即刚玉-莫来石砖或棕刚玉砖，在冷面选用致密炭砖或石墨化、半石墨化炭砖，也可选用小块微孔炭砖、模压炭砖；炉底选用半石墨炭砖、微孔炭砖，炉底找平层上面用一层石墨化炭砖。
随着高炉冶炼技术的发展，应用于该部位的新型耐火材料主要有烧成炭砖、热压炭砖、微孔炭砖、超微孔炭砖、碳复合SiC砖、半石墨化自焙炭块等。我国宝钢、首钢、本钢等大型高炉先后引进美国UCAR公司的热压炭砖，取得了令人满意的效果。“陶瓷杯”技术在国内也较多采用。陶瓷杯是一种砌筑在高炉炉缸上，为了延长高炉寿命，降低热损耗的陶瓷质内衬。它是以刚玉为基质，掺有或不掺有氧化铬添加剂的预制块，或是氮结合（賽隆）的砖制品及莫来石砖制品构成。它们的导热性比炭质制品低。
在过去的20年里，高炉炉缸的工作条件发生了很大变化，要求高炉炉缸用耐火材料内衬须承受更加恶劣的生产条件，与此同时，依靠提高内衬材料的使用寿命，达到提高高炉经济效益的（和效率）目标。传统上，炉缸主要使用碳质耐火材料，随着铁水温度的提高，高炉的产量也提高，将加速碳质耐火材料恶化的速度。
为了能适应高炉新的冶炼条件，现在有两种不同的观点，一种观点主张依据热力学，另一种观点主张依据耐火材料学。
热力学观点是以下列理论为依据：受热面温度越低，耐火材料损毁越慢。它强调通过高热导率的半石墨质炭块将热量传递给冷却系统。从而实现热平衡。同时，利用良好的导热性在炉缸内侧壁部位降低了工作面（热面）温度，并形成渣皮状附着物，将800℃等温线推至炭砖以外，保护炉缸内壁，实现炉缸系统的安全、高效、长寿。如宝钢3号、4号高炉，太钢4350m3高炉、首钢1号高炉等，就是采用美国UCAR公司全碳质材料炉底、炉缸结构。
耐火材料学解决方法是根据众所周知的陶瓷底座，开发了新型的复合内衬，并在20世纪80年代初期砌筑使用。最先采用该复合内衬的是Thyssen Stahl A.G.公司Hambo-rn和Ruhrort厂的两座高炉，因其外形为环状，故被称为“陶瓷杯”。它强调在采用高热导率的炭块将炉缸热量传递给冷却系统的同时，通过增加具有耐高温、抗渣碱侵蚀、耐冲刷和良好的热震稳定性的陶瓷材料制成的陶瓷杯，将炉缸内的炭质材料与铁水及其它混合物分隔，从而在相当一段时间内杜绝了铁水对炭质材料炉缸的侵蚀，实现炉缸系统的安全、高效、长寿。近年来，国内很多高炉炉底炉缸采用法国SAVOIE公司和日本电极公司碳质材料-陶瓷材料复
合结构。
陶瓷杯具有下列优点：
⑴提高出铁温度。陶瓷杯有隔热效果，减少了从炉底和炉缸壁辐射的热量。因此，铁水能保持较高的温度从出铁口流出。隔热效果取决于高炉炉壁的厚度、炉径及产量等的不同，使用陶瓷杯铁水温度可提高10～20℃之间。温度更高的铁水有利于铁水往炼钢厂的运输。但是应该注意：由于含有同量的硅，焦炭的消耗量不会减少。节约能源是指减少热损失而不是改善高炉的冶炼过程。如果出铁的温度比常规低，那么应该是由于SiO
2
含量的降低。导致焦比下降，从而提高了效益。此外，因为降低了热损失，炉缸对降低温度运行极不敏感，这样从停产恢复到正常运行所需的时间较短，并且容易恢复。
⑵降低了铁水的渗透。铁水的凝固温度是1150℃，而陶瓷内衬的内壁等温线很接近1150℃。因为耐火材料的膨胀，耐火制品或预制块之间的连接缝会变小。因此，渗入孔隙处的铁水是有限的，仅对耐火材料表面层的性质有所影响。整个预制块仍保持完整的性能。
⑶“脆化层”的消除。因为800℃等温线现在在陶瓷杯内部，所以，以前认为在碳质内衬的脆化层现已消除了。这个消除不是理论上的假设，而是被实践所证明。
⑷出铁沟磨损的消除。由于使用陶瓷杯，使炉底的深度加深了，这样以前在碳质内衬经常发生的出铁沟磨损，现在得到了很好的消除。
3.2.6出铁口用耐火材料
小型高炉一般设置1个出铁口和2～3个出渣口中，大中型高炉则有2～4个出铁口和1～3个出渣口。当铁矿石的品位较高时，渣量相应减少，大型高炉可不另设出渣口。随着高炉日益大型化，出铁次数的频繁，导致出铁口负担过重，每个出铁口日出铁量有时高达3000t 左右。出铁口受到铁水、炉渣、碱的侵蚀和磨损；从出铁开始到出铁结束时温度变化的冲击；同时受到开铁口和堵铁口时的机械振动磨损。因此，出铁口的工作条件极其苛刻。过去出铁口使用的耐火材料有粘土质耐火砖、高铝质耐火砖，目前除继续使用上述耐火砖外，主要研
究和使用性能优异的Al
2O
3
-SiC-C质材料或炭块。
堵塞出铁口用的泥料称为炮泥。炮泥应具有足够高的耐火度，并且要具备下列性能：
⑴可塑性和粘结性好，容易挤进填满空隙和裂纹。
⑵容易打开，保证铁水和熔渣能均匀流出。
⑶气孔率适宜，便于干燥时排出水分。
⑷高温体积收缩小，以免产生裂纹。
⑸烧结性能好，强度好，耐冲刷和耐侵蚀。
一般中小型高炉出铁口用的炮泥，主要是采用粘土熟料颗粒、焦粉和沥青混练而成的；
而大中型高炉用的炮泥一般是用高铝质材料，并添加碳化硅和炭料等附加物质，以便稳定出铁口的深度。
3.2.7不定形耐火材料在高炉上的应用
近十年来，国内外不定形耐火材料的发展非常迅速，品种不断增加，主要的品种有：耐火浇注料、耐火可塑实、耐火捣打料、耐火喷涂料、耐火投射料、耐火涂抹料和耐火泥浆等。不定形耐火材料对于延长炉衬寿命，提高设备的作业率、降低劳动强度以及简化耐火材料生产工艺等方面将起到促进作用。
在一些小高炉上，国内外采用耐火浇注料作高炉内衬，也能正常运行和达到一定的工作年限。高炉内衬是生产中的薄弱环节，特别是炉腹和炉身下部等部位尤为突出，经常因为过早的毁损而被迫停炉大修、中修。为此，各国广泛采用喷补、压入料修补和包扎维护等方法，以提高炉子的使用寿命。
3.2.8碳质耐火材料在高炉上的应用
碳质耐火材料是指包括碳质、半石墨质及石墨质3个类别的耐火材料。碳质耐火材料具有较好的导热性、高温体积稳定性及耐化学侵蚀性，虽然碳质耐火材料在一定温度条件下也和空气、二氧化碳、水蒸汽发生氧化反应，在较高温度下也会受铁水及碱金属的侵蚀，但腐蚀速度较低。碳质耐火材料在耐火材料分类中通常称为“炭块”或“炭砖”，两者无本质区别，一般情况下是大尺寸产品称“块”，小尺寸产品称“砖”。但大尺寸和小尺寸并无明确界限。
