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國外大型高爐、熱風(fēng)爐用優(yōu)質(zhì)耐火材料的現(xiàn)狀及發(fā)展
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國外大型高爐、熱風(fēng)爐用優(yōu)質(zhì)耐火材料的現(xiàn)狀及發(fā)展
來源： 發(fā)布時間：13-09-10 16:34:37 瀏覽量：
目前，上爐內(nèi)容積大于2000時的大型高爐有100多座，其中4000--5000的超大型高爐有30多座。國外大型高爐由于使用精料和富氧噴吹天然氣，重油，煤粉，提高送風(fēng)溫度和爐頂壓力，采用冷卻板，立式冷卻壁等冷卻技術(shù)，開發(fā)使用碳化硅磚，微孔碳磚，"陶瓷杯"等優(yōu)質(zhì)耐火材料，使一代爐令達(dá)到10年以上，而新一代高爐設(shè)計壽命均為12--25年。
2、爐底和爐缸用耐火材料
國外高爐的爐底和爐缸已由過去使用粘土磚，高鋁磚改為使用碳磚，微孔碳磚和"陶瓷杯"。由于碳磚具有導(dǎo)熱性高，抗渣性和抗堿性強，耐熱剝落性好，高溫強度大，并能夠大型化等優(yōu)點，所以得到了大量使用。為了進(jìn)一步改進(jìn)碳磚的質(zhì)量，通過添加A12q，提高了杭鐵水熔解性;通過添加金屬硅和破化硅，使氣孔微細(xì)化，防止了鐵水的侵入，提高了杭鐵水浸透性;通過增加石墨添加量，提高了冷卻效果;通過把結(jié)合劑從 瀝青改為樹脂，提高了高溫強度。
近年來，國外已在爐缸處使用了新型微孔碳磚和超微孔碳磚，取得了很好的效果， 改善了杭鐵水浸透性，杭堿性和杭氧化提性性。微孔碳磚將原有碳磚的氣孔直徑從4 --5pam降到0。 51ium，超微孔破磚的氣扎直徑僅為0。 2pm。表3列出了微孔碳磚和超微孔碳磚的性能。 氣孔直徑，熱風(fēng)爐用耐火材料。
國外熱風(fēng)爐主要采用內(nèi)燃式熱風(fēng)爐和外燃式熱風(fēng)爐，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐有考貝式，麥克盧爾式和艾莫伊登式，外燃式熱風(fēng)爐有考伯斯式，馬丁式和新日鐵式。近年來，內(nèi)燃 式熱風(fēng)爐已逐漸被外燃式熱風(fēng)爐所取代，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐供風(fēng)量不超過200000Nm3/h，
而外燃式熱風(fēng)爐供風(fēng)量可從180000Nm' /h增至500000Nm'/h。德國蒂森公司蒂森廠2號高爐建造了大熱風(fēng)爐，供風(fēng)量為480000Nm' /h，蓄熱室直徑為tom，燃燒室直徑為5。5m，高約47m，正常操作風(fēng)溫控制在1300`C，采用三座熱風(fēng)爐操作。國外熱風(fēng)爐為了保證安全生產(chǎn)20-30年而無需大修，便根據(jù)各部位的溫度及其 溫度變化速度，荷重和氣氛等選擇適合的耐火材料，一般采用粘土磚，高鋁磚和硅磚， 但在高溫?zé)犸L(fēng)爐的燃燒室，爐頂和蓄熱室上部使用了優(yōu)質(zhì)莫來石磚和優(yōu)質(zhì)硅磚。 國外熱風(fēng)爐用耐火材料除了要求體積密度，杭熱震性和高溫強度等性能外，特別 重視杭蠕變性。在高溫部位一般使用優(yōu)質(zhì)硅磚和低蠕變高銘磚，同時推薦使用紅柱石磚，在溫度為1450℃時，使用從q含量為65%的紅柱石磚，在溫度為1350℃時，使用 從q含量為55%的紅柱石磚。在低溫部位使用從q含量不同的各種粘土磚列出了國外外燃式% 日本為了提高高爐的生產(chǎn)能力，降低燃料單耗，不斷提高熱風(fēng)爐的送風(fēng)溫度和壓 力，使熱風(fēng)爐爐頂?shù)牟僮鳒囟纫延?250℃升高到1400℃以上，外燃式熱風(fēng)爐頂溫度已 達(dá)到1550，C，因此耐火材料的使用條件越來越苛刻，對于爐頂磚脫落，隔壁墻磚變形損毀，格子磚蠕變變形損毀采取了各種措施，尤其是對外燃式熱風(fēng)爐和高溫操作的內(nèi) 燃式熱風(fēng)爐，通過改進(jìn)和提高耐火材料的杭蠕變性，改變磚的材質(zhì)，在高溫部位使用高鋁磚和硅磚，顯著提高了熱風(fēng)爐的使用壽命，其爐令已達(dá)到高爐2個爐役以上。
