第二章_煉鐵系統(tǒng)用耐火材料_-_副本 (1)

1、耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心1耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用( (第二部分第二部分) )主講人：游主講人：游 杰杰 剛剛 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心2鋼鐵冶煉過程鋼鐵冶煉過程煉鐵用耐火材料煉鐵用耐火材料鐵水預(yù)處理用耐火材料鐵水預(yù)處理用耐火材料轉(zhuǎn)爐煉鋼用耐火材料轉(zhuǎn)爐煉鋼用耐火材料電爐煉鋼用耐火材料電爐煉鋼用耐火材料爐外精煉用耐火材料爐外精煉用耐火材料連鑄用耐火材料連鑄用耐火材料主要內(nèi)容主要內(nèi)容耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料

2、工程中心3RH真空處理真空處理三脫三脫轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼燒結(jié)燒結(jié)煉焦煉焦煉鐵煉鐵采采礦礦選礦選礦LF精煉爐精煉爐爐外精煉爐外精煉ANS-OB喂絲喂絲VD真空脫氣真空脫氣連鑄連鑄軋鋼軋鋼一、一、鋼鐵冶煉過程鋼鐵冶煉過程耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心4二、煉鐵用耐火材料二、煉鐵用耐火材料 2.1 高爐本體用耐火材料高爐本體用耐火材料 2.2 高爐爐前用耐火材料高爐爐前用耐火材料耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心5煉鐵過程工藝示意圖煉鐵過程工藝示意圖鐵水鐵水Hotmetal其他設(shè)備其他設(shè)備Other e

3、quipment熱風(fēng)爐熱風(fēng)爐Hot stove焦?fàn)t焦?fàn)tcoke battery高爐高爐Blast furnace煉鐵主體設(shè)備示意圖煉鐵主體設(shè)備示意圖高爐是生產(chǎn)鐵水的主要工具。從高爐是生產(chǎn)鐵水的主要工具。從1709年，年，Abraham Darby首次在首次在英國(guó)實(shí)施以焦炭為原料還原鐵礦石煉鐵以來，歷經(jīng)英國(guó)實(shí)施以焦炭為原料還原鐵礦石煉鐵以來，歷經(jīng)300多年時(shí)間多年時(shí)間的發(fā)展，特別是近半個(gè)世紀(jì)，高爐冶煉采用了一系列的新技術(shù)和的發(fā)展，特別是近半個(gè)世紀(jì)，高爐冶煉采用了一系列的新技術(shù)和新裝備，實(shí)現(xiàn)了高爐冶煉的智能化管理，形成了現(xiàn)代化的高爐新裝備，實(shí)現(xiàn)了高爐冶煉的智能化管理，形成了現(xiàn)代化的高爐-熱風(fēng)爐熱風(fēng)

4、爐-焦?fàn)t焦?fàn)t-燒結(jié)機(jī)四位一體的煉鐵工藝。燒結(jié)機(jī)四位一體的煉鐵工藝。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心6耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心7高爐發(fā)展簡(jiǎn)介高爐發(fā)展簡(jiǎn)介 目前，世界鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼完成了高爐的大型化，據(jù)目前，世界鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼完成了高爐的大型化，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，爐容大于不完全統(tǒng)計(jì)，爐容大于2000m3的高爐已有的高爐已有100多座，大于多座，大于4000m3的大型高爐有的大型高爐有40多座，其中多座，其中5000m3以上的超大型高以上的超大型高爐有爐有10多座。多座。 我國(guó)現(xiàn)有高

5、爐我國(guó)現(xiàn)有高爐1370余座，大于余座，大于1000m3的高爐有的高爐有227座，座，4000m3的高爐我國(guó)約有的高爐我國(guó)約有20座，占到了世界座，占到了世界4000m3高爐的高爐的40%，其中我國(guó)上海寶山鋼鐵有限公司引進(jìn)的日本技術(shù)，也，其中我國(guó)上海寶山鋼鐵有限公司引進(jìn)的日本技術(shù)，也分別于分別于1985年和年和1991年建成投產(chǎn)了爐容為年建成投產(chǎn)了爐容為4063m3的的1號(hào)和號(hào)和2號(hào)大型高爐，最大的沙鋼號(hào)大型高爐，最大的沙鋼5800 m3的高爐于的高爐于2009年投產(chǎn)，首年投產(chǎn)，首鋼京唐鋼鐵公司鋼京唐鋼鐵公司5500 m3的的1號(hào)和號(hào)和2號(hào)大型高爐也分別于號(hào)大型高爐也分別于2009年和年和201

6、0年投產(chǎn)，該高爐采用年投產(chǎn)，該高爐采用68項(xiàng)自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新的先項(xiàng)自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新的先進(jìn)技術(shù)，打破了國(guó)外公司對(duì)特大型高爐技術(shù)的壟斷，投產(chǎn)以進(jìn)技術(shù)，打破了國(guó)外公司對(duì)特大型高爐技術(shù)的壟斷，投產(chǎn)以來，高爐利用系數(shù)、送風(fēng)溫度、燃料比、焦比等主要技術(shù)均來，高爐利用系數(shù)、送風(fēng)溫度、燃料比、焦比等主要技術(shù)均達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心8高爐的主要原料和產(chǎn)品高爐的主要原料和產(chǎn)品l 主要原料主要原料 含鐵原料含鐵原料，如：鐵礦石、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、碎鐵，并以人造，如：鐵礦石、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、碎鐵，并以人造富礦為主；

7、富礦為主； 提供熱量的燃料提供熱量的燃料，如冶金焦炭、噴吹煤粉或重油、天然氣；，如冶金焦炭、噴吹煤粉或重油、天然氣； 少量的熔劑材料少量的熔劑材料，如石灰石、白云石、硅石等；，如石灰石、白云石、硅石等； 熱風(fēng)熱風(fēng)。l 主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品 生鐵生鐵，其中，其中8090%為煉鋼生鐵，它是由鐵（為煉鋼生鐵，它是由鐵（94%）碳（）碳（4%）和少量雜質(zhì)（）和少量雜質(zhì)（Si，Mn，P，S）組成。有）組成。有1015%含硅較高含硅較高的鑄造生鐵，的鑄造生鐵，5%左右少量鐵合金。左右少量鐵合金。 煤氣煤氣是高爐在生產(chǎn)生鐵過程中生產(chǎn)的副產(chǎn)品之一，可以給本是高爐在生產(chǎn)生鐵過程中生產(chǎn)的副產(chǎn)品之一，可以給本廠或其他廠

8、廠或其他廠(作為氣體燃料，也可以用來發(fā)電或城市取暖。作為氣體燃料，也可以用來發(fā)電或城市取暖。) 高爐爐渣高爐爐渣，它是制造水泥的好原料。，它是制造水泥的好原料。 少量少量高爐粉塵高爐粉塵，也可以送燒結(jié)廠使用。，也可以送燒結(jié)廠使用。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心92.1.1 高高 爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介高爐爐體由上而下依次為：高爐爐體由上而下依次為：爐喉爐喉 400爐身爐身 4001100 爐腰爐腰 11001200 爐腹?fàn)t腹 12001450 爐缸爐缸爐底爐底 14501600 2.1 高爐爐襯用耐火材料高爐爐襯用耐火材料耐火材料在鋼鐵冶金中的

