高炉用国产耐火材料与进口耐火材料性能对比
发布日期： 2020-11-02 09:23:07 阅读量（569） 作者：
宝钢1#高炉是日本新日铁公司设计，炉体耐火材料全套由日本引进，即炭砖为日本NDK，其余为日本黑崎公司制造。一代炉龄10年8个月。大修后第二代炉体采用当时最好的耐火材料，炭砖仍是日本NDK，其余是法国SAVOIE公司制造。随着首钢、本钢、太钢等大型高炉引进美国UCAR公司生产的热压炭砖，取得令人满意的使用效果。为此，甚至一些小高炉也引用外国产品。
我国是耐火材料生产大国，耐火材料品种齐全，技术力量雄厚，从20世纪80年代中开始，对高炉用耐火材料产品质量提高及新产品开发十分重视，武钢研究院对20余座高炉破损情况调查认为：武钢与多家耐火厂合作开发系列化微孔炭质和硅铝质高炉用耐火材料，使用性能达到或超过国际先进水平，完全能替代进口耐火材料，对高炉长寿、耐火材料国产化做出重要贡献，具体情况如下。
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。国内对国内外同类产品进行了使用性能对比试验，半石墨炭砖因高炉大型化已淡出使用。
(1)微孔炭砖。
普通微孔炭砖中，日本BC-7S和法国AM-102炭砖是国际名牌产品，宝钢1#和2#高炉、武钢5#高炉使用寿命达10a以上。炭砖的平均孔径0.01～0.13μm，抗碱优良，导热系数高。我国的微孔炭砖是用宁夏的无烟煤，煅烧后灰分最低，用它做原料，添加Si粉和Al2O3粉，经过混碾、压型、烧成等工艺过程。国产的微孔炭砖质量指标接近日本和法国产品水平，其性能指标见表1。武钢4#高炉使用国内产品寿命也在10a以上。
(2)超微孔炭砖。
高炉用炭砖向超微孔、高导热方向发展。日本BC-8SR和德国7RDN代表国际水平，炭砖的平均孔径0.1μm，<1μm孔容积率>85%。武汉科技大学研究人员围绕这个问题进行了细致研究，认为采用高温(2200℃)电煅无烟煤作骨料，鳞片状石墨、棕刚玉粉和硅粉作基质，酚醛树脂结合剂，引入氧化铝微粉，1100～1400℃烧成，成功研制
表1微孔炭砖性能指标
出新型炭砖。平均孔径0.08μm，<1μm气孔容积约90%，热导率26～30W/(m·K)，同时有优良的抗铁水侵蚀性能，综合性能指标超过代表世界水平的日本BC-8SR和德国7RDN炭砖。兰州碳素厂与武钢合作生产这种超微孔炭砖，在武钢3200m3高炉使用，效果很好。
(3)半石墨炭砖。
采用电高温煅烧的宁夏无烟煤做原料，添加适量的石墨碎块来提高热导率，中温沥青结合剂，工艺过程与普通炭砖相同，制品的性能指标达到日本RC-5水平，主要用于高炉炉底和炉缸铁口以上部位。
(4)模压小炭砖。
以美国NMA、NMD热模压小炭砖为代表的国际名牌产品，我国应用的比较多，使用效果好，但价格昂贵。我国某厂生产的模压炭砖，利用高铝砖的工艺条件，采用电煅烧的无烟煤、石墨为原料，加入Si粉和刚玉粉，酚醛树脂结合，模压成型，1500℃烧成的小炭砖。采取降低电煅无烟煤电阻率<500MΩ·m，严格控制生产工艺，使制品600℃热导率平均22.67W/(m·K)，耐压强度33.87～36.82MPa，抗铁水蚀损指数11.44%～17.43%(平均14.87%)，平均孔径<1μm，达到和超过美国NMA和德国7RDN微孔炭砖指标。主要用于高炉炉缸部位。
(5)铝炭制品。
铝炭制品是用白刚玉或亚白刚玉和鳞片状石墨为主要原料，加入碳化硅、金属Si、Al粉等抗氧化剂，沥青或树脂为结合剂，泥料混合均匀后，在150MPa压力下成型，然后经230℃热处理1h，再埋炭1400～1500℃烧成的Al2O3-C复相耐火材料，抗渣铁及碱的侵蚀能力强，广泛用于中小高炉炉腰等部位。
(6)微孔铝炭砖。
采用高温煅烧铝矾土熟料、电熔白刚玉细粉、鳞片状石墨粉为原料，加入Si粉，酚醛树脂结合剂。在混合之前，骨料和树脂结合剂要加热，泥料混合均匀，用压砖机冲压成型，砖坯体积密度控制>2.8g/cm3，表面光滑，尺寸精确，<1μm孔隙率70%以上，热导率高，室温下为14～16W/(m·K)，热振稳定性好，1100℃—水冷循环100次无裂纹。这种砖在武钢高炉炉腰中、下部和炉腰区域使用，效果较好。
