耐火材料是为高温技术工业的服务的,特别是钢铁工业。随着钢铁工业的快速革新与发展,促进着耐火材料的不断的进步。本文为耐火砖厂家科瑞耐材,分享的钢铁行业冶炼高炉炉衬对用耐火材料的要求。
由于高炉大型化和采用高风温、高压力、喷吹粉煤、重油,降低焦比、增加出铁比,耐火材料所处的条件更为苛刻。国外高炉寿命从60年代的5~6年、70年代的10年提高到现在已连续使用16年仍在继续使用的水平。我国高炉炉衬5~6年甚至更短时问就需中修。提高高炉寿命的关键是提高炉身下部炉衬的寿命。
由于高炉强化冶炼,普通碳砖已不能满足高炉炉缸的要求,而改用微孔碳砖、超微孔碳砖、半石墨砖。普通碳砖气孔孔径约5μm,微孔碳砖约0.5μm,超微孔碳砖约0.05μm。加入Si与Al2O3,微孔碳砖的性能能得到进一步改善。加入Si,烧成时形成SiC、氧氮化硅,使气孔微细化,提高了抗铁水渗透性。加入Al2O3,有利于提高耐磨性。微孔碳砖由于气孔孔径微小且分布均匀,铁水与渣不易渗入。因此使用中性质改变少,可以直接与铁水接触。
炉缸碳砖内脆化层的形成机理尚不十分清楚。脆化层问题至今尚末能很好解决。
近年来在炉缸碳砖层上采用了陶瓷杯,即在碳砖上再砌筑一层莫来石砖、莫来石结合刚玉砖、刚玉砖或Si3N4结合刚玉砖等陶瓷材料。这些陶瓷材料不仅可以保护碳砖在开炉时免受损害,而且还可以减少热损失,提高炉缸铁水温度。此外,采用陶瓷杯后,由于800℃碱凝结等温线从原来碳砖内移到了陶瓷材料内;从而使原来发生在炉缸碳砖层内的脆化层得以避免或减少。
氮化硅结合SiC砖或赛隆结合SiC砖,由于高温强度高、热导率高、线膨胀系数低、抗氧化性优良、抗碱与抗渣侵蚀性好、高温耐磨性与抗热震性良好而受到重视。这两种砖已用于高炉炉身下部,并获得了很好的效果。
Sakaguchi等的研究结果表明,Si3N4结合SiC砖虽然化学性能稳定,有优良的抗碱性与抗炉渣侵蚀性,但力学性能与抗热震性不如Sialon结合SiC砖好。
高炉炉衬在使用过程中,总会出现一些局部损毁严重的地方,这些地方需要修补。对炉身下部的修补是采用在炉壳开孔,将补炉料压入炉内的办法。这种耐火压入料要能自硬化,形成坚实的耐火衬。注:耐火压入料通常采用高铝-碳系材料。