9、應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心102.1.2 爐料在爐內(nèi)分布爐料在爐內(nèi)分布耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心112.1.2 爐料在爐內(nèi)分布（狀態(tài)）爐料在爐內(nèi)分布（狀態(tài)）固相區(qū)（塊狀帶）固相區(qū)（塊狀帶） ：固體：固體料軟融前所分布的區(qū)域。料軟融前所分布的區(qū)域。軟融區(qū)（軟融帶）軟融區(qū)（軟融帶） ：爐料：爐料從開始軟化到融化所占的從開始軟化到融化所占的區(qū)域。區(qū)域。滴落區(qū)（滴下帶）：渣、鐵滴落區(qū)（滴下帶）：渣、鐵全部融化滴落，穿過焦炭全部融化滴落，穿過焦炭層下到爐缸的區(qū)域。層下到爐缸的區(qū)域?；匦齾^(qū)（燃燒帶）：風(fēng)口前回旋區(qū)（燃

10、燒帶）：風(fēng)口前燃料燃燒的區(qū)域。燃料燃燒的區(qū)域。爐缸區(qū)（渣鐵帶）：形成最爐缸區(qū)（渣鐵帶）：形成最終渣、鐵的區(qū)域。終渣、鐵的區(qū)域。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心12耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心132.1.2 爐料在爐內(nèi)分布爐料在爐內(nèi)分布耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心142.1.3 高爐爐襯用耐火材料的使用條件：高爐爐襯用耐火材料的使用條件：（1 1）在高溫下，不熔化、不軟化、不揮發(fā)；）在高溫下，不熔化、不軟化、不揮發(fā)；（2 2）應(yīng)具有能在高溫

11、、高壓條件下保持爐體結(jié)構(gòu)完整）應(yīng)具有能在高溫、高壓條件下保持爐體結(jié)構(gòu)完整的強(qiáng)度；的強(qiáng)度；（3 3）耐熱沖擊，耐磨損；）耐熱沖擊，耐磨損；（4 4）具有對(duì)鐵水、爐渣和爐內(nèi)煤氣等的化學(xué)穩(wěn)定性；）具有對(duì)鐵水、爐渣和爐內(nèi)煤氣等的化學(xué)穩(wěn)定性；（5 5）具有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱率，同時(shí)又不影響冷卻效果。）具有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱率，同時(shí)又不影響冷卻效果。 高爐用耐火材料，必須對(duì)爐內(nèi)的反應(yīng)保持物理和高爐用耐火材料，必須對(duì)爐內(nèi)的反應(yīng)保持物理和化學(xué)上的穩(wěn)定，應(yīng)達(dá)到以下要求：化學(xué)上的穩(wěn)定，應(yīng)達(dá)到以下要求：耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心152.1.4我國(guó)高爐用耐火材料的發(fā)展我國(guó)高爐用

12、耐火材料的發(fā)展 中國(guó)高爐用耐火材料的發(fā)展：中國(guó)高爐用耐火材料的發(fā)展：1、二十世紀(jì)八十年代以前：、二十世紀(jì)八十年代以前：Al2O3-SiO2系統(tǒng)天然礬土為主；系統(tǒng)天然礬土為主； Si3N4-SiC開始試用。開始試用。2、二十世紀(jì)九十年代：、二十世紀(jì)九十年代：Al2O3-C Al2O3-SiC Si3N4-SiC開始使用開始使用3、 2000年以后：年以后：Sialon系列產(chǎn)品全面實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)系列產(chǎn)品全面實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn) 中國(guó)高爐用耐火材料技術(shù)路線中國(guó)高爐用耐火材料技術(shù)路線：1、 二十世紀(jì)八十年代隨著寶鋼全面建設(shè)開展。所有材料均來自日本二十世紀(jì)八十年代隨著寶鋼全面建設(shè)開展。所有材料均來自日本。2、

13、 二十世紀(jì)九十年代寶鋼高爐大修時(shí)逐步采用歐洲的技術(shù)路線：即二十世紀(jì)九十年代寶鋼高爐大修時(shí)逐步采用歐洲的技術(shù)路線：即強(qiáng)調(diào)耐火材料也非常重視水冷技術(shù)。強(qiáng)調(diào)耐火材料也非常重視水冷技術(shù)。3、 日本高爐用耐火材料也在改進(jìn)，但步伐不大，至今仍很少用日本高爐用耐火材料也在改進(jìn)，但步伐不大，至今仍很少用Sialon系統(tǒng)材料，但非常重視水冷技術(shù)。高爐壽命很長(zhǎng)系統(tǒng)材料，但非常重視水冷技術(shù)。高爐壽命很長(zhǎng)超過超過20年。年。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心16 寶鋼高爐本體用耐火材料歷程對(duì)中國(guó)大型高爐用耐火材寶鋼高爐本體用耐火材料歷程對(duì)中國(guó)大型高爐用耐火材料發(fā)展具有重

14、要意義料發(fā)展具有重要意義 寶鋼初期耐火材料全部是日本體系。我們通過引進(jìn)寶鋼初期耐火材料全部是日本體系。我們通過引進(jìn)消消化化吸收吸收國(guó)產(chǎn)化的歷程、實(shí)現(xiàn)一次跨越。國(guó)產(chǎn)化的歷程、實(shí)現(xiàn)一次跨越。 從日本模式轉(zhuǎn)變到歐洲模式、材質(zhì)也出現(xiàn)重大變化、走從日本模式轉(zhuǎn)變到歐洲模式、材質(zhì)也出現(xiàn)重大變化、走向賽隆結(jié)合碳化硅和賽隆結(jié)合剛玉體系。向賽隆結(jié)合碳化硅和賽隆結(jié)合剛玉體系。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心17耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心182.1.5.1 爐身上部和中部用耐火材料爐身上部和中部用耐火材料爐身上部

15、和中部是高爐布料和塊狀物料下降的位置。爐身上部和中部是高爐布料和塊狀物料下降的位置。爐身的上部的溫度較低，其破損的主要原因是由于爐身的上部的溫度較低，其破損的主要原因是由于布料和爐料下降帶來的機(jī)械沖刷和隨上升氣流而在此布料和爐料下降帶來的機(jī)械沖刷和隨上升氣流而在此聚集的堿金屬所產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕。聚集的堿金屬所產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕。在爐身中部，溫度較高，溫度波動(dòng)較大，同時(shí)有些在爐身中部，溫度較高，溫度波動(dòng)較大，同時(shí)有些物料在此處被加熱分解，因此耐火材料損毀的主要原物料在此處被加熱分解，因此耐火材料損毀的主要原因是爐內(nèi)溫度變化產(chǎn)生的熱震破壞作用，其次是物料因是爐內(nèi)溫度變化產(chǎn)生的熱震破壞作用，其次是物料下降

16、和爐氣上升的機(jī)械沖刷。下降和爐氣上升的機(jī)械沖刷。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心19l 耐火材料的要求應(yīng)該是：砌筑的爐襯材料應(yīng)該具耐火材料的要求應(yīng)該是：砌筑的爐襯材料應(yīng)該具有較低的氣孔率，較高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠抵抗?fàn)t有較低的氣孔率，較高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠抵抗?fàn)t料和上升氣流的磨損，同時(shí)還應(yīng)具有良好的抗堿料和上升氣流的磨損，同時(shí)還應(yīng)具有良好的抗堿金屬侵蝕性，并且要求材料中的氧化鐵含量要低金屬侵蝕性，并且要求材料中的氧化鐵含量要低，避免與上升的，避免與上升的CO發(fā)生氧化還原反應(yīng)。發(fā)生氧化還原反應(yīng)。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料

17、工程中心鎂質(zhì)材料工程中心20爐身上部和中部侵蝕原因及對(duì)耐材的基本性能要求：爐身上部和中部侵蝕原因及對(duì)耐材的基本性能要求：選用耐火材料選用耐火材料：粘土磚、硅線石磚、致密粘土磚、高粘土磚、硅線石磚、致密粘土磚、高鋁磚等。鋁磚等。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心212.1.5.2爐身下部、爐腰爐身下部、爐腰爐身下部、爐腰侵蝕原因及對(duì)耐材的基本性能要求：爐身下部、爐腰侵蝕原因及對(duì)耐材的基本性能要求： 從爐身下部到爐腰的磚襯，既受下降爐料和上升高溫高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，又受高壓煤氣的磨損