俄羅斯在新建和改建的熱風(fēng)爐高溫部位，其中包括磚格子，基本上都使用硅磚，可將預(yù)熱空氣的溫度提高到1200-1300`-，大幅度延長了使用壽命。近幾年來，下塔吉爾鋼鐵公司又研究開發(fā)出了熱風(fēng)爐磚格子用鎂橄欖石磚和鎂橄欖石格磚，其性能列于這兩種磚的耐壓強度比硅磚高0。5--1。5倍，導(dǎo)熱率也比硅磚高，在1300℃以上的高溫下，熱膨脹率比較高，可以砌筑在硅磚和莫來石剛玉磚上面，并可以砌筑在熱風(fēng)爐磚格子高溫部位的任何高度上，這兩種磚在3號高爐7號熱風(fēng)爐上使用，取得了
理想效果。
綜上所述，目前各國都在不斷提高高爐的生產(chǎn)設(shè)備能力和生產(chǎn)操作技術(shù)，為了適應(yīng)高爐的大型化，化和長壽化的要求，努力提高耐火材料的生產(chǎn)技術(shù)，改進(jìn)現(xiàn) 有耐火材料的質(zhì)量，研究開發(fā)新材質(zhì)，新產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)，，環(huán)保型耐火材料，完善和提高高爐的修補技術(shù)和冷卻技術(shù)，使大型高爐的使用壽命達(dá)到20年以上，仍是今后的重要課題。 隨著高爐送風(fēng)溫度和送風(fēng)壓力的提高，國外對熱風(fēng)爐的爐型結(jié)構(gòu)和爐襯材料進(jìn)行了大量研究工作，逐漸從內(nèi)燃式熱風(fēng)爐向外燃式熱風(fēng)爐，內(nèi)A式熱風(fēng)爐從一般溫度操作向高溫度操作方向發(fā)展，爐襯材料也由普通拈土磚向高銘磚，莫來石磚，優(yōu)質(zhì)硅磚，硅線石磚和紅柱石磚方面發(fā)展，取得了很好效果，大幅度提高了使用壽命。今后，國外熱風(fēng)爐仍將朝著改進(jìn)現(xiàn)有爐型結(jié)構(gòu)和耐火材料質(zhì)量，開發(fā)新型熱風(fēng)爐和新型耐火材料，進(jìn)一步提高使用壽命方向發(fā)展。
總之，各國在二十一世紀(jì)將加大科研的力度，加強新品種的開發(fā)，加速產(chǎn)品的更換新代，實現(xiàn)耐火材料與高爐，熱風(fēng)爐的同步發(fā)展。
2、爐底和爐缸用耐火材料
國外高爐的爐底和爐缸已由過去使用粘土磚，高鋁磚改為使用碳磚，微孔碳磚和"陶瓷杯"。由于碳磚具有導(dǎo)熱性高，抗渣性和抗堿性強，耐熱剝落性好，高溫強度大，并能夠大型化等優(yōu)點，所以得到了大量使用。為了進(jìn)一步改進(jìn)碳磚的質(zhì)量，通過添加A12q，提高了杭鐵水熔解性;通過添加金屬硅和破化硅，使氣孔微細(xì)化，防止了鐵水的侵入，提高了杭鐵水浸透性;通過增加石墨添加量，提高了冷卻效果;通過把結(jié)合劑從 瀝青改為樹脂，提高了高溫強度。
近年來，國外已在爐缸處使用了新型微孔碳磚和超微孔碳磚，取得了很好的效果， 改善了杭鐵水浸透性，杭堿性和杭氧化提性性。微孔碳磚將原有碳磚的氣孔直徑從4 --5pam降到0。 51ium，超微孔破磚的氣扎直徑僅為0。 2pm。表3列出了微孔碳磚和超微孔碳磚的性能。 氣孔直徑，熱風(fēng)爐用耐火材料。
國外熱風(fēng)爐主要采用內(nèi)燃式熱風(fēng)爐和外燃式熱風(fēng)爐，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐有考貝式，麥克盧爾式和艾莫伊登式，外燃式熱風(fēng)爐有考伯斯式，馬丁式和新日鐵式。近年來，內(nèi)燃 式熱風(fēng)爐已逐漸被外燃式熱風(fēng)爐所取代，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐供風(fēng)量不超過200000Nm3/h，