20世纪50年代以前，世界上大多数高炉的炉衬采用粘土砖砌筑，由于粘土砖很容易受到碱金属盐类的侵蚀，即使在较低温度下也能发生化学反应，因此高炉投入运行后，在化学反应的影响下，粘土砖的荷重软化温度和耐火度不断下降，导致粘土砖在冶炼过程中逐渐被熔蚀或砌体产生裂纹，所以采用粘土砖砌筑的高炉寿命较短，有时引发炉壁、炉缸或炉底烧穿事故。
20世纪50年代以后，炼铁高炉的炉底和炉缸大量使用碳质耐火材料，有的高炉炉腰、炉腹及下炉身也使用碳质耐火材料，采用碳质耐火材料以后，高炉炉役明显延长，很少发生炉底或炉缸烧穿事故。但是，随着高炉大型化和强化冶炼技术的采用，炉衬耐火材料的工作条件越来越恶化，因此对炉衬耐火材料提出更高的要求。70年代末，各国研制了多种新型碳质耐火材料用于高炉的各个部位，如高密度炭块、微孔炭块、半石墨化质炭块、石墨块、半石墨质-碳化硅块、高温模压炭块等，这些新型碳块（砖）各有各的优点和适用范围。
耐火材料厂家生产的耐火砖保温砖高铝砖粘土砖有哪几个重要标准才算是合格的呢？ 耐火材料质量衡量标准主要有以下几个重要方面来衡量的，下面由小编给您详细说下：耐火材料的品质。耐火材料的品质不以优劣而区分，耐火材料的选择标准是以特定的环境、特殊部位的适用性为前提，辅以经济型、可选择性等方面的因素来确定的。特定的耐火材料品质，需要以具体的判定项目和明确技术数据给与界定。这些项目可以是GB/T或者YB/T序号内的国标或行标项目，也可以是业主和供应商双方特殊约定的内容。 耐火材料的检验：耐火材料的质量标准对应于具体的检验方法。如上所述，可以是GB/T或YB/T 国标或行标，可以是业主和供应商的特殊约定内容。 耐火材料验收。在筑炉过程中，耐火材料作为一种特殊工程材料，在验收时有其特殊的要求。通常包括以下几个方面： (1)品质检查。运至工程目的地的耐火材料及其制品，必须附带有耐火材料生产厂出具的产品出厂合格证。证明书上注明牌号，砖号和甲乙双方约定的有关技术指标自检结果。有条件的，或重要耐火材料应先入库，甲方按照约定进行抽样检查； （2）外观检查。包括三方面内容： ①根据双方约定，对运至工程目的地的定型耐火材料进行外观缺棱缺角的抽样检查； ②根据双方约定，对运至工程目的地的定型耐火材进行外裂纹和内裂纹的抽样检查； ③外观基本尺寸检查。 （3）数量检查。对照合约，对牌号和数量进行检查。 （4）运至工程目的地的不定型耐火材料，除了应符合1条所规定的内容外，还需提供这种不定型耐火材料的施工要领或使用说明书； （5）其他双方合约所确定的检查内容。 君道（河南）新材料有限公司拥有先进的全自动化控制高温隧道窑，专业的科研配料人员，有着多年专业施工经验的技术团队为您提供一对一技术指导，专业的质量检测人员严把每项生产关卡，公司始终认为高质量产品优质的服务才是你我合作的前提，我司目前具有生产国内外各种窑炉所需的中、定型及不定型耐火材料的能力。 公司全体领导员工欢迎各位顾客朋友来我厂区进行实地考察洽谈合作事宜。
AOD炉耐火材料的选择及炉衬设计 唐山不锈钢有限责任公司(简称唐钢)不锈钢生产线于2008年9月19日正式投产。其工艺路线为：脱磷转炉(铁水低温脱磷)→AOD精炼炉→LF炉→连铸机；或：脱磷转炉(铁水低温脱磷)→A0D精炼炉→VOD 真空精炼炉→LF炉→连铸机。其主要设备有100t的脱磷转炉1座，110t氩氧脱碳转炉1座，110t真空吹氧脱碳炉1座，110t钢包精炼炉1座，不锈钢板坯连铸机1台，年产合格不锈钢板坯60万t。下面简单介绍AOD炉冶炼用耐火材料的选取及炉衬设计过程。 1 AOD炉冶炼的特点． 1.1 炉温高，冶炼周期长，温度变化大 有研究表明[1]，当熔池温度在1700℃以上时，温度每提高50℃，炉衬耐火材料的侵蚀速度就提高1倍。AOD炉冶炼不锈钢时，脱碳期熔池温度高达1750℃以上，且不锈钢冶炼周期较长，炉衬耐火材料在高温下的工作时问也相应较长，加快了耐火材料侵蚀速度。由于生产是间歇式的，在出钢后等待装入半钢水(即脱磷铁水)期间，炉衬温度会下降至1300℃左右，此时，风枪环缝管依然吹入常温的保护性气体，使周围炉衬耐火材料温度进一步急降至850℃以下；冶炼过程中，风口区吹入的氧气混合气体会与钢水中的元素发生放热反应，造成风口局部炉衬温度较高，而其他区域的炉衬温度相对较低；由于在不锈钢精炼期间，需要向熔池内加入大量的冷料，所以会在较短时间内造成渣线部位炉衬温度的急剧下降。上述几种急冷急热的状况，极易造成耐火材料的剥落，影响炉衬寿命。 1.2 熔渣的侵蚀 在AOD炉精炼过程中，炉内熔渣碱度的波动范围很大，在1.0～3.0之间。进入还原期时，大量还原硅铁的加入使渣中SiO含量突然升高，尽管配加了一定量的石灰，但炉渣碱度还是仅约为1.2，在惰性气体的搅拌下，渣中的SiO会与碱性耐火材料炉衬中的MgO和CaO发生反应，生成低熔点的钙镁橄榄石CMS 和镁蔷薇辉石C3MS2，同时破坏了方镁石之间的结合。而这些低熔物在AOD精炼期间会发生软化和脱落，从而使炉衬寿命降低。
高炉本体耐火材料1、高炉内型简介 高炉炉体自上而下依次为： 炉吼： <400℃ 炉身： 400-1100℃ 炉腰： 1100-1200℃ 炉腹： 1200-1450℃ 炉缸、炉底：1450-1600℃
2、炉料在炉内分布 主要特征：焦与矿交替分布层状，皆为固体 状态 主要反应：矿石间接还原，硫酸盐分解。 主要特征：矿石呈软熔状，对煤气阻力大。 主要反应：矿石的直接还原、渗碳和交谈的 气化反应。 主要特征：焦炭下降，其间夹杂渣铁液滴。 主要反应：非铁元素还原、脱硫、渗碳、 焦炭的气化反应。 主要特征：焦炭作回旋运动。 主要反应：鼓风中的氧和蒸汽与焦炭及喷入 的辅助燃料发生燃烧反应。 主要特征：渣铁相对静止，并暂存于此。 主要反应：最终的渣铁反应。 固相区（块状带）：固体料软熔前所分布的区域。 软融区（软融带）：炉料从开始软化到融化所占的区域。 滴落区（低落带）：渣铁全部融化低落，穿过焦炭层下到炉缸的区域。回旋区（燃烧带）：风口前燃料燃烧的区域。 炉缸区（渣铁带）：形成最终渣、铁的区域。