18、以及溫度變化引起的熱沖擊，又受高FeO高高堿度初渣的化學(xué)侵蝕，更為嚴(yán)重的是堿金屬和鋅蒸氣造成堿度初渣的化學(xué)侵蝕，更為嚴(yán)重的是堿金屬和鋅蒸氣造成的碳素沉積和化學(xué)反應(yīng)，使耐火磚組織脆化，失去強(qiáng)度。的碳素沉積和化學(xué)反應(yīng)，使耐火磚組織脆化，失去強(qiáng)度。選用耐火材料：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鋁炭磚、碳化硅磚、熱壓小塊炭磚及半石墨化炭- -碳化硅磚等。碳化硅磚等。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心222.1.5.3 爐腹用耐火材料爐腹用耐火材料爐腹帶侵蝕原因及對(duì)耐材的基本性能要求：爐腹帶侵蝕原因及對(duì)耐材的基本性能要求：爐腹處砌磚

19、在冷卻壁的冷卻作用下，可以形成渣皮，起保護(hù)作用。爐腹處砌磚在冷卻壁的冷卻作用下，可以形成渣皮，起保護(hù)作用。選用耐火材料：選用耐火材料：鋁碳磚、半石墨化碳鋁碳磚、半石墨化碳-碳化硅磚、熱壓小塊碳磚、碳化硅磚、熱壓小塊碳磚、 Si3N4結(jié)合結(jié)合SiC磚等磚等。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心232.1.5.4 爐缸、爐底用耐火材料爐缸、爐底用耐火材料內(nèi)襯侵蝕原因及對(duì)耐材的基本性能要求：內(nèi)襯侵蝕原因及對(duì)耐材的基本性能要求： 爐缸側(cè)壁砌體出鐵口以上受到鐵渣的侵蝕作用，出鐵口以爐缸側(cè)壁砌體出鐵口以上受到鐵渣的侵蝕作用，出鐵口以下為下為”死鐵層死鐵層”,

20、”,長(zhǎng)期受鐵水侵泡，在爐缸壁與爐底的交界處受長(zhǎng)期受鐵水侵泡，在爐缸壁與爐底的交界處受到鐵水環(huán)流的沖刷作用。因此要求砌體具有良好的抗鐵渣、鐵到鐵水環(huán)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(jī)械沖刷能力。水侵蝕能力和抗機(jī)械沖刷能力。 目前國(guó)內(nèi)大、中型高爐爐缸、爐底大多采用目前國(guó)內(nèi)大、中型高爐爐缸、爐底大多采用碳磚和碳磚碳磚和碳磚陶瓷杯復(fù)合爐缸陶瓷杯復(fù)合爐缸兩種。兩種。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心24陶瓷杯結(jié)構(gòu)示意圖陶瓷杯結(jié)構(gòu)示意圖陶瓷杯是指在爐底碳磚的基礎(chǔ)上鋪砌一層莫來石磚后再鋪一層陶瓷杯是指在爐底碳磚的基礎(chǔ)上鋪砌一層莫來

21、石磚后再鋪一層粘土磚，或鋪砌兩層莫來石磚，爐缸內(nèi)砌筑剛玉質(zhì)大型預(yù)制塊粘土磚，或鋪砌兩層莫來石磚，爐缸內(nèi)砌筑剛玉質(zhì)大型預(yù)制塊（全杯）；或只在爐缸交接處拐角砌一段粘土磚（小杯）。（全杯）；或只在爐缸交接處拐角砌一段粘土磚（小杯）。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心25陶瓷杯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：陶瓷杯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：u延長(zhǎng)爐缸壽命延長(zhǎng)爐缸壽命 (1) 減少了鐵水滲入；因?yàn)闇p少了鐵水滲入；因?yàn)?150的等溫線非?？拷さ牡葴鼐€非常靠近工作熱面，因而材料性能受滲入鐵水的影響較?。蛔鳠崦?，因而材料性能受滲入鐵水的影響較小； (2) 因?yàn)樵谔沾刹牧侠锏牡葴鼐€分布非常緊

22、密，因而由因?yàn)樵谔沾刹牧侠锏牡葴鼐€分布非常緊密，因而由于熱面的各種磨損于熱面的各種磨損(機(jī)械磨蝕、化學(xué)侵蝕、堿侵蝕等機(jī)械磨蝕、化學(xué)侵蝕、堿侵蝕等)所所導(dǎo)致的導(dǎo)致的1150等溫線的位移距離受到了制約。等溫線的位移距離受到了制約。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心26u2、節(jié)約能耗和經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約能耗和經(jīng)濟(jì)效益 (1) 由于爐缸熱損失降低，因而鐵水溫度可升高由于爐缸熱損失降低，因而鐵水溫度可升高 1825，有利于提高煉鋼過程的效率。有利于提高煉鋼過程的效率。 (2) 降低焦比。若保持鐵水溫度不變，則可以節(jié)約焦炭并降降低焦比。若保持鐵水溫度不變，則可以

23、節(jié)約焦炭并降低鐵水中的硅含量。低鐵水中的硅含量。 (3) 爐缸對(duì)向涼現(xiàn)象不再敏感。爐缸對(duì)向涼現(xiàn)象不再敏感。 (4) 高爐內(nèi)的殘鐵量將減少，這將在大修過程中節(jié)約時(shí)間。高爐內(nèi)的殘鐵量將減少，這將在大修過程中節(jié)約時(shí)間。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心27858687888990919293949596979899000102030405060708091089 3 9 9 2 9 185.9.153229.7萬噸萬噸97.5.251BF 4063m396.4.308.8.3009.2.153693.9萬噸萬噸91.6.206.8.31 06.12.7

24、94.9.2005.4.274717.7萬噸萬噸 4063m3 4966m32BF 4063m3 4706m33BF 4350m34BF 4747m3數(shù)據(jù)更新至數(shù)據(jù)更新至2010年年8月月31日日寶鋼高爐運(yùn)行概況寶鋼高爐運(yùn)行概況耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心28高爐本體耐材配置高爐本體耐材配置(現(xiàn)役現(xiàn)役)耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心292.1.6 高爐用修補(bǔ)料高爐用修補(bǔ)料 1、高爐內(nèi)襯噴補(bǔ)、高爐內(nèi)襯噴補(bǔ) 2、硬質(zhì)壓入、硬質(zhì)壓入 3、壓力灌漿、壓力灌漿耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼

25、寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心30爐身爐身爐腰爐腰爐腹?fàn)t腹?fàn)t缸爐缸爐底爐底爐頂爐頂內(nèi)襯損壞的表現(xiàn)形式內(nèi)襯損壞的表現(xiàn)形式內(nèi)襯減薄、爐殼發(fā)紅內(nèi)襯減薄、爐殼發(fā)紅鐵口保護(hù)磚損壞，鐵鐵口保護(hù)磚損壞，鐵口冒煤氣嚴(yán)重?？诿懊簹鈬?yán)重。 爐缸側(cè)壁溫度高爐缸側(cè)壁溫度高風(fēng)口嘴燒損風(fēng)口嘴燒損內(nèi)襯減薄、爐殼發(fā)紅內(nèi)襯減薄、爐殼發(fā)紅維護(hù)措施維護(hù)措施硬質(zhì)壓入、噴涂硬質(zhì)壓入、噴涂更換風(fēng)口后壓漿更換風(fēng)口后壓漿鐵口保護(hù)磚更換鐵口保護(hù)磚更換 爐缸側(cè)壁灌漿爐缸側(cè)壁灌漿 耐材噴涂耐材噴涂選用強(qiáng)度高、抗煤氣侵蝕選用強(qiáng)度高、抗煤氣侵蝕好的高鋁噴涂料好的高鋁噴涂料選用樹脂結(jié)合的鋁選用樹脂結(jié)合的鋁-碳碳-炭炭化硅質(zhì)硬質(zhì)壓入料化硅質(zhì)硬

