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高爐用耐火材料有哪些？

文章出處：正耐實業耐火磚廠家 /?發表時間：2019-07-19

高爐爐襯用耐火材料的使用條件

高爐用耐火材料，必須對爐內的反應保持物理和化學上的穩定，應達到以下要求：

（1）在高溫下，不熔化、不軟化、不揮發；

（2）應具有能在高溫、高壓條件下保持爐體結構完整的強度；

（3）耐熱沖擊，耐磨損；

（4）具有對鐵水、爐渣和爐內煤氣等的化學穩定性；

（5）具有適當的導熱率，同時又不影響冷卻效果。

區域	相對運動	熱交換	反應
固相區（塊狀帶）	固體爐料下降煤氣上升	上升煤氣對固體爐料進行加熱和干燥	間接還原、氣化反應，碳酸鹽分解、部分直接還原
軟融區（軟融帶）	煤氣通過焦炭夾層	礦石軟化、半熔、煤氣對半熔層進行傳熱	直接還原、滲碳
滴落區（滴下帶）	固體焦炭下降，向回旋區供給焦炭，熔鐵下流	上升的煤氣與滴下的溶渣、鐵水及焦炭進行交換	合金元素還原、脫硫、滲碳、直接還原
回旋區（燃燒帶）	鼓風使焦炭回旋運動	焦炭燃燒放熱，產生高溫煤氣	燃燒反應、部分再氧化
爐缸區（渣鐵帶）	鐵水和溶渣的儲存	上部的熱輻射、渣鐵與焦炭的換熱	最終的精煉、渣鐵間的還原、脫硫、滲碳

高爐爐襯各部位用耐火材料

現代化大、中型高爐要求一代爐齡為10年（甚至15年）。耐火材料的品種、質量好壞直接影響高爐壽命。因此對耐火材料的品種、質量都提出了很嚴格的要求。

圖中可見，侵蝕最嚴重的部位為爐腹、爐腰及爐身下部的襯里。

根據高爐各區域的反應條件、工作狀態、溫度、熱沖擊、侵蝕等的研究后，在選擇使用耐火材料時對材質做出相應的變化。

爐身上部和中部用耐火材料

在爐身上部，其破損機理主要是由于布料和爐料下降帶來的機械沖刷和隨上升氣流而在此聚集的堿金屬所產生的化學侵蝕。

在爐身中部，主要是熱震破壞，其次是機械沖刷。

爐身上部和中部侵蝕原因及對耐材的基本性能要求：

侵蝕原因

對耐火材料的性能要求

1.爐料下降過程的磨損

2.上升煤氣流的沖刷磨損

3.堿金屬侵蝕破壞

4.CO的破壞作用

1.耐壓強度高

2.抗堿金屬侵蝕性好

3.氣孔率低

4.氧化鐵含量低

選用耐火材料：粘土磚、硅線石磚、致密粘土磚、高鋁磚等。

高爐爐身過去一直使用高級粘土磚、高鋁磚、莫來石磚、剛玉磚、硅線石磚、碳磚、石墨磚和半石墨磚等，但是從70年代開始使用碳化硅磚，到1990年為止，世界上已有65％的高爐使用了碳化硅磚，在爐缸直徑大于12m的大型高爐中，有68％的高爐使用了碳化硅磚。

按照結合方式，碳化硅磚分別為β－SiC結合、 Si3N4結合、Sialon結合和Sialon- Si3N4結合的碳化硅磚。70年代末期和80年代初期，主要使用β－SiC結合的碳化硅磚，在80年代末期，除日本之外， Si3N4結合、Sialon結合和Sialon- Si3N4結合的碳化硅磚用量已占67.5％。自1986年以來，世界各國已有數十座高爐使用了Sialon- Si3N4結合的碳化硅磚。

由于碳化硅磚具有良好的導熱性、高溫強度、耐磨損性、抗堿性和抗化學侵蝕性等，因此包括日本、美國、德國、英國等國家的高爐采用碳化硅磚都取得了很好的使用效果。例如，美國高爐壽命從原來的3～4年提高到8～10年，日本大型高爐爐齡由過去的5～6年提高到10～15年以上。

爐身下部、爐腰

從爐身下部到爐腰的磚襯，既受下降爐料和上升高溫高壓煤氣的磨損以及溫度變化引起的熱沖擊，又受高FeO高堿度初渣的化學侵蝕，更為嚴重的是堿金屬和鋅蒸氣（鋅通過氧化物或硫化物進入高爐）造成的碳素沉積和化學反應，使耐火磚組織脆化，失去強度。