3、高炉炉衬用耐火材料的使用条件： 高炉用耐火材料，必须对炉内的反应保持物理和化学上的稳定，应达到以下要求： （1）在高温下不软化、不熔化、不挥发； （2）应具有能在高温、高压条件下保持炉体结构完整的强度； （3）耐热冲击，耐磨损； （4）具有对铁水、炉渣和炉内煤气等的化学稳定性； （5）具有适当的导热率，同时又不影响冷却效果。 砌筑的炉衬材料应该具有较低的气孔率，较高的机械强度，能够抵抗炉料和上升气流的磨损，同时还应具有良好的抗碱金属侵蚀性，并且要求材料中的氧化铁含量要低，避免与上升的CO发生氧化还原反应。
熔炼炉炉衬筑炉工艺 炉衬的高温性能主要取决于所用耐火材料的物理、化学性能及矿物组成,在原辅材料选定的前提下,烧结工艺是使炉衬获得良好显微组织结构以充分发挥其耐高温性能的的关键工序。炉衬烧结的致密化程度与耐火材料的化学组成、粒度配比、烧结工艺和烧结温度等因素有关。 筑炉工艺: 1.筑炉时去掉云母纸。 2.对筑炉用水晶石英砂进行如下处理: 2.1.手选:主要去除块状物及其它杂质 2.2.磁选:必须完全去除磁性杂质 2.3千式捣打料:必须进行缓慢烘干处理,烘干温度为200℃-300℃,保温4小时以上。 3.粘结剂的选用:用硼酐(B203)代替硼酸(H3BO3)作粘结剂,加入量为1.19%=1.5%。 4.筑炉材料的选用及配比: 4.1.筑炉材料的选用:应注意,不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感应炉炉衬材料,重要的是石英晶粒大小,晶粒越粗大,晶格缺陷越少越好,(如水晶石英砂SiO2纯度高,外表洁白、透明。)炉子容量越大,对晶粒的要求越高 4.2.配比:炉衬用石英砂配比:6-8目10%-15%,10-20目25%-30%,20-40目25% 30%,270目25%-30%。 5.炉衬的打结:炉衬打结质量好坏直接关系到烧结质量。打结时砂粒粒度分布均匀不会产生偏析,打结后的砂层致密度高,烧结后产生裂纹的几率下降,有利于提高感应炉炉衬使用寿命。 5.1干式打结炉衬(以2t无芯感应炉为例):线圈绝缘胶泥的应用:2t无芯感应炉的感应圈涂覆有绝缘胶泥层。与感应路通常使用的绝缘材料云母、玻璃丝布等相比,使用线圈绝缘胶泥有如下好处第一,烘干后,厚度为8-15mm的线圈绝缘胶泥层具有良好的绝缘性能,完全可代替云母和玻璃丝布,充当线圈和炉衬之间的绝缘保护层;胶泥材料的导热系数较高,不必担心相对较厚的胶泥层会影响热面炉衬的三层结。第二,胶泥层位于线圈和保温层之间,正常情况下,环境温度很低(<300℃,偶尔有金属液接近其表面时胶泥层会释放出少量残余的水分,使绝缘电阻降低,系统提供早期报警。第三,利用胶泥本身高于1800℃的耐火度,当偶尔有金属液滲漏到其表面时,胶泥能给线圈提供一层保护屏障,当出现报警时,胶泥层可提供一定的事故处理时间。第四,对带有底顶出式的炉子而言,将胶泥制作成带有锥度的形状,避免了炉衬与线圈的摩擦,同时利用其强度对线圈进行固定,避免了线圈在使用和建、拆炉过程中的变形,延长了线圈的使用寿命。第五,线闘与胶泥层作为炉子的永火衬,虽一次性费用高,施工周期长,但其使用寿命可以与线圈相同,也可进行局部修补,因此就整体而言降低了筑炉成本。干式打结炉衬前,首先在炉子线圈绝缘层内铺设一层石棉板和一层玻璃丝布,铺设时除手工平整压实各层材料外,还要用弹簧圈上下绷紧,捣固石英砂时,自上而下。 5.2.打结炉底:炉底厚约280mm,分四次填砂,人工打结时防止各处密度不均,烘烤与烧结后的炉衬不致密。因此,必须严格控制加料厚度,一般填砂厚度不大于100m/每次,炉壁控制在60mm以内,多人分班操作,每班4-6人,每次打结30分钟换人,围绕炉子缓慢旋转换位,用力均匀,以免造成密度不均。
本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修改的，以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在基本掌握高炉冶炼的知识之后再次整理的，比上次更具有系统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望本文对你有所帮助。 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档：
一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直 接还原法、熔融还原法等，其原 理是矿石在特定的气氛中（还原 物质CO、H2、C；适宜温度等） 通过物化反应获取还原后的生 铁。生铁除了少部分用于铸造外， 绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要 方法，钢铁生产中的重要环节。 这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降
钢铁厂都需要哪些耐火材料那？金京窑业给您详细的分析一下。其实耐火材料可以有许多分类方法，其中没有一种是令人满意的。从化学观点来看，耐火材料和一般物质一样分为三类：酸性、碱性和中性。理论上，酸性耐火材料不能应用于碱性炉渣，碱性气体或烟气，而在上述碱性介质中，最好应用碱性耐火材料。 实际上，由于各种原因，这些规则不断地被打破。因而，长期以来化学分类只是学术上的，对于指导实际应用没有多少价值。而且真正意义上的中性耐火材料是否存在也值得怀疑。通过用途来分类是相当广泛采用的方法，如高炉耐火材料或氧气炼钢耐火材料等等。 那么钢铁厂所使用的耐火材料又是哪一类呢？
高炉耐火材料按其使用部位分为三部分：出铁场用耐火材料，炉体用耐火材料，热风炉及附属设备用耐火材料。 耐火材料是应用于钢铁工业中的重要材料，它主要应用在炼钢炉、炼铁炉的内衬，承装和运输金属及炉渣的钢包的内衬，下道工序加热钢坯的炉子内衬，以及传导热气的烟道和高炉炉身的内衬。因此，简单地说，我们可以把它视作结构材料，它们可以承受的温度为260-1760℃。 一、耐火材料特性 1.黏土砖的强度：