26、質(zhì)壓入料選用抗渣鐵、熱震性能選用抗渣鐵、熱震性能好、強(qiáng)度高耐火磚結(jié)構(gòu)好、強(qiáng)度高耐火磚結(jié)構(gòu)使用非水系的、抗氧化使用非水系的、抗氧化、高導(dǎo)熱的壓入料、高導(dǎo)熱的壓入料采用不含水的碳質(zhì)采用不含水的碳質(zhì)泥漿壓入料泥漿壓入料耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心31高爐內(nèi)襯噴補(bǔ)高爐內(nèi)襯噴補(bǔ) 一般是在降低料線情況下對(duì)露出的爐墻進(jìn)行噴補(bǔ)造襯，一般是在降低料線情況下對(duì)露出的爐墻進(jìn)行噴補(bǔ)造襯，特別適合高爐上部無料部位與大面積的爐墻修補(bǔ)，必要特別適合高爐上部無料部位與大面積的爐墻修補(bǔ)，必要時(shí)料線可降至風(fēng)口以下，對(duì)整個(gè)爐墻進(jìn)行噴補(bǔ)造襯。時(shí)料線可降至風(fēng)口以下，對(duì)整個(gè)爐墻進(jìn)行噴

27、補(bǔ)造襯。 從八十年代起，高爐噴補(bǔ)就在日本、西歐等企業(yè)廣泛應(yīng)從八十年代起，高爐噴補(bǔ)就在日本、西歐等企業(yè)廣泛應(yīng)用。摩根、派力固、美國(guó)銘得、美國(guó)美固美特、日本黑用。摩根、派力固、美國(guó)銘得、美國(guó)美固美特、日本黑崎等企業(yè)具備先進(jìn)的高爐噴補(bǔ)技術(shù)。崎等企業(yè)具備先進(jìn)的高爐噴補(bǔ)技術(shù)。 隨著耐材技術(shù)和自動(dòng)化裝備技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在可以應(yīng)用隨著耐材技術(shù)和自動(dòng)化裝備技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在可以應(yīng)用濕法噴涂材料及熱態(tài)遙控自動(dòng)噴補(bǔ)技術(shù)，不僅可以修補(bǔ)濕法噴涂材料及熱態(tài)遙控自動(dòng)噴補(bǔ)技術(shù)，不僅可以修補(bǔ)爐身內(nèi)襯，而且可以造襯，大大延長(zhǎng)高爐使用壽命，二爐身內(nèi)襯，而且可以造襯，大大延長(zhǎng)高爐使用壽命，二者的結(jié)合成為高爐噴補(bǔ)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。者的

28、結(jié)合成為高爐噴補(bǔ)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心3298.8153.210011012013014015069.2174.880100120140160寶鋼寶鋼1高爐（第二代）遙控濕法噴補(bǔ)照片高爐（第二代）遙控濕法噴補(bǔ)照片熱態(tài)遙控自動(dòng)噴補(bǔ)技術(shù)耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心33硬質(zhì)壓入v傳統(tǒng)的壓入維修：一般選用水泥結(jié)合的高鋁質(zhì)壓入料，泵傳統(tǒng)的壓入維修：一般選用水泥結(jié)合的高鋁質(zhì)壓入料，泵側(cè)壓力一般側(cè)壓力一般23MPa，爐側(cè)壓力一般小于，爐側(cè)壓力一般小于0.5MPa。壓入料施。壓

29、入料施工體硬化遲緩，高水分蒸發(fā)容易炸裂，材料氣孔率高，強(qiáng)度工體硬化遲緩，高水分蒸發(fā)容易炸裂，材料氣孔率高，強(qiáng)度低，因而壽命較短。由于壓入料受到爐內(nèi)溫度和壓力設(shè)備的低，因而壽命較短。由于壓入料受到爐內(nèi)溫度和壓力設(shè)備的限制，進(jìn)行壓入維修的部位在高爐爐身中部以上全部有爐料限制，進(jìn)行壓入維修的部位在高爐爐身中部以上全部有爐料的部位。的部位。v硬質(zhì)壓入維修：機(jī)側(cè)壓力硬質(zhì)壓入維修：機(jī)側(cè)壓力18.8MPa，爐側(cè)壓力為，爐側(cè)壓力為5MPa。相。相當(dāng)于普通壓入設(shè)備的十倍，壓入維修后使用壽命當(dāng)于普通壓入設(shè)備的十倍，壓入維修后使用壽命3個(gè)月以上。個(gè)月以上。使用在爐身中下部、爐腰、爐腹部位有爐料的區(qū)域。采用復(fù)使用在爐

30、身中下部、爐腰、爐腹部位有爐料的區(qū)域。采用復(fù)合樹脂為結(jié)合劑，強(qiáng)調(diào)材料的耐磨性、施工作業(yè)性、適當(dāng)?shù)暮蠘渲瑸榻Y(jié)合劑，強(qiáng)調(diào)材料的耐磨性、施工作業(yè)性、適當(dāng)?shù)挠不瘯r(shí)間、擴(kuò)展性和與內(nèi)襯良好的粘結(jié)性。硬化時(shí)間、擴(kuò)展性和與內(nèi)襯良好的粘結(jié)性。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心34硬質(zhì)壓入硬質(zhì)壓入a.壓入前爐內(nèi)狀況壓入前爐內(nèi)狀況b.壓入初期壓入初期 c.壓入料擴(kuò)展硬化狀況壓入料擴(kuò)展硬化狀況d.壓入料硬化后內(nèi)部形態(tài)壓入料硬化后內(nèi)部形態(tài)耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心352.2 高爐爐前用耐火材料高爐爐前用耐火材料撇渣器

31、撇渣器擺動(dòng)溜嘴擺動(dòng)溜嘴耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心36壓力灌漿目的：目的：生產(chǎn)以后，爐缸周圍碳磚逐漸受到侵蝕。當(dāng)爐缸側(cè)生產(chǎn)以后，爐缸周圍碳磚逐漸受到侵蝕。當(dāng)爐缸側(cè)壁電偶溫度上升或鐵口周圍冒煤氣火大的時(shí)候，需要對(duì)爐壁電偶溫度上升或鐵口周圍冒煤氣火大的時(shí)候，需要對(duì)爐底爐缸進(jìn)行灌漿底爐缸進(jìn)行灌漿( (向耐火磚與爐皮之間灌漿向耐火磚與爐皮之間灌漿) )。目的是防止。目的是防止鐵皮與耐火磚之間產(chǎn)生間隙，保證良好的導(dǎo)熱性能，以便鐵皮與耐火磚之間產(chǎn)生間隙，保證良好的導(dǎo)熱性能，以便打水冷卻發(fā)揮效果。打水冷卻發(fā)揮效果。設(shè)備選定設(shè)備選定：灌漿泵：型號(hào)：灌漿泵：

32、型號(hào)MP100r-PA-15C 能力能力-15kg/min 壓力壓力-30MPa 部位選定：部位選定：a、爐缸側(cè)壁溫度高的部位；爐缸側(cè)壁溫度高的部位； b、鐵口冒煤氣大的區(qū)域；鐵口冒煤氣大的區(qū)域； c、維護(hù)性，以前灌過漿的孔；維護(hù)性，以前灌過漿的孔； d、爐皮發(fā)紅處爐皮發(fā)紅處耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心372.2.1 高爐出鐵口炮泥高爐出鐵口炮泥耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心38爐缸爐缸出鐵口出鐵口耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心392.2

