高炉炉身、炉底等部位耐火材料选择
发布日期： 2020-05-06 14:05:31 阅读量（448） 作者：找耐火材料网随着工业化的进程，现代大、中型高炉一般要求1代炉龄达到10年(甚至15年)。因此，对耐火材料的品种和质量都提出了非常严格的要求。由于在高炉内部各个区域的反应条件、承受的热冲击、工作状态、温度波动、侵蚀机理等不尽相同。要求使用的耐火材料也不同，其材质应作相应的变化。
今天为大家介绍高炉各个部位(炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸炉底)所使用到的耐火砖类型以及选择的依据。
下图为高炉炉衬的侵蚀线和损毁原因。从图中可以看出，侵蚀最为严重的部位是炉腹、炉腰及炉身下部的衬里，这些部位的过早损坏将导致高炉中修或者大修。所以，耐火材料的品种、质量好与坏直接关系到一代高炉寿命，直接影响了高炉的产量及经济效益。
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、炉腰及炉腹则多用碳质制品、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，其他不定形耐火材料也得到了广泛的应用。
炉喉用耐火材料
炉喉主要起保护炉衬、合理布料的作用。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，炉喉一般多用性能优异的粘土砖或高密度的高铝砖砌筑，但该砖使用寿命短，因而还采用耐磨耐撞击的铸钢保护板，即所说的炉喉钢砖。炉喉部位也有采用粘土砖或耐火浇注料作内衬的，也有采用碳化硅砖的。另外，在高炉炉喉及保护板以下部位、直吹管和煤气升降管等部位，均可采用喷涂法进行修补。在新建高炉时，上述部位也可以采用喷涂法进行筑衬，施工效率高，质量好。
炉身用耐火材料
在炉身上部和中部，由于温度较低(400-800℃)，无炉渣形成和渣蚀。主要承受炉料冲击、煤气冲刷磨损、碱金属侵蚀及碳的沉积作用。所以该部位主要采用低气孔率的优质粘土砖及高铝砖。特别是在耐火材料品种增加和质量提高的情况下，高炉炉衬寿命都大为延长。
炉身中、上部主要采用优质粘土砖和高铝砖。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蒋性和耐磨性方面都很优异的耐火材料。因此，在炉身上部还可采用磷酸盐结合的粘土砖，上部和中部还可采用硅线石质耐火砖和耐剥落性优异的高铝质耐火砖。
然而，在高炉炉身段最易损坏的部位是炉身下部，该部位已为国内外大多数高炉的实践所证明。因为这部分区域是热交换较多的区域，炉料下降的摩擦作用，煤气上升时粉尘的冲刷作用，碱金属的侵蚀作用都很严重。因此，要求有良好的抗渣性、抗碱性、耐磨的优质粘土砖、高铝砖、刚玉砖及碳化硅砖。
炉腰用耐火材料
炉腰起着缓冲上升煤气流的作用。炉腰区域的温度高(1400-1600℃)熔渣大量地形成，渣蚀严重;碱金属、含尘炽热煤气上升对炉衬的冲刷作用、物料摩擦作用都加剧，因此炉腰部位一般选择抗渣侵蚀性强、耐冲刷的耐火材料。
我国高炉过去在炉腰部位选用粘土砖和高铝砖砌筑，但随着高炉大型化及高强化冶炼的发展，已远远不能适应。所以，有的高炉也在炉腰部位采用了Si3N4-SiC砖，如鞍钢11号高炉 , 1代和2 代均在炉腰部位进行了碳化硅砖砌筑，使用效果较为明显。因此，一般来说，如有条件可在1000立方米以上的高炉炉腰段采用Si3N4-SiC砖砌筑。但在1000立方米以下的高炉上，也可考虑用碳化硅砖砌筑，但必须同时改进冷却器结构和材质，采用软水(或纯水)闭路循环冷却，在操作上控制边缘气流。只有技术配套，才能充分发挥碳化硅砖的作用。
炉腹部位用耐火材料
炉腹联结着炉腰和炉缸，这一区域温度更高，其下部炉料温度约在1600-1650℃，气流温度更高。渣的侵蚀、碱金属的作用、物料冲刷都加大。所以，炉腹部位历来都是高炉寿命短寿的关键环节。因此，它要求耐火材料不仅具有良好的抗碱抗渣性，而且要具有耐高温性能。
过去以高铝砖和刚玉砖砌筑者居多，但现在多选用碳化硅制品。日本在高炉炉腹和风口区域部位试用了纯度高、导热性好和耐侵蚀性强的高级耐火材料，如电熔高铝砖、合成莫来石砖、刚玉砖等，使用效果比较显著。德国在炉腹部位试用了各种耐火砖，如半石墨砖、电熔高铝砖、莫来石砖、直接结合或氮化硅结合的碳化硅砖等。
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℃以上，炉底温度一般在1450-1500℃范围内。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。所以，炉缸炉底的侵蚀大多为“蒜头状”或平锅底状侵蚀。两种典型的炉缸侵蚀图形，如下图所示。
基于上述原因，在选择炉缸、炉底用耐火材料时，应采用抗渣铁侵蚀性强、抗碱性能强、抗铁水渗透性好的优质耐火材料。特别是炉缸、炉底的碳质材料必须具有很高的抗渗透性、导热性、抗化学侵蚀性等，借助冷却壁的冷却作用，将1150℃等温线(铁水凝固线)尽量推向中心，在碳砖热面能够形成一层保护性的“渣皮”或“铁壳”，使碳砖免受渗化学、冲刷、热应力的破坏，以延长其使用寿命。所以最为关键的就是要求碳砖具有优异的抗渗透性和高导热性。
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