黏土砖的特点是抗压强度高，可以承受较大的外力。反映砖承重外力的能力叫做强度；而反映强度大小称为强度等级。一个建筑物选用哪一个强度等级的砖，应由设计单位通过计算确定。 2.质量等级： a.根据抗压强度分为MU30,MU25,MU20,MU15,MU10五个强度等级。 b.依据尺寸偏差，外观质量，泛霜和石灰爆裂分为优等品（A），一等品（B），合格品（C）三个质量等级。 3.黏土砖的吸水率： 黏土砖都有一定的吸水性，能吸附一定量的水分，吸水的多少可以用吸水率来表示。吸水率一般允许在8%—10%的范围内。 4.黏土砖的抗冻性： 是指砖抵抗冻害的能力。抗冻性由实验作出。 5.黏土砖的外观质量： 普通黏土砖的外形应该平整、方正。外观无明显弯曲、缺楞、掉角、裂缝等缺陷，敲击时发出清脆的金属声，色泽均匀一致。 以上就是钢铁厂用耐火材料的相关内容，希望可以帮到大家，感谢您的阅读！
中频炉炉衬耐火材料的选择 河北恒远电炉是中频炉专业制造企业，对于制造中频炉的过程，恒远注重每一个生产环节。比如，中频电源功率、频率、电压的选择，炉体几何尺寸的标准度与感应线圈的匝数都必须按照客户的需求来进行匹配。尤其是对中频炉炉衬耐火材料的选择必须具备以下特点： 1.在足够的温度下，不变形、不融化的性能 2.能在高温下具有必需的结构强度，而且不产生软化变形 3.在高温下必需体积稳定，不致于膨胀和收缩导致裂纹 4.温度急剧变化或受热不均匀时，不致于破裂和剥落 5.能抵抗金属溶液、炉渣及炉气等的化学侵蚀作用 根据客户的不同需求，我们对于耐火材料的选用也不同，主要分为以下几种耐火材料： 酸性耐火材料 酸性炉衬材料，采用高纯微晶石英砂、粉，加入高温烧结剂和矿化剂混合而成的干振料，严格控制粒度和烧结剂的加入量，所以不管用各种打结方法均可获得致密的炉衬。该产品主要用于铸造厂的灰铁、球铁、碳钢的融化过程中，又适合持续高温环境，还可以用于钛合金和高温有色金属的熔炼。 中性炉衬材料 中性炉衬材料是以刚玉砂、粉，加入铝镁尖晶石粉和烧结剂等混合而成的干捣料。其粒度分布符合最大堆积密度理论，所以通过各种打结方法均可获得致密均匀的炉衬，主要用于各种合金钢、碳钢、不锈钢等，此材料具有良好的热震稳定性、体积稳定性和较高的高温强度，并在正常使用时保持背衬有一定的松散层。 碱性炉衬材料 碱性炉衬材料采用电熔或高纯镁砂、粉，加入铝镁尖晶石粉和烧结剂等混合而成的干捣料。其粒度分布符合最大堆积密度理论，所以通过各种打结方法均可获得致密均匀升温炉衬，主要用于各种高合金钢、碳钢、高锰钢、工具钢、不锈钢等，该材料具有高耐火度和高温强度，并在正常使用时保持背衬有一定的松散层。 无芯感应炉的耐火材料由于矿化剂的作用，通过首次烘炉烧结后a-磷石英转化率高，所以烘炉时间短，具有较高的体积稳定性、热震稳定性和高温强度，在正常使用是背衬保持一定的松散性。 中频炉炉耐火材料的毁损机理 炉衬耐火材料的毁损主要是熔融金属、金属氧化物、熔渣的浸透和温度应力的作用造成的。无心感应炉的炉衬较薄，所以衬体中存在着很大的温度梯度，极易导致炉衬开裂和剥落。当熔融金属、氧化物或熔渣沿着衬体的裂纹或气孔渗透到纵深内部时，则发生以下三种情况：1）熔融金属发生氧化、还原或生成低熔点物质，致使衬体遭到侵蚀或产生龟裂、剥落。2）熔融金属和耐火材料发生氧化反应，并伴随着体积膨胀，造成衬体膨胀而塌落。 3）强碱性的熔融金属或熔渣，流动性很好，对衬体的冲刷侵蚀较为严重。 紫铜为铜合金中渗透性较强的一种，其熔点为1083℃。熔炼时，熔融金属向衬体内部渗透，发生氧化并伴随着体积膨胀。当铜氧化为Cu2O时，体积增大0.64倍，氧化成CuO时，体积增大0.75倍。由于铜的氧化，造成炉衬材料的体积变化，致使衬体材料的组织结构产生龟裂，甚至发生剥落。由于炉内金属铜液，温度高达1250℃以上，粘度与水近似，故其流动性和渗透性都很强，极易渗透到衬体中，经过反复的冷热体积变化，使衬体产生破裂，特别是在温度发生突变时，易造成衬体崩塌。 中频电炉炉衬用耐火材料 酸性、中性、碱性耐火材料广泛应用在无芯中频炉、有芯感应炉中，作为中频炉耐火材料用以熔化灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁及铸铁合金，熔化碳钢、合金钢、高锰钢、
高炉用耐火材料的发展与应用 摘要：高炉设计中要根据容积大小和不同部位的使用性能要求，合理地选用耐火材料。在研究高炉长寿技术中，高炉内衬用耐火材料是高炉寿命的决定因素。本文以高炉的耐火材料的使用为出发点，介绍高炉用耐火材料应用与发展。 关键词：高炉耐火材料合理选用发展与应用 Abstract：In the design of blast furnace，it is necessary to choose refractory reasonably according to the blast furnace volume as well as special requirements of service properties in different blast furnace regions．In the study of technology of long life of blast furnace, blast furnace refractory for the lining of blast furnace life is the determinant. The blast furnace lining damage mechanism as the starting point, introduces the application and development of refractory for blast furnace. Key words：blast furnace；refractory；reasonable choice 耐火材料的使用性能是影响高炉寿命很重要的一个因素。20世纪80年代以前，国内高炉炉衬一般采用高铝砖、粘土砖和普通炭砖砌筑，寿命很短。当时对高炉耐火材料使用性能的研究很少，因为产品标准中只有几项常规指标，如炭砖的灰分、抗压强度、气孔率、体积密度，高铝砖的抗压强度、气孔率、体积密度、耐火度、荷重软化点、AlO3含量、Fe2O3含量等。这些常规指标不能反映生产过程中高炉炉衬的实际工作状态，因而这些指标的高低与高炉寿命的关系并不密切。随着钢铁生产的高速发展，我国高炉炉衬用耐火材料取得了很大的进步，在生产技术、产品品种、质量水平方面，正逐步追赶世界先进水平，取代某些进口产品。延长高炉寿命是我国冶金工业的重要技术政策，炼铁和耐火材料工作者为此做出了很大的努力，并取得了显著的成效。 高炉用的耐火材料主要包括炭砖和硅铝质耐火材料等。高炉炭砖有半石墨炭砖、微孔炭砖、超微孔炭砖、石墨砖和模压小炭砖等。 国外、国内各牌号炭砖目前国内高炉陶瓷杯用砖有复合棕刚玉砖、刚玉莫来石砖、塑性相结合棕刚玉砖、微孔刚玉砖、法国陶瓷杯砖(浇注块)等5种，复合棕刚玉砖的抗碱性较差，一般大型高炉已不采用。陶瓷杯炉缸结构是法国首先开发的，是一种不经高温烧成的浇注块，其主要优点抗碱性优良，抗炉渣侵蚀性较好，抗铁水熔蚀性很好，是微气孔砖，适用于炉