33、.1高爐炮泥的作用高爐炮泥的作用l 出鐵口炮泥可以反復(fù)多次被打開和充填。出鐵口炮泥可以反復(fù)多次被打開和充填。l 炮泥能維持鐵口孔徑穩(wěn)定，出鐵均勻，最終出炮泥能維持鐵口孔徑穩(wěn)定，出鐵均勻，最終出凈爐內(nèi)的鐵渣熔液。凈爐內(nèi)的鐵渣熔液。l 可以保護(hù)爐缸?？梢员Ｗo(hù)爐缸。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心402.2.2 炮泥應(yīng)具備的性能炮泥應(yīng)具備的性能l ( 1 ) 炮泥要有一定的塑性，保證從泥炮中打出時(shí)不破碎，容易擠進(jìn)并填炮泥要有一定的塑性，保證從泥炮中打出時(shí)不破碎，容易擠進(jìn)并填滿鐵口通道；滿鐵口通道；l ( 2 ) 出鐵口經(jīng)常處于高溫狀態(tài)，要求炮泥的耐

34、火度要高（一般炮泥的耐出鐵口經(jīng)常處于高溫狀態(tài)，要求炮泥的耐火度要高（一般炮泥的耐火度在火度在1400以上）；以上）；l ( 3 ) 燒結(jié)性要好，強(qiáng)度高燒結(jié)性要好，強(qiáng)度高 ，耐沖刷和耐侵蝕。一般情況下，燒結(jié)速度越，耐沖刷和耐侵蝕。一般情況下，燒結(jié)速度越快，炮泥越安全可用；快，炮泥越安全可用；l ( 4 ) 開口容易，開口機(jī)鉆口容易，方便現(xiàn)場(chǎng)操作；開口容易，開口機(jī)鉆口容易，方便現(xiàn)場(chǎng)操作；l ( 5 ) 要求炮泥應(yīng)具有較高的抗渣能力，不易受渣鐵的侵蝕，耐高溫溶渣要求炮泥應(yīng)具有較高的抗渣能力，不易受渣鐵的侵蝕，耐高溫溶渣及鐵水腐蝕能力強(qiáng)，鐵口孔徑擴(kuò)孔速度慢，鐵流穩(wěn)定，并有較強(qiáng)的耐沖及鐵水腐蝕能力強(qiáng)，鐵

35、口孔徑擴(kuò)孔速度慢，鐵流穩(wěn)定，并有較強(qiáng)的耐沖刷磨損性；刷磨損性；l ( 6 ) 要求炮泥在使用時(shí)體積穩(wěn)定性好，高溫不收縮，避免產(chǎn)生裂紋；要求炮泥在使用時(shí)體積穩(wěn)定性好，高溫不收縮，避免產(chǎn)生裂紋；l ( 7 ) 適宜的氣孔率，使炮泥具有足夠的透氣性，有利于炮泥中揮發(fā)分的適宜的氣孔率，使炮泥具有足夠的透氣性，有利于炮泥中揮發(fā)分的外逸；外逸； l ( 8 ) 環(huán)境污染小。環(huán)境污染小。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心41 2.2.3炮泥的發(fā)展現(xiàn)狀炮泥的發(fā)展現(xiàn)狀 1 國(guó)內(nèi)炮泥的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)炮泥的發(fā)展現(xiàn)狀 傳統(tǒng)炮泥：傳統(tǒng)炮泥： 這種炮泥以這種炮泥以焦粉、粘土、

36、礬土熟料及焦油瀝青焦粉、粘土、礬土熟料及焦油瀝青為主要原料，為主要原料，加水加水?dāng)嚢瓒?，俗稱有水炮泥。攪拌而成，俗稱有水炮泥。 特點(diǎn)：這種炮泥一般體積密度小，耐渣鐵侵蝕性差，在大中特點(diǎn)：這種炮泥一般體積密度小，耐渣鐵侵蝕性差，在大中型高爐上堵鐵口時(shí)易造成鐵口深度不夠，在出鐵期間往往跑型高爐上堵鐵口時(shí)易造成鐵口深度不夠，在出鐵期間往往跑焦炭、出鐵放風(fēng)、出不凈鐵渣熔液等，影響高爐正常生產(chǎn)。焦炭、出鐵放風(fēng)、出不凈鐵渣熔液等，影響高爐正常生產(chǎn)。但由于其成本低，經(jīng)各煉鐵廠改進(jìn)后仍在我國(guó)的絕大多數(shù)中但由于其成本低，經(jīng)各煉鐵廠改進(jìn)后仍在我國(guó)的絕大多數(shù)中小型高爐上使用，其單耗在小型高爐上使用，其單耗在1.2

37、kg/t以上。以上。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心42 無水炮泥。無水炮泥。 無水炮泥一般由無水炮泥一般由剛玉、碳化硅和焦粉剛玉、碳化硅和焦粉為主要原料，同時(shí)配加為主要原料，同時(shí)配加不同的外加劑，以不同的外加劑，以焦油焦油作為結(jié)合劑。作為結(jié)合劑。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：這種炮泥由于采用優(yōu)質(zhì)高純?cè)?，并以這種炮泥由于采用優(yōu)質(zhì)高純?cè)希⒁訡質(zhì)原料為結(jié)質(zhì)原料為結(jié)合劑，其耐鐵渣侵蝕性能比有水炮泥大為提高，可以使鐵口合劑，其耐鐵渣侵蝕性能比有水炮泥大為提高，可以使鐵口出鐵時(shí)間延長(zhǎng)，降低出鐵次數(shù)。寶鋼出鐵時(shí)間延長(zhǎng)，降低出鐵次數(shù)。寶鋼TA-4炮泥每次出鐵時(shí)間炮泥

38、每次出鐵時(shí)間可達(dá)可達(dá)120min以上，每天出鐵次數(shù)為以上，每天出鐵次數(shù)為1011次。次。缺點(diǎn)缺點(diǎn)是開鐵口是開鐵口困難，寶鋼采用困難，寶鋼采用插棒法開鐵口插棒法開鐵口，炮泥單耗已從過去的，炮泥單耗已從過去的0.8kg/t鐵降到了鐵降到了0.35kg/t鐵。鐵。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心43表表 國(guó)內(nèi)部分鋼廠炮泥的使用情況國(guó)內(nèi)部分鋼廠炮泥的使用情況耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心44 國(guó)外炮泥的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段。國(guó)外炮泥的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段。 第一階段為第一階段為有水炮泥有水炮泥，和國(guó)內(nèi)的

39、相差不多。，和國(guó)內(nèi)的相差不多。 20世紀(jì)世紀(jì)70年代至年代至80年代初，世界各國(guó)相繼推出了年代初，世界各國(guó)相繼推出了無水炮泥無水炮泥。 起初的無水炮泥都是用起初的無水炮泥都是用焦油焦油作結(jié)合劑，由于焦油在使用中會(huì)作結(jié)合劑，由于焦油在使用中會(huì)產(chǎn)生煙霧，惡化工作環(huán)境。產(chǎn)生煙霧，惡化工作環(huán)境。 日本和西德等國(guó)研制出了日本和西德等國(guó)研制出了樹脂樹脂為結(jié)合劑的無水炮泥，不僅消為結(jié)合劑的無水炮泥，不僅消除了煙霧，而且能快速硬化，大大提高了無水炮泥的性能。除了煙霧，而且能快速硬化，大大提高了無水炮泥的性能。除結(jié)合劑方面的改進(jìn)外，日本在除結(jié)合劑方面的改進(jìn)外，日本在1979年到年到1987年，還先后開年，還先后