爐身下部、爐腰侵蝕原因及對耐材的基本性能要求：

侵蝕原因

對耐火材料的性能要求

1.初成渣的化學侵蝕

2.下降爐料的磨損

3.金屬鐵的侵蝕破壞

4.煤氣流沖刷磨損

5.熱震引起的剝落

1.抗渣侵蝕性好

2.抗堿金屬侵蝕性好

3.高溫強度高

4.導熱性好

5.氣孔率低

6.熱震穩定性好

選用耐火材料：鋁炭磚、碳化硅磚、熱壓小塊炭磚及半石墨化炭-碳化硅磚等。

爐腹用耐火材料

爐腹帶侵蝕原因及對耐材的基本性能要求：

侵蝕原因

對耐火材料的性能要求

1.高溫煤氣流的沖刷磨損

2.熱態渣鐵的沖刷侵蝕

3.高溫破壞作用

1.高溫耐磨性好

2.抗渣鐵侵蝕性好

3.導熱性好

爐腹處砌磚在冷卻壁的冷卻作用下，可以形成渣皮，起保護作用。

選用耐火材料：高鋁磚、鋁碳磚、半石墨化碳-碳化硅磚、熱壓小塊碳磚、SiC結合Si3N4磚等。

風口區用耐火材料

風口區是高爐中溫度最高的區域，由于高爐的大型化和強化冶煉技術的應用，致使大型高爐熱風口頂部的熱風動能很高；風口前的燃燒區域處于氣流和焦炭的強烈擾動之中，因此，爐襯不僅受高溫氣流的沖刷，而且還受熾熱焦炭和塵埃的磨蝕，以及含FeO很高的初渣的化學侵蝕。另外現代的噴吹煤粉操作也無疑增加了對風口區磚襯耐火材料的侵害。

風口區侵蝕原因及對耐材的基本性能要求：

侵蝕原因

對耐火材料的性能要求

1.液態渣鐵的沖刷侵蝕

2.堿金屬的侵蝕破壞

3.煤氣流的沖刷磨損

4.氧化破壞作用

1.抗渣鐵侵蝕性好

2.抗堿金屬侵蝕性好

3.抗O2、H2O氧化性好

4.導熱性好

風口區耐火材料：

以前高爐風口區使用粘土磚、高鋁磚、硅線石磚等。近年來,在大、中型高爐的風口帶普遍使用大的機壓碳塊砌筑，把風口周圍砌筑成對稱的扇形體。但考慮到由于堿性物質作用引起的變形，以改用抗堿性更好的碳化硅磚，如β－SiC結合、Si3N4結合和Sialon結合SiC磚。

小型高爐現在多使用炭素料搗固或炭塊磚砌筑。這部分磚襯同爐缸的磚襯砌成整體，為防止風口周圍氧化的侵蝕,需要用高鋁磚、粘土磚或耐火混凝土的砌筑保護層以便防止烘爐和開爐過程中炭素材料的氧化。

鐵口部位用耐火材料

鐵口部位用耐火材料要承受鐵水和爐渣的侵蝕和沖刷，以及在開、堵鐵口時受開口機和泥炮的外力影響。因此鐵口部位用耐火材料要求抗爐渣、鐵水侵蝕性好、抗機械應力的能力好，同時砌筑結構上要穩定。采用大塊異型組合磚，砌筑時磚縫上下錯開，每個單體相互咬合，使來自爐內外的壓力向四周傳遞，從而使整個砌體受力保持平衡，達到砌體密封性和穩定性的目的。

鐵口區耐火材料：

過去高爐鐵口區主要使用粘土磚、高鋁磚、硅線石磚和大型碳磚，但這幾種磚的抗堿性、耐剝落性和抗渣性不好，大型碳磚抗氧化性不好。而近期開發出ASC磚，使用結果表明其性能較好。

爐缸、爐底用耐火材料

內襯侵蝕原因及對耐材的基本性能要求：

侵蝕原因

對耐火材料的性能要求

1.鐵水熔蝕及滲透

2.鐵水環流沖刷侵蝕

3.堿金屬侵蝕

4.熱應力的破壞作用

1.抗鐵水熔蝕、抗滲透性好

2.導熱性好

3.抗堿金屬侵蝕性好

4.氣孔率低、微孔性

爐缸側壁砌體出鐵口以上受到鐵渣的侵蝕作用，出鐵口以下為”死鐵層”,長期受鐵水浸泡，在爐缸壁與爐底的交界處受到鐵水環流的沖刷作用。因此要求砌體具有良好的抗鐵渣、鐵水侵蝕能力和抗機械沖刷能力。

目前國內大、中型高爐爐缸、爐底大多采用碳磚和碳磚－陶瓷杯復合爐缸兩種。

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河南耐火磚生產廠家2019-08-29