高炉本体常见问题剖析及解决方法 王道久马钢合肥公司炼铁厂 摘要：对我3#高炉主体各部位耐火材料选材及其使用过程中损毁现象进行了分析，列出了高炉压入材料的性能指标和应用范围，并就高炉本体常见问题提出了3种解决方案，在实际应用中取得了较好的效果。 关键词：3#高炉本体；耐火材料；解决方案 现代高炉内衬是由各种耐火材料砌体砌筑成为一个密闭的整体，经过一段时间生产运行后，在高风温和强化冶炼情形下，耐火材料内衬在热状态环境中，难免受热应力、气流冲刷等因素的影响，而使内衬受热变形、开裂和收缩，出现贯通裂纹，炉渣和煤气随缝隙逐渐向炉壳处渗透和冲刷，由此使高炉填料层和喷涂层逐渐被破坏，使得高炉炉壳温度过高，炉壳发红，热量损失过大。高炉在生产过程中出现煤气向炉壳外泄漏，恶化了生产环境，威胁生产人员的安全，甚至发生因炉壳内压过大造成炉壳撕裂的事故。目前2#高炉炉壳渣口左上方炉壳开裂严重，煤气泄漏严重，严重威胁着生产人员的安全, 针对上述问题，目前冶金行业提出了高炉灌浆维修的设想，即利用高炉生产过程的短时休风机会，针对高炉的外部结构，对生产过程中产生煤气泄露、炉壳过热和发红部位进行系统的压力灌浆处理，通过压人材料填充被损的部位和封闭缝隙通道，使耐火材料内衬重新成为一个密闭的整体，阻塞热气流对炉壳的直接传导和向炉外泄漏，保证高炉正常工作。经过几年实践，这一举措得到了广大炼铁同行的首肯，为高炉的稳产、高产、降低热能耗以及保证高炉的正常生产提供了保证。 1 高炉主体 1．1耐热基墩 高炉耐热基墩主要承载整个高炉耐火材料内衬的重量，其区域由高炉混凝土基座至水冷管下表面，其内部结构形式为耐热混凝土，外部结构形式为高炉炉壳+相应厚的碳质填料层+耐火黏土砖+耐热混凝土。生产过程中承受的温度(50～60℃)影响不大，主要维修原因为浇注、砌筑材料的收缩形成气流通道引起的煤气泄漏。 1．2炉底和炉缸 高炉炉底水冷管至陶瓷杯底部属炉底区域，炉底和炉缸是高炉的重要部位，炉龄的长短主要取决于这两个部位的使用寿命。因此，近代高炉在此部位均采用炭砖+陶瓷杯的混合结构，炉底下部全部使用炭砖，上部靠周边冷却壁砌筑环形炭砖，炉缸部位也采用炭砖砌筑，在炉底中央和炭砖内侧砌筑陶瓷质材料的陶瓷杯。大、中型高炉常用炭砖炉底，内部炭砖用碳质泥浆砌筑，外部结构形式为炉壳、冷却壁和碳质捣打料层与炭砖相连，炉壳与冷却壁之间由填料层(也有用压浆料层)填充。高炉炉缸区域从炉底炭砖表面至风口组合砖下缘，主要工作特征是盛装高炉生产时不断产生的铁水和铁渣，是高炉的关键部位和高温区域，炉龄的长短主要取决于此部位的使用寿命。其结构形式为：内部由刚玉等陶瓷组合砖砌筑成杯体，杯体外由炭砖、渣口组合砖、铁口组合砖和风口组合砖环砌筑而成的炉缸，外部由炉壳、冷却壁和炭砖组成，炉壳与冷却壁之间用填料层(也有用压入料或自流浇注料)填充，炭砖与冷却壁和陶瓷杯之间的间隙用碳质捣打料填充。该区域内部组合砖在高炉生产过程中受温度、渣、铁水冲刷和化学侵蚀等影响，外部则出现各类材料的收缩，造成煤气泄露，也有冷却壁循环水泄露使循环水被封闭，造成冷却壁循环水水温过高，导致炉壳表面温度过高 以及局部炉壳过热发红和变形现象，经常被迫采用外喷水冷却补救。 小型高炉炉底内部采用高铝砖或高铝砖与黏土砖混合炉底，外部结构形式与大、中型高炉相似。采用该结构形式目的是利用炭砖热传导性能好的特点，加强炉底冷却散热，将铁水
高炉各部位耐火材料的选择 （1）炉缸 炉缸的主要作用之一是安全地容纳铁水，炉缸耐火材料在温度大于1500℃时，必须保持足够的稳定。因而炉缸炉底部位要选用抗铁水渗透、熔蚀性好、抗碱金属侵蚀、导热性好的炭砖，可用热压小块碳砖取代大块碳砖，或在碳砖上面砌筑陶瓷环，陶瓷杯材料主要技术性能碱表1。另外，半石墨产品已经用于炉缸、炉墙。半石墨砖具有较强的应力吸收特性和较高的导热性，可以大大减少耐火材料炉衬的径向温度梯度。 表1 陶瓷杯耐火材料主要物理性能 型的陶瓷杯结构，炉底碳砖上砌莫来石砖，炉缸侧壁砌筑刚玉质大型预制块或塞隆结合刚玉砖，炉缸砌筑优质碳砖或微孔碳砖；炉底、炉缸耐火材料主要采用大块碳砖，石墨碳化硅砖和大块碳砖的主要技术性能见表2.关键部位采用微孔或超微孔碳砖，炉底碳砖上砌1~2层陶瓷砖。 表2 普通大块碳砖和石墨碳化硅主要技术性能 风口区和炉腹是高炉内温度最高的区域。风口前产生的高温煤气以很高的速度上升，其温度在1600℃以上。1450~1550℃的高温铁水和炉渣经炉腹流向炉缸，各种冶金反应在这个区域剧烈进行，这个区域要求耐火材料耐高温、耐炉渣的侵蚀、抗碱性好、抗二氧化 碳和水的氧化。用于这个部位的耐火材料有：刚玉砖、铝碳砖、热压半石墨碳砖、SiC砖、Si 3N 4 结合SiC砖、Sialon结合SiC砖、Sialon 结合刚玉砖。现在SiC系列砖表现出了较长的使用寿命。