40、開發(fā)了發(fā)了SiO2炮泥炮泥，高耐用性，高耐用性SiO2炮泥，及特別耐用的炮泥，及特別耐用的氧化鋁炮氧化鋁炮泥泥，由于無水炮泥開鐵口困難，日本于，由于無水炮泥開鐵口困難，日本于1985年開發(fā)出了年開發(fā)出了插棒插棒法法開鐵口，取得了較好的使用效果。開鐵口，取得了較好的使用效果。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心45高爐炮泥的發(fā)展趨勢(shì)高爐炮泥的發(fā)展趨勢(shì) 提高原料純度提高原料純度、選用優(yōu)質(zhì)的、選用優(yōu)質(zhì)的結(jié)合劑結(jié)合劑及添加不同的及添加不同的外加劑外加劑，改，改善并提高了炮泥質(zhì)量，滿足了高爐安全順行的需要。善并提高了炮泥質(zhì)量，滿足了高爐安全順行的需要。l

41、結(jié)合劑：結(jié)合劑：隨著世界各國(guó)對(duì)節(jié)能和環(huán)保的重視作為一般無水炮隨著世界各國(guó)對(duì)節(jié)能和環(huán)保的重視作為一般無水炮泥結(jié)合劑的泥結(jié)合劑的焦油或蒽油焦油或蒽油，將會(huì)逐漸被環(huán)保型的，將會(huì)逐漸被環(huán)保型的改性樹脂結(jié)合改性樹脂結(jié)合劑劑所取代；所取代；l 為了提高炮泥的高溫強(qiáng)度、炮泥的原料正在向?yàn)榱颂岣吲谀嗟母邷貜?qiáng)度、炮泥的原料正在向高純度、雜質(zhì)高純度、雜質(zhì)含量低、碳質(zhì)和堿性化含量低、碳質(zhì)和堿性化方向發(fā)展；方向發(fā)展；l 同時(shí)隨著微粉特別同時(shí)隨著微粉特別超微粉超微粉的出現(xiàn)以及在材料中的廣泛應(yīng)用，的出現(xiàn)以及在材料中的廣泛應(yīng)用，目前炮泥為了提高致密度和燒結(jié)性能，其配料正向細(xì)粉增多目前炮泥為了提高致密度和燒結(jié)性能，其配料正向

42、細(xì)粉增多的方向發(fā)展。的方向發(fā)展。l 增加增加氮化硅、碳化硅結(jié)合氮化硅，藍(lán)晶石，氮化硅鐵，鋁粉氮化硅、碳化硅結(jié)合氮化硅，藍(lán)晶石，氮化硅鐵，鋁粉等高品質(zhì)材料，以等高品質(zhì)材料，以提高體積穩(wěn)定性提高體積穩(wěn)定性，還可，還可提高體積密度提高體積密度。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心462.3.4 高爐炮泥的損毀機(jī)理高爐炮泥的損毀機(jī)理1 熱機(jī)械作用損毀熱機(jī)械作用損毀l 熱震穩(wěn)定性的影響：熱震穩(wěn)定性的影響：循環(huán)出鐵和堵鐵口出現(xiàn)的熱震穩(wěn)定性的循環(huán)出鐵和堵鐵口出現(xiàn)的熱震穩(wěn)定性的影響（從影響（從1500過度到過度到100）；）；l 體積穩(wěn)定性的影響：體積穩(wěn)定性的影響

43、：新舊炮泥的接觸面上，也會(huì)由于新炮泥新舊炮泥的接觸面上，也會(huì)由于新炮泥的燒結(jié)收縮產(chǎn)生縫隙，這樣就使得熔融的渣鐵液體易滲入這的燒結(jié)收縮產(chǎn)生縫隙，這樣就使得熔融的渣鐵液體易滲入這些縫隙，當(dāng)下次鐵口打開時(shí)，在熔流強(qiáng)烈的沖刷下，使炮泥些縫隙，當(dāng)下次鐵口打開時(shí)，在熔流強(qiáng)烈的沖刷下，使炮泥發(fā)生脫落損毀。發(fā)生脫落損毀。l 內(nèi)外熱應(yīng)力的影響：內(nèi)外熱應(yīng)力的影響：新堵塞的炮泥，受鐵口內(nèi)外溫度的作用新堵塞的炮泥，受鐵口內(nèi)外溫度的作用，使炮泥燒結(jié)速率不等，在鐵口炮泥內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力，出現(xiàn)微，使炮泥燒結(jié)速率不等，在鐵口炮泥內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力，出現(xiàn)微裂紋并逐漸擴(kuò)大，若裂紋擴(kuò)展到整個(gè)鐵口截面，就會(huì)裂紋并逐漸擴(kuò)大，若裂紋擴(kuò)展到整個(gè)鐵口

44、截面，就會(huì)發(fā)生斷發(fā)生斷鐵口鐵口現(xiàn)象?，F(xiàn)象。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心472 熱化學(xué)侵蝕損毀熱化學(xué)侵蝕損毀 l 炮泥中常見的雜質(zhì)氧化物：炮泥中常見的雜質(zhì)氧化物：TiO2、Fe2O3、CaO、MgO等，等，與高爐熔渣中的多種成份：與高爐熔渣中的多種成份：SiO2、CaO、Al2O3、MgO、MnO、FeO、CaS等反應(yīng)，使炮泥被侵蝕。等反應(yīng)，使炮泥被侵蝕。l 鐵橄欖石鐵橄欖石2FeOSiO2的熔點(diǎn)只有的熔點(diǎn)只有1178，鐵堇青石，鐵堇青石2FeO2Al2O3SiO2的熔點(diǎn)只有的熔點(diǎn)只有1083，MnOSiO2的熔點(diǎn)為的熔點(diǎn)為1291，2MnO

45、SiO2的熔點(diǎn)為的熔點(diǎn)為1345。在出鐵期間，會(huì)隨著。在出鐵期間，會(huì)隨著鐵渣熔液的沖刷及溫升轉(zhuǎn)成渣液而流失，使出鐵口孔徑擴(kuò)大鐵渣熔液的沖刷及溫升轉(zhuǎn)成渣液而流失，使出鐵口孔徑擴(kuò)大，造成跑大流，影響出鐵安全，造成跑大流，影響出鐵安全 。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心483 操作因素對(duì)炮泥損毀的影響操作因素對(duì)炮泥損毀的影響 l (1) 出渣出鐵方式的影響。出渣出鐵方式的影響。 l (2) 出鐵次數(shù)的影響。出鐵次數(shù)的影響。l (3) 開鐵口方式的影響。開鐵口方式的影響。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心

46、493. 影響炮泥質(zhì)量的因素影響炮泥質(zhì)量的因素 1）原料對(duì)炮泥質(zhì)量的影響）原料對(duì)炮泥質(zhì)量的影響 2）結(jié)合劑對(duì)炮泥質(zhì)量的影響）結(jié)合劑對(duì)炮泥質(zhì)量的影響 3）外加劑對(duì)炮泥質(zhì)量的影響）外加劑對(duì)炮泥質(zhì)量的影響 4）生產(chǎn)工藝對(duì)炮泥質(zhì)量的影響）生產(chǎn)工藝對(duì)炮泥質(zhì)量的影響耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心501、原料、原料l (1) 原料的化學(xué)成分：原料的化學(xué)成分：l (2) 原料的顆粒組成；原料的顆粒組成；l (3) 原料的含水量。原料的含水量。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心512、結(jié)、結(jié) 合合 劑劑l 結(jié)合劑