而外燃式熱風(fēng)爐供風(fēng)量可從180000Nm' /h增至500000Nm'/h。德國蒂森公司蒂森廠2號高爐建造了大熱風(fēng)爐，供風(fēng)量為480000Nm' /h，蓄熱室直徑為tom，燃燒室直徑為5。5m，高約47m，正常操作風(fēng)溫控制在1300`C，采用三座熱風(fēng)爐操作。國外熱風(fēng)爐為了保證安全生產(chǎn)20-30年而無需大修，便根據(jù)各部位的溫度及其 溫度變化速度，荷重和氣氛等選擇適合的耐火材料，一般采用粘土磚，高鋁磚和硅磚， 但在高溫?zé)犸L(fēng)爐的燃燒室，爐頂和蓄熱室上部使用了優(yōu)質(zhì)莫來石磚和優(yōu)質(zhì)硅磚。 國外熱風(fēng)爐用耐火材料除了要求體積密度，杭熱震性和高溫強度等性能外，特別 重視杭蠕變性。在高溫部位一般使用優(yōu)質(zhì)硅磚和低蠕變高銘磚，同時推薦使用紅柱石磚，在溫度為1450℃時，使用從q含量為65%的紅柱石磚，在溫度為1350℃時，使用 從q含量為55%的紅柱石磚。在低溫部位使用從q含量不同的各種粘土磚列出了國外外燃式% 日本為了提高高爐的生產(chǎn)能力，降低燃料單耗，不斷提高熱風(fēng)爐的送風(fēng)溫度和壓 力，使熱風(fēng)爐爐頂?shù)牟僮鳒囟纫延?250℃升高到1400℃以上，外燃式熱風(fēng)爐頂溫度已 達(dá)到1550，C，因此耐火材料的使用條件越來越苛刻，對于爐頂磚脫落，隔壁墻磚變形損毀，格子磚蠕變變形損毀采取了各種措施，尤其是對外燃式熱風(fēng)爐和高溫操作的內(nèi) 燃式熱風(fēng)爐，通過改進(jìn)和提高耐火材料的杭蠕變性，改變磚的材質(zhì)，在高溫部位使用高鋁磚和硅磚，顯著提高了熱風(fēng)爐的使用壽命，其爐令已達(dá)到高爐2個爐役以上。
俄羅斯在新建和改建的熱風(fēng)爐高溫部位，其中包括磚格子，基本上都使用硅磚，可將預(yù)熱空氣的溫度提高到1200-1300`-，大幅度延長了使用壽命。近幾年來，下塔吉爾鋼鐵公司又研究開發(fā)出了熱風(fēng)爐磚格子用鎂橄欖石磚和鎂橄欖石格磚，其性能列于這兩種磚的耐壓強度比硅磚高0。5--1。5倍，導(dǎo)熱率也比硅磚高，在1300℃以上的高溫下，熱膨脹率比較高，可以砌筑在硅磚和莫來石剛玉磚上面，并可以砌筑在熱風(fēng)爐磚格子高溫部位的任何高度上，這兩種磚在3號高爐7號熱風(fēng)爐上使用，取得了
理想效果。
綜上所述，目前各國都在不斷提高高爐的生產(chǎn)設(shè)備能力和生產(chǎn)操作技術(shù)，為了適應(yīng)高爐的大型化，化和長壽化的要求，努力提高耐火材料的生產(chǎn)技術(shù)，改進(jìn)現(xiàn) 有耐火材料的質(zhì)量，研究開發(fā)新材質(zhì)，新產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)，，環(huán)保型耐火材料，完善和提高高爐的修補技術(shù)和冷卻技術(shù)，使大型高爐的使用壽命達(dá)到20年以上，仍是今后的重要課題。 隨著高爐送風(fēng)溫度和送風(fēng)壓力的提高，國外對熱風(fēng)爐的爐型結(jié)構(gòu)和爐襯材料進(jìn)行了大量研究工作，逐漸從內(nèi)燃式熱風(fēng)爐向外燃式熱風(fēng)爐，內(nèi)A式熱風(fēng)爐從一般溫度操作向高溫度操作方向發(fā)展，爐襯材料也由普通拈土磚向高銘磚，莫來石磚，優(yōu)質(zhì)硅磚，硅線石磚和紅柱石磚方面發(fā)展，取得了很好效果，大幅度提高了使用壽命。今后，國外熱風(fēng)爐仍將朝著改進(jìn)現(xiàn)有爐型結(jié)構(gòu)和耐火材料質(zhì)量，開發(fā)新型熱風(fēng)爐和新型耐火材料，進(jìn)一步提高使用壽命方向發(fā)展。
總之，各國在二十一世紀(jì)將加大科研的力度，加強新品種的開發(fā)，加速產(chǎn)品的更換新代，實現(xiàn)耐火材料與高爐，熱風(fēng)爐的同步發(fā)展。
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