（3）炉腰和炉身下部 炉腰的炉身下部是高炉软熔带根部所在位置，这里温度高，但形不成渣皮或形不成稳定的渣皮“自我保护”。耐火材料经受剧烈的温度波动、初成渣的侵蚀、碱金属、锌的侵蚀、高温煤气流的冲刷、下降炉料的磨损、二氧化碳、水的氧化、一氧化碳的侵蚀等，要求耐火材料热震稳定性好、耐高温、抗碱性好、抗胡渣侵蚀能力强、抗氧化、耐磨、导热性号。曾用于该部位耐火材料有高铝砖、刚 玉砖、铝碳砖、SiC砖、Si 3N 4 结合SiC砖、Sialon结合SiS砖、热压石墨碳砖、半石墨碳-碳化硅砖、Sialon结合刚玉砖等。迄今为 止，还没有找到一种完全能够满足这个部位工作条件的耐火材料。目前这个部位所以能持续工作十年以上，主要是靠控制边沿气流和 强化冷却。相对来说，铝碳砖、SiC砖、Si 3N 4 结合SiC砖、Sialon结合SiS砖、Sialon结合刚玉砖等有较好的使用效果。如果能保证 足够强的冷却系统配置，采用石墨砖也是应用趋势。炉腹、炉腰和炉身下部用耐火材料的主要技术性能见表3. 炉身中部的温度较炉身下部低，一般选择高铝砖、刚玉砖和碳化硅。炉身上部温度较低，耐火材料主要受到炉料的磨损和冲击，上升煤气流的冲刷以及碱金属、锌和碳沉积的侵蚀。这个部位要求耐火材料耐磨、抗碱性能好以及拥有较好的热震稳定性。选用的耐火材料有粘土砖、高铝砖、硅线石砖、刚玉砖，国外也有用SiC砖和浇注料的。现在一些大高炉炉身上部有采用冷却壁来代替耐火砖的趋势。 日本新日铁在高炉上的实验表明：SiC砖用于炉身下部，其蚀损速度最慢。炉身中、下部铝碳砖的热导率、抗碱性、透气性及抗压强度仅次于SiC砖，优于其他耐火材料，而抗氧化性、抗热震性及抗铁水熔蚀性比SiC砖好。炉身上部及炉喉部，破损调查证明：高铝砖和粘土砖抗碱性很差，而且抗渣性、导热性、热震稳定性均很差，不适合高炉。 目前，宝钢运行的4座高炉中，1号和2号高炉均为大修后的第二代。每座高炉的建设或大修改造设计都曾对使用寿命提出过不同的要求：1~3号高炉设计时分别提出了8、10、12年的一代炉龄寿命目标；到1号高炉大修时则提出12~15年；在4年高炉建设和2号高炉大修时又提高到18~20年。一代炉龄的单位炉容产量目标从目前的×104t/m3提高到×104t/m3以上，达到世界先进水平。为实现
混铁炉耐火材料炉衬蚀损的调查与分析 徐国涛徐静波杜鹤桂 摘要进行了600t混铁炉的耐火材料蚀损调查与分析,认为 Al2O3-SiC-C砖的蚀损出铁口以亚铁渣氧化熔蚀为主,前墙以渣蚀渗透这主。 关键词混铁炉耐火材料蚀损 INVESTIGATION AND ANALYSIS ON WRECKAGE OF REFRACTORY LINING IN HOT METAL MIXER Xu Guotao XuJingbo Wuhan Iron & Steel Corp. Du Hegui Northeastern University Synopsis Causes for wreckimg of the refractory lining in 600 ton hot metal mixer have been investigated and analyzed. Results show that the wrecckage of Al2O3-SiC-C bricks used in the lining of taphole is primarily due to oxidation-melting of FeO slag and wrecking of bricks in the front wall is out of the slag penetration reaction. Keywords Hot metal mixer refractroy wreck 1 前言 混铁炉的功能在于混匀铁水,均温提质。目前,国内武钢、首钢、太钢、包钢、重钢等厂由于各种原因,仍然使用600t混铁炉,其使用寿命在1～2年,维修任务比较频繁,成本也较高。由于不定时的高温回炉钢水的影响,以及KR法脱硫后铁水的温度变化难以控制,造成混铁炉的温度波动较大,炉衬的热应力破坏严重,加之高炉渣碱度为1.0～1.03左右,酸性渣对耐火材料的侵蚀较大,总体上讲混铁炉寿命较低。实际操作中,常通过修补料修补出铁口及炉底,但因粘附能力差,砖衬变质层氧化而形成裂纹,造成粘附层易起拱上浮,效果差,材料消耗量大,生产成本增高。为了弄清混铁炉内耐火材料的侵蚀状况,在武钢二炼钢厂600t混铁炉2号炉大修期间,对炉衬的蚀损进行了调查,分析了残砖的结构与性能,以探讨其侵蚀机理,改进耐火材料的品质及砌筑维护工艺水平,以提高混铁炉的使用寿命与工作效率。 2 混铁炉残砖状况及分析 混铁炉内砌砖大致可分为工作层与保温层,蚀损取样主要在工作层。 炉顶为高铝砖干砌;出铁口使用了镁砖及Al2O3-SiC-C砖,湿砌;前墙
炉子炉衬用耐火材料 一、炉子炉衬耐火材料的选择必须具备以下特点：1、在足够的温度下，不变形、不融化的性能2、能在高温下具有必需的结构强度，而且不产生软化变形3、在高温下必需体积稳定，不致于膨胀和收缩导致裂纹4、温度急剧变化或受热不均匀时，不致于破裂和剥落5、能抵抗金属溶液、炉渣及炉气等的化学侵蚀作用根据客户的不同需求，我们对于耐火材料的选用也不同，主要分为以下几种耐火材料：酸性耐火材料酸性炉衬材料，采用高纯微晶石英砂、粉，加入高温烧结剂和矿化剂混合而成的干振料，严格控制粒度和烧结剂的加入量，所以不管用各种打结方法均可获得致密的炉衬。该产品主要用于铸造厂的灰铁、球铁、碳钢的融化过程中，又适合持续高温环境，还可以用于钛合金和高温有色金属的熔炼。中性炉衬材料中性炉衬材料是以刚玉砂、粉，加入铝镁尖晶石粉和烧结剂等混合而成的干捣料。其粒度分布符合最大堆积密度理论，所以通过各种打结方法均可获得致密均匀的炉衬，主要用于各种合金钢、碳钢、不锈钢等，此材料具有良好的热震稳定性、体积稳定性和较高的高温强度，并在正常使用时保持背衬有一定的松散层。碱性炉衬材料碱性炉衬材料采用电熔或高纯镁砂、粉，加入铝镁尖晶石粉和烧结剂等混合而成的干捣料。其粒度分布符合最大堆积密度理论，所以通过各种打结方法均可获得致密均匀升温炉衬，主要用于各种高合金钢、碳钢、高锰钢、工
具钢、不锈钢等，该材料具有高耐火度和高温强度，并在正常使用时保持背衬有一定的松散层。 无芯感应炉的耐火材料由于矿化剂的作用，通过首次烘炉烧结后a-磷石英转化率高，所以烘炉时间短，具有较高的体积稳定性、热震稳定性和高温强度，在正常使用是背衬保持一定的松散性。 二、炉子炉衬耐火材料的毁损机理炉衬耐火材料的毁损主要是熔融金属、金属氧化物、熔渣的浸透和温度应力的作用造成的。无心感应炉的炉衬较薄，所以衬体中存在着很大的温度梯度，极易导致炉衬开裂和剥落。当熔融金属、氧化物或熔渣沿着衬体的裂纹或气孔渗透到纵深内部时，则发生以下三种情况： 1、熔融金属发生氧化、还原或生成低熔点物质，致使衬体遭到侵蚀或产生龟裂、剥落。 2、熔融金属和耐火材料发生氧化反应，并伴随着体积膨胀，造成衬体膨胀而塌落。 3、强碱性的熔融金属或熔渣，流动性很好，对衬体的冲刷侵蚀较为严重。中频感应炉是由铜管绕制成的感应线圈在炉膛外侧，金属炉料装在炉膛内，当交变电流通过感应线圈时，先圈内产生交变磁通，通过闭合的金属炉料，在炉料表面一定深度内产生感应电流，使炉料发热熔化。而炉膛内衬用耐火材料筑成，要求耐侵蚀性好，抗剥落，不产生裂纹，使用寿命长。