47、影響炮泥的正常和高溫強(qiáng)度，對(duì)炮泥的質(zhì)量影結(jié)合劑影響炮泥的正常和高溫強(qiáng)度，對(duì)炮泥的質(zhì)量影響很大。響很大。 結(jié)合劑含量越高，則揮發(fā)份逸出多，結(jié)構(gòu)疏松，氣孔結(jié)合劑含量越高，則揮發(fā)份逸出多，結(jié)構(gòu)疏松，氣孔大，強(qiáng)度下降，并伴隨著較大的收縮，而且早期軟化大，強(qiáng)度下降，并伴隨著較大的收縮，而且早期軟化嚴(yán)重，很難保證在堵口初期內(nèi)有足夠的強(qiáng)度，導(dǎo)致拔嚴(yán)重，很難保證在堵口初期內(nèi)有足夠的強(qiáng)度，導(dǎo)致拔炮時(shí)間延長(zhǎng)，而且有漏鐵的危險(xiǎn)。若含量偏低，則炮炮時(shí)間延長(zhǎng)，而且有漏鐵的危險(xiǎn)。若含量偏低，則炮泥經(jīng)泥炮打入鐵口后迅速固化燒結(jié)，強(qiáng)度高，氣孔率泥經(jīng)泥炮打入鐵口后迅速固化燒結(jié)，強(qiáng)度高，氣孔率小，體密大，透氣性差。在加入膨脹劑的

48、作用下，鐵小，體密大，透氣性差。在加入膨脹劑的作用下，鐵口堵的過死，不易鉆鐵口，易損壞鉆頭，會(huì)影響正?？诙碌倪^死，不易鉆鐵口，易損壞鉆頭，會(huì)影響正常冶煉生產(chǎn)流程的暢通。冶煉生產(chǎn)流程的暢通。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心523、外、外 加加 劑劑l (1) 氮化硅；氮化硅；氮化硅分子量為氮化硅分子量為140.28，屬?gòu)?qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合的化合物，具有，屬?gòu)?qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合的化合物，具有熱膨脹系數(shù)低，熱震穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高（能保持其強(qiáng)度到熱膨脹系數(shù)低，熱震穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高（能保持其強(qiáng)度到1200高高溫不變），自潤(rùn)滑性好，耐高溫，耐腐蝕等特點(diǎn)。目前在冶金工

49、業(yè)中應(yīng)溫不變），自潤(rùn)滑性好，耐高溫，耐腐蝕等特點(diǎn)。目前在冶金工業(yè)中應(yīng)用廣泛。炮泥中加入適量的氮化硅，可提高炮泥的抗渣鐵侵蝕性和抗渣用廣泛。炮泥中加入適量的氮化硅，可提高炮泥的抗渣鐵侵蝕性和抗渣鐵沖刷性。鐵沖刷性。l(2) 氮化硅結(jié)合碳化硅；氮化硅結(jié)合碳化硅；氮化硅結(jié)合碳化硅由兩種耐高溫的化合物復(fù)合氮化硅結(jié)合碳化硅由兩種耐高溫的化合物復(fù)合而成，具有耐高溫、抗氧化、抗熱震、耐酸堿侵蝕，抗金屬爐渣熔蝕等而成，具有耐高溫、抗氧化、抗熱震、耐酸堿侵蝕，抗金屬爐渣熔蝕等優(yōu)良性能。炮泥添加氮化硅結(jié)合碳化硅，可以提高炮泥的高溫強(qiáng)度，降優(yōu)良性能。炮泥添加氮化硅結(jié)合碳化硅，可以提高炮泥的高溫強(qiáng)度，降低出鐵次數(shù)，延

50、長(zhǎng)每次出鐵的時(shí)間。低出鐵次數(shù)，延長(zhǎng)每次出鐵的時(shí)間。l (3) 氮化硅鐵；氮化硅鐵；氮化硅鐵是氮化硅和鐵的混合物，通常這種混合物中含氮化硅鐵是氮化硅和鐵的混合物，通常這種混合物中含有有75%80%的的Si3N4，12%17%的的Fe，游離的，游離的Si不大于不大于1%。氮化硅鐵。氮化硅鐵加入到炮泥中，在有加入到炮泥中，在有Fe存在的條件下，存在的條件下，1200以上，特別是在以上，特別是在14001500，無論是，無論是Al2O3 還是還是SiO2 質(zhì)炮泥，其中質(zhì)炮泥，其中Fe成為反應(yīng)媒體，成為反應(yīng)媒體，使使Si3N4與與Fe和和C相反應(yīng)，生成相反應(yīng)，生成SiC強(qiáng)化基質(zhì)，同時(shí)生成強(qiáng)化基質(zhì)，同時(shí)生

51、成N2 和和CO氣體，可氣體，可防止?fàn)t渣侵入，減少爐渣的侵蝕作用。防止?fàn)t渣侵入，減少爐渣的侵蝕作用。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心534、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)工藝l 首先在生產(chǎn)前要確定合理的配比方案；首先在生產(chǎn)前要確定合理的配比方案；l 其次在生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格按照工藝操作規(guī)程進(jìn)行，注意各種原其次在生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格按照工藝操作規(guī)程進(jìn)行，注意各種原料在碾制時(shí)間的加料順序；料在碾制時(shí)間的加料順序；l 濕碾時(shí)間要嚴(yán)格掌握，時(shí)間不能太短；濕碾時(shí)間要嚴(yán)格掌握，時(shí)間不能太短；l 碾制完成后炮泥的保存對(duì)使用性能也有很大影響，此時(shí)應(yīng)碾制完成后炮泥的保存對(duì)使用性能也有很大影響

52、，此時(shí)應(yīng)注意環(huán)境溫度的變化，夏天氣溫高，對(duì)有水炮泥要采取遮注意環(huán)境溫度的變化，夏天氣溫高，對(duì)有水炮泥要采取遮蓋等措施，在困料時(shí)免得水分蒸發(fā)。冬天氣溫低，無水炮蓋等措施，在困料時(shí)免得水分蒸發(fā)。冬天氣溫低，無水炮泥要加熱保存，以免炮泥冷凝成塊。泥要加熱保存，以免炮泥冷凝成塊。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心54耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心55熱風(fēng)爐用耐火材料熱風(fēng)爐用耐火材料耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心563種熱風(fēng)爐爐型的比較種熱風(fēng)爐爐型的比較

53、熱風(fēng)爐是高熱風(fēng)爐是高爐加熱鼓風(fēng)爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是的設(shè)備，是一種蓄熱式一種蓄熱式的熱交換器的熱交換器，用于預(yù)熱，用于預(yù)熱高爐熱風(fēng)，高爐熱風(fēng)，為高爐的高為高爐的高效操作提供效操作提供穩(wěn)定的高溫穩(wěn)定的高溫?zé)犸L(fēng)。熱風(fēng)。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心573種熱風(fēng)爐爐型的特點(diǎn)種熱風(fēng)爐爐型的特點(diǎn) 頂燃式熱風(fēng)爐：頂燃式熱風(fēng)爐：結(jié)構(gòu)對(duì)稱，最為簡(jiǎn)約合理、工程量小、占地結(jié)構(gòu)對(duì)稱，最為簡(jiǎn)約合理、工程量小、占地少、投資和維護(hù)費(fèi)用低。殼體內(nèi)面積有效利用最高，大墻內(nèi)少、投資和維護(hù)費(fèi)用低。殼體內(nèi)面積有效利用最高，大墻內(nèi)的斷面可的斷面可100%用于蓄熱。較低的拱頂溫度便可