(7)碳化硅砖。
由于结合相不同，碳化硅砖品种较多。黏土和低档莫来石结合的碳化硅砖逐渐被淘汰，而高炉主要用Si3N4结合和Sialon结合的碳化硅砖。
其一，Si3N4结合碳化硅砖是用碳化硅和Si粉做原料，经氮化烧成的制品。要求碳化硅原料含SiC>97%，硅粉含Si>98%。碳化硅与Si粉配料、混合、成型、干燥后，砖坯在氮化炉中1350～1450℃烧成，在烧成过程中通入氮气，炉内的温度、压力、气氛要严格控制;宝钢在风口水冷铜套内衬使用国产Si3N4结合碳化硅砖，实用效果优于日本产品。
其二，Sialon结合碳化硅砖在按颗粒合理配比的碳化硅料中，配入Si3N4和Al2O3粉，加入结合剂进行混合、成型后在还原气氛中烧成，制得以α-SiC为骨架、以Sialon为基质的耐火制品。由于Sialon存在于粒子之间，使制品的强度提高，抗热震性增强。由于Sialon结合制品比Si3N4结合制品烧成温度高，制品的显微结构有差异，结合相β-Sialon主要呈条柱状或短柱状，形成网络，将碳化硅颗粒紧密结合;而Si3N4结合碳化硅砖，Si3N4主要为纤维状晶体，比表面积大，活性高，抗氧化能力不如柱状晶体稳定。制品的性能指标见表2。
(8)刚玉莫来石砖。
在我国对刚玉莫来石砖的生
表2国内外Si3N4和Sialon结合碳化硅制品理化指标
产工艺方法有多种，其中两种方法生产的制品质量较好。其一，以板状刚玉为骨料，电熔刚玉、α-Al2O3微粉为基质，添加高硅有机物，采用有机物与无机胶体的复合结合剂，高压成型，1700℃高温烧成，其制品的抗热振性(1100℃～水冷)超过70次，高温(1450℃，0.5h)抗折强度达19.1MPa。这是由于添加的游离SiO2与α-Al2O3反应形成莫来石，加上板状刚玉颗粒有1~10μm闭口气孔，提高了抗热振性。其二，用莫来石做骨料，烧结刚玉、红柱石、石英、黏土等做细粉，采用振动成型，1550～1650℃烧成，制品含Al2O3(w)81.92%，耐压强度101MPa，抗热振性(1100℃～水冷)>40次。
(9)刚玉制品。
一是Sialon结合刚玉制品。20世纪80年代初，法国SAVOIE公司研制成功Sialon结合刚玉制品。90年代初，我国也研制成功并大量生产，用于高炉内衬。其生产方法大致是：配料制造以刚玉做颗粒和细粉，配入α-Al2O3和SiO2微粉、Si3N4粉组成基质，以Y2O3为助烧剂配料制砖，砖坯在氮气或埋炭的气氛中，通过反应烧结制备β-Sialon结合刚玉耐火制品。也有用烧结合成法，即用刚玉颗粒与SiO2微粉、金属Al粉等配料制砖，砖坯在氮气中通过自蔓延原位合成β-Sialon结合刚玉制品。还有将先合成的Sialon粉与刚玉配料，烧制β-Sialon结合的刚玉耐火制品。
二是微孔刚玉制品。我国研制的高炉陶瓷杯用微孔刚玉砖是用电熔致密刚玉和棕刚玉做主要原料，酚醛树脂结合剂，并选择A、B添加物，高压成型，1500℃烧成的刚玉制品，再经过机床精磨后预组装供陶瓷杯使用。形成微孔的条件是：成型时砖坯的气孔尽可能小，并且要少;依靠粒度很小(5～10μm)添加物成型时填充气孔，1500℃烧成过程中A、B添加物生成硅铝酸盐化合物，熔化和气化渗入气孔中。酚醛树脂在高温下碳化析出的炭与添加物反应生成化合物，使刚玉砖有很高的强度。我国对高炉陶瓷杯用微孔刚玉砖制定了标准(YB/T4134-2005)。实际生产的微孔刚玉砖理化指标与法国产品对比见表3。
表3我国与法国的微孔刚玉陶瓷杯理化指标
法国的微孔刚玉砖是以棕刚玉为原料的低水泥结合浇注料预制块。我国的微孔刚玉砖已成功用于武钢、杭钢、柳钢、天钢等公司的高炉，并取得很好的使用效果。
(10)低气孔率黏土砖、磷酸浸渍黏土砖、致密高铝砖、浇注料等各种不定形耐火材料，属于我国的大宗产品，无论从质量上或数量上都能满足高炉的要求。在此就不一一介绍了。
相关阅读
免责声明：
本站部分文章来源于互联网，编辑转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点核对其真实性负责。
如涉及作品内容、版权和其他问题请书面发函至本公司，我们将在第一时间处理。