高炉用耐火材料的发展历史与现状 摘要：介绍了我国高炉用耐火材料的历史进程，以及高炉大型化的建设状况，重点介绍了高炉各部位用耐 火材料情况，我国大型高炉耐火材料应用发展情况，高炉耐火材料的合理选用。 关键词：高炉衬火材料历史与现状 1 前言 实现高炉长寿化、大型化是炼铁工业的重要目标。随着我国钢铁冶金行业节能降耗和节能减排工作的不断深化和强力推进, 开发适应高炉长寿用耐火材料是亟待解决的问题。高炉长寿是系统工程, 高炉本体用耐火材料在其中发挥着重要作用, 如何提高和改进其使用性能, 是科技工作者广为关注的问题。 2 高炉用耐火材料的发展历史 高炉本体用耐火材料经历了从氧化物到氧化物-非氧化物复合的历程: 氧化物是从高铝矾土到刚玉-莫来石和刚玉等系列产品演变的过程; 非氧化物复合材料是从Al2O3 - C、Al2O3 - SiC、Al2O3 - SiC- Si(刚玉塑性相复合材料)等复合材料到Si3N4 - Al2O3 - Si3N4、Al2O3 -Si3N4-SiC-Si等演变的过程。其中, SiAlON-Al2O3已由棕刚玉为基体演变为以板状刚玉为基体的新型SiAlON-Al2O3制品。近几年, 我国拥有自主知识产权的廉价且可大规模生产的 Si3N4 和氮化硅铁原料的出现, 加速了Al2O3-Si3N4、Al2O3-Si3N4- SiC-Si等新一代产品的发展。这类产品的显著特点是不需要繁杂的氮化烧成设备, 同时克服了氮化烧成产品不易生产大型或超大型产品的困难, 目前已成功试用于国3000m3以上的大型高炉上。而且采用 Si3N4原料生产的刚玉-莫来石系高炉喷补料, 以及用Si3N4或氮化硅铁原料生产的高炉炮泥, 均在大型高炉上取得了很好的使用效果。 3 国内外高炉大型化建设状况 截止到2010 年，全国重点钢铁企业共有1 000m3以上高炉206 座，其中4 000 m3以上高炉14 座，3 000～3 999 m3以上高炉19 座，2 000～2 999 m3高炉57 座，1 000～1 999 m3高炉116 座。宝钢4966m3高炉、曹妃甸5 500 m3、沙钢5 800 m3高炉的投产，标志着我国在世界特大型高炉领域占据了一席之地。目前世界上正常运行的5 500 m3以上高炉共14座。 4 高炉用耐火材料质量水平及要求 4.1 炉腹、炉身和炉腰用砖 炉腹、炉腰和炉身中下部，炉衬的工作条件相近，主要侵蚀原因是炉渣侵蚀、碱金属侵蚀、炉料和渣铁的冲刷、磨损等。这些部位的炉衬发展趋势是，主要靠强化冷却形成渣壁保持正常生产，砖衬仅留有很薄的镶砖，耐火材料的用量很小。比较典型的设计如武钢1号高炉的铜冷却壁薄炉衬结构。这一区域选用耐火砖的原则是，抗炉渣侵蚀性能好，抗碱性较好，导热系数较高，强度要高。在成渣带以下可选用Si3N4结合SiC砖、赛隆结合刚玉砖或赛隆结合SiC砖。炉身中部无渣区可选用烧成微孔铝炭砖。炉身上部可用磷酸浸渍粘土砖。这几种砖的强度很高，抗碱侵蚀性和抗炉渣侵蚀性很好，导热系数也高，适用于砌筑炉身到炉腹区域。上述几种耐火材料国内都已能生产，一般不需要用进口产品。 4.2 炉底、炉缸用耐火材料 国内外高炉调查研究表明，绝大多数高炉是因为炉底、炉缸侵蚀严重而被迫停炉，因此，高炉设计非常重视炉底、炉缸设计的合理性，基本措施包括三个方面：一是增加死铁层深度，
中频炉炉衬用耐火材料—炉料 炉子也就是我们书面语说的中频炉，关于中频炉炉衬用耐火材料是很有讲究的，他不仅牵扯到炉龄，还必须保证练的钢种，这些在给客户介绍的时候都必须了解清楚。炉衬用耐火材料分为：酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。以及炉子炉衬耐火材料的毁损机理，另外还有中频或中频无心感应熔铜炉用耐火材料应具有以下特点，这是作为一个合格打炉工必须要知道的常识。 一、炉子炉衬耐火材料的选择必须具备以下特点： 1.在足够的温度下，不变形、不融化的性能 2.能在高温下具有必需的结构强度，而且不产生软化变形 3.在高温下必需体积稳定，不致于膨胀和收缩导致裂纹 4.温度急剧变化或受热不均匀时，不致于破裂和剥落 5.能抵抗金属溶液、炉渣及炉气等的化学侵蚀作用 根据客户的不同需求，我们对于耐火材料的选用也不同，主要分为以下几种耐火材料： 酸性耐火材料 酸性炉衬材料，采用高纯微晶石英砂、粉，加入高温烧结剂和矿化剂混合而成的干振料，严格控制粒度和烧结剂的加入量，所以不管用各种打结方法均可获得致密的炉衬。该产品主要用于铸造厂的灰铁、球铁、碳钢的融化过程中，又适合持续高温环境，还可以用于钛合金和高温有色金属的熔炼。 中性炉衬材料 中性炉衬材料是以刚玉砂、粉，加入铝镁尖晶石粉和烧结剂等混合而成的干捣料。其粒度分布符合最大堆积密度理论，所以通过各种打结方法均可获得致密均匀的炉衬，主要用于各种合金钢、碳钢、不锈钢等，此材料具有良好的热震稳定性、体积稳定性和较高的高温强度，并在正常使用时保持背衬有一定的松散层。碱性炉衬材料 碱性炉衬材料采用电熔或高纯镁砂、粉，加入铝镁尖晶石粉和烧结剂等混合而成的干捣料。其粒度分布符合最大堆积密度理论，所以通过各种打结方法均可获得致密均匀升温炉衬，主要用于各种高合金钢、碳钢、高锰钢、工具钢、不锈钢等，该材料具有高耐火度和高温强度，并在正常使用时保持背衬有一定的松散层。无芯感应炉的耐火材料由于矿化剂的作用，通过首次烘炉烧结后a-磷石英转化率高，所以烘炉时间短，具有较高的体积稳定性、热震稳定性和高温强度，在正常使用是背衬保持一定的松散性。 二、炉子炉衬耐火材料的毁损机理 炉衬耐火材料的毁损主要是熔融金属、金属氧化物、熔渣的浸透和温度应力的作用造成的。无心感应炉的炉衬较薄，所以衬体中存在着很大的温度梯度，极易导致炉衬开裂和剥落。当熔融金属、氧化物或熔渣沿着衬体的裂纹或气孔渗透到纵深内部时，则发生以下三种情况：