54、以實(shí)現(xiàn)高風(fēng)用于蓄熱。較低的拱頂溫度便可以實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫和長(zhǎng)壽命，耐火材料的工作條件明顯改善。頂燃式熱風(fēng)爐溫和長(zhǎng)壽命，耐火材料的工作條件明顯改善。頂燃式熱風(fēng)爐已成為熱風(fēng)爐技術(shù)發(fā)展的主要方向。已成為熱風(fēng)爐技術(shù)發(fā)展的主要方向。 改進(jìn)型內(nèi)燃式風(fēng)爐：改進(jìn)型內(nèi)燃式風(fēng)爐：燃燒室與蓄熱室縱向平行設(shè)計(jì)在一個(gè)殼燃燒室與蓄熱室縱向平行設(shè)計(jì)在一個(gè)殼體內(nèi)，大墻內(nèi)用于蓄熱的面積僅為約體內(nèi)，大墻內(nèi)用于蓄熱的面積僅為約67%；耐火材料的工作；耐火材料的工作條件較差，質(zhì)量要求苛刻；條件較差，質(zhì)量要求苛刻； 外燃式熱風(fēng)爐：外燃式熱風(fēng)爐：燃燒室外置，占地面積大，耐火材料和鋼材燃燒室外置，占地面積大，耐火材料和鋼材的消耗量大，基建工程量

55、大，投資高。采用聯(lián)絡(luò)管與蓄熱室的消耗量大，基建工程量大，投資高。采用聯(lián)絡(luò)管與蓄熱室相連，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耐火材料尤其是拱頂聯(lián)絡(luò)管、聯(lián)絡(luò)管端口相連，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耐火材料尤其是拱頂聯(lián)絡(luò)管、聯(lián)絡(luò)管端口、陶瓷燃燒器等制造困難、復(fù)雜、造價(jià)高。爐體結(jié)構(gòu)受力不、陶瓷燃燒器等制造困難、復(fù)雜、造價(jià)高。爐體結(jié)構(gòu)受力不均勻、長(zhǎng)壽命較困難。均勻、長(zhǎng)壽命較困難。耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心58耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心59耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心60耐火材料在鋼

56、鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心61熱風(fēng)爐基本構(gòu)造熱風(fēng)爐基本構(gòu)造 熱風(fēng)爐的燃燒室由爐墻圍城的空塔結(jié)構(gòu)，爐墻內(nèi)側(cè)砌有一層熱風(fēng)爐的燃燒室由爐墻圍城的空塔結(jié)構(gòu)，爐墻內(nèi)側(cè)砌有一層耐火磚，外側(cè)有耐火磚，外側(cè)有12層保溫磚和緩沖填料。底部的燃燒器使層保溫磚和緩沖填料。底部的燃燒器使引入的煤氣和助燃空氣充分混合，在燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的引入的煤氣和助燃空氣充分混合，在燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的高溫氣體導(dǎo)至蓄熱室拱頂，再分配到所有格孔中去加熱格子高溫氣體導(dǎo)至蓄熱室拱頂，再分配到所有格孔中去加熱格子磚。燃燒室上部開有熱風(fēng)出口，并接有熱風(fēng)閥，熱風(fēng)管送出磚。燃燒室上部開有熱風(fēng)出口，并接

57、有熱風(fēng)閥，熱風(fēng)管送出熱風(fēng)。熱風(fēng)。 蓄熱室的爐墻里砌滿蓄熱的格子磚，格子磚的格孔上下貫通蓄熱室的爐墻里砌滿蓄熱的格子磚，格子磚的格孔上下貫通，孔型有圓形、矩形，矩形孔長(zhǎng)短邊交錯(cuò)砌筑，以加強(qiáng)對(duì)流，孔型有圓形、矩形，矩形孔長(zhǎng)短邊交錯(cuò)砌筑，以加強(qiáng)對(duì)流熱交換的效果。蓄熱室內(nèi)格子磚全部支撐在耐熱鑄鐵的支柱熱交換的效果。蓄熱室內(nèi)格子磚全部支撐在耐熱鑄鐵的支柱和爐箅子上，爐箅子與格子磚的孔眼要對(duì)應(yīng)。熱風(fēng)爐廢氣在和爐箅子上，爐箅子與格子磚的孔眼要對(duì)應(yīng)。熱風(fēng)爐廢氣在支柱間匯集。從煙道排出；鼓風(fēng)從冷風(fēng)口引入，在支柱間分支柱間匯集。從煙道排出；鼓風(fēng)從冷風(fēng)口引入，在支柱間分配到所有的格孔，并加熱格孔。配到所有的格孔，并

58、加熱格孔。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心62耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心634.1 熱風(fēng)爐用耐火材料的發(fā)展歷程熱風(fēng)爐用耐火材料的發(fā)展歷程l 上世紀(jì)上世紀(jì)50年代以前，高爐送風(fēng)溫度為年代以前，高爐送風(fēng)溫度為900左右，熱風(fēng)爐蓄左右，熱風(fēng)爐蓄熱體使用的是熱體使用的是粘土磚粘土磚；l 60年代由于風(fēng)溫達(dá)到了年代由于風(fēng)溫達(dá)到了10001100，粘土磚以不能勝任，粘土磚以不能勝任熱風(fēng)爐蓄熱體材質(zhì)了，因此改用了熱風(fēng)爐蓄熱體材質(zhì)了，因此改用了高鋁磚高鋁磚；l 70年代，由于送風(fēng)溫度進(jìn)一步提高到年代，由

59、于送風(fēng)溫度進(jìn)一步提高到1200，此時(shí)使用高鋁，此時(shí)使用高鋁磚也發(fā)生了問題，提出了熱風(fēng)爐蓄熱室爐頂用耐火材料提出磚也發(fā)生了問題，提出了熱風(fēng)爐蓄熱室爐頂用耐火材料提出了了蠕變率蠕變率的要求。的要求。l 20世紀(jì)世紀(jì)80年代開始，熱風(fēng)爐送風(fēng)溫度持續(xù)升高，一般風(fēng)溫在年代開始，熱風(fēng)爐送風(fēng)溫度持續(xù)升高，一般風(fēng)溫在12001250 ，而熱風(fēng)爐和蓄熱室上部比通常送風(fēng)溫度高，而熱風(fēng)爐和蓄熱室上部比通常送風(fēng)溫度高出出200300，在如此高熱負(fù)荷情況下，熱風(fēng)爐上部一般采，在如此高熱負(fù)荷情況下，熱風(fēng)爐上部一般采用用硅磚硅磚或或14001500蠕變率低的蠕變率低的低蠕變高鋁磚低蠕變高鋁磚。 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用遼

60、寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)鎂質(zhì)材料工程中心鎂質(zhì)材料工程中心644.2 熱風(fēng)爐爐襯損毀機(jī)理熱風(fēng)爐爐襯損毀機(jī)理 因熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)形式不同，爐襯的損毀情況也有差異，因熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)形式不同，爐襯的損毀情況也有差異，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐最易損毀的部位是隔墻最易損毀的部位是隔墻；外燃式熱風(fēng)爐則是；外燃式熱風(fēng)爐則是燃燒室和蓄熱室的拱頂燃燒室和蓄熱室的拱頂、兩室、兩室的的連接過橋連接過橋等高溫部位。綜合損毀原因主要有以下三點(diǎn)：等高溫部位。綜合損毀原因主要有以下三點(diǎn)：1.熱應(yīng)力作用：熱應(yīng)力作用：熱風(fēng)爐爐襯和格子磚總是處于冷熱交變的狀態(tài)下，受熱應(yīng)力熱風(fēng)爐爐襯和格子磚總是處于冷熱交變的狀態(tài)下，受熱應(yīng)力的作用，極易導(dǎo)致