高炉耐火材料的性能指标剖析 耐火材料的使用性能是影响高炉寿命很重要的一个因素。根据高炉炉衬的工作条件确定耐火材料的使用性能指标，对于高炉耐火材料新品种的开发以及长寿高炉的设计和建设都有重要意义。高炉耐火材料的几项重要性能指标如下： （1）导热率 高炉耐火材料的导热率，特别是对炉缸、炉底的炭砖而言，是一个非常重要的指标。高炉炉衬靠冷却壁等冷却设备的冷却加以保护，而冷却设备要充分发挥作用需要炉衬耐火材料有较高的传热能力，因此希望炉缸、炉底炭砖在高温下有较高的导热率，以加强冷却效果，减缓砖衬的侵蚀速度。众所周知，降低炉衬温度对多种原因引起的炉衬侵蚀都有减缓作用。例如，炉衬受炉渣侵蚀、铁水渗透和溶蚀的程度都会随炉衬温度的降低而降低；碱金属和锌对炉衬的侵蚀主要发生在800~1000℃，若炉衬温度冷却到800℃以下，碱金属和锌对炉衬的侵蚀就会大大缓解。不过，高炉有些部位的炉衬则不要求高导热率，如陶瓷杯用砖要求保温性能好、导热率低，炉身上部的砖衬也不要求高导热率等。 （2）抗铁水溶蚀性 高炉炉底多用炭砖砌筑，铁水溶蚀是炭砖被侵蚀的主要原因。在高炉大修时常会发现，炉底炭砖试样中w(Fe)很高，有的甚至高达40%，且呈网络状分布；炉缸炭砖试样中w(Fe)也达到10%以上，呈弥散的颗粒状分布。这表明铁水对炉缸、炉底炭砖的溶蚀作用很严重。降低耐火材料的铁水溶蚀指数，对延长高炉寿命至关重要。
（3）抗碱侵蚀性 烧结矿、焦炭等原料带入高炉的碱金属和锌是引起炉衬侵蚀和破坏的重要因素。很多高炉炉缸、炉底侧墙炭砖中存在环缝，也与碱金属和锌的侵蚀作用有关。在一定温度下产生的钾蒸气会渗透到砖衬内部，与硅铝质成分发生反应，生成硅酸钾、钾霞石等化合物。这些反应过程中伴随有体积膨胀，因而会破坏砖衬，特别是炉身到炉腹常用的硅铝质砖衬。 （4）抗渣侵蚀性 在高炉内的矿石软融区域，初渣开始形成，其基本特点是FeO含量较高，对砖衬有很强的侵蚀性。炉身下部、炉腰、炉腹和炉缸区域的砖衬都会受到炉渣的侵蚀。如果用于这些部位的砖衬抗渣侵蚀性不好，就会很快被侵蚀。以前，我国不少高炉炉身下部用高铝砖或粘土砖砌筑，虽然厚度很大，但一般生产2~3年就被侵蚀殆尽，主要原因就是这些耐火材料的抗炉渣侵蚀性很差。 （5）微气孔指标 高炉耐火材料的微气孔指标主要指小于1微米孔容积率和平均孔径。铁水侵蚀炭砖时首先侵蚀碳质颗粒周围的基料，渗入炭砖的空隙、裂缝，将炭砖割裂成碎块，使炭砖失去强度。碱金属、锌的化学侵蚀，CO2和水蒸气的氧化侵蚀等也是气体首先渗入砖衬，在适宜的温度条件下沉积并与砖衬发生化学反应，破坏砖衬。这就是说，不论是碳质或是硅铝质砖衬，它们在高炉内的侵蚀程度都与其微孔结构有很大关系。因此，微气孔结构是表征高炉耐火材料抗侵蚀性的重要指标。
论文题目：高炉用耐火材料的要求及其 发展 学生姓名：王浩 学号：3214 指导教师：陈敏 专业：冶金技术 年级： 10级
高炉用耐火材料的要求及其发展 大家都知道，耐火材料是用作高温窑、炉等热工设备，以及高温容器和部件的无机非金属材料，耐火度不低于1580℃，并在高温下能承受相应的物理化学变化及机械作用。耐火材料的耐火度也是极高的，普通耐火制品的耐火度为1580~1770℃，高级耐火制品的耐火度为1770~2000℃，特级耐火制品的耐火度为2000℃。 耐火材料在钢铁冶炼取得了很大的发展和技术进步。而耐火材料是指耐火温度不低于1580℃的无机非金属材料。它包括天然矿石按照一定的目的要求经过一定的工艺制程的各种制品。它具有一定的高温力学性能，良好的体积稳定性。而高炉是炼铁主要设备，它具有蝉联大，生产效率高和成本低的优点，这也是其他炼铁方法所无法比拟的。随着世界各国钢铁业的进步，高炉朝着大型化，高效化和长寿化发展，逐步采用富氧喷煤，高风温操作，高压炉顶等新的冶炼技术。高炉的衬条工作条件也发生了重大的变化，使其寿命降低很多，一般只有5~6年。特别是高炉的腰身及下部，炉腹部位，使其寿命更短，为适应这一发展，高炉耐火材料也有了很大的变化，长寿命新型，高温耐火材料逐渐被应用，高炉的寿命也逐提高。 一．炉衬用耐火材料 根据高炉炉衬的操作条件的特征，要求耐火材具有： （1）良好的高温使用性能，在长期高温下热稳定性好。 （2）常温和高温下的强度要高，耐磨性要好。 （3）致密度高，导热性好，显气孔率低，高温收缩小。 （4）能抵制高温，高温下的铁水，熔渣，高炉煤气和炉尘的剧烈冲刷和侵蚀 （5）耐火砖外形尺寸准确，能确保砖缝达到规定的要求。 目前，高炉耐火材料的品种很多，炉身一般采用性能优异的粘土砖或高铝砖，炉身下不，炉腰及炉腹则用碳制制品，碳化硅砖，刚玉等特种耐火材料。特别是最近发展起来的碳化硅砖，在高路上的应用获得了很大的成功。 二.炉喉和炉顶用耐火材料 炉喉主要起保护衬，合理布料的作用。炉喉正常工作时，温度为400-500℃，这一区域主要保护受炉料直接冲击和摩擦作用，但没气流的冲刷相对较轻，因此，炉喉一般采用水冷或无水冷钢砖，水冷钢砖与炉壳之间的填充浇注料。而炉顶及煤气风罩，一般都采用金属锚固件加耐磨的耐火涂料。 三．炉身用耐火材料 炉身是高炉的重要组成部分，起着炉料的加热，还原和糟渣作用。自始至终承受着煤气气流的冲刷与物料的冲击。而自身的上部温度和中部温度较低(400-800℃),无炉渣形成和渣蚀危害。这部位主要承受炉料冲击，炉尘上升的磨损或热冲击或者受到碱，锌等的侵入和碳的沉积而遭受破坏。所以该部位主要采用低气孔率的的优质粘土砖及高铝砖。特别是在耐火制品品种增加和质量提高的情况下，高炉炉衬寿命大为延长。四．炉腰用耐火材料 炉腰起着上升没气流的缓冲作用。炉料在这里已部分还原造渣，涂料的透气性变差，同时渣蚀严重。另外，炉腰部位的温度高（1400-1600℃）,高温辐射侵蚀严重，碱的侵蚀也比较严重；含尘的炽热炉气上升，对炉衬产生较强的冲刷作用；焦炭等物料产生摩擦；热风通过这是因其温度急剧变化作用。上述诸多因素的共同作用，是这个部位的耐火材料损坏严重。因此，炉腰部位一般选择抗渣侵蚀强，耐冲刷的耐火材料。