高爐耐火材料筆記

硅酸鋁質(zhì)耐火材料的種類及使用性能分析

正文目錄

正文目錄.........................................................................1

圖表目錄.........................................................................2

前言.............................................................................4

1.高爐用耐火材料..............................................................4

2.耐火材料的基本性質(zhì)..........................................................4

3.高爐爐體用耐火材料..........................................................4

4.爐喉和爐頂用耐火材料.......................................................5

5.爐身用耐火材料..............................................................5

6.爐腰用耐火材料..............................................................6

7.爐腹用耐火材料..............................................................6

8.爐缸、爐底用耐火材料.......................................................7

9.出鐵口用耐火材料............................................................9

10.不定形耐火材料在高爐上的應(yīng)用.............................................10

11.碳質(zhì)耐火材料在高爐上的應(yīng)用...............................................10

12.各種耐火磚技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)........................................................12

12.1.高鋁磚................................................................12

12.2.粘土磚................................................................13

12.3.磷酸浸漬粘土磚........................................................14

12.4.碳化硅磚..............................................................14

12.5.鋁炭磚................................................................16

12.6.炭磚..................................................................18

12.7.石墨磚................................................................22

12.8.硅線石磚、紅柱石磚、藍晶石磚.........................................23

12.9.剛玉磚、棕剛玉磚.....................................................24

13.各部位用不定形耐火材料的理化指標(biāo).........................................25

13.1.耐火泥漿..............................................................25

13.1.1.粘土質(zhì)耐火泥漿...................................................26

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13.1.2.高鋁質(zhì)耐火泥漿....................................................26

13.1.3.剛玉質(zhì)而土火泥漿....................................................27

13.1.4.碳化硅泥漿........................................................27

13.1.5.炭質(zhì)泥漿...........................................................28

13.1.6.壓入泥漿...........................................................29

13.1.7.隔熱耐火泥漿......................................................29

13.1.8.緩沖泥漿...........................................................30

13.2.耐火澆注料.............................................................30

13.3.耐熱混凝土.............................................................31

13.4.炮泥...................................................................32

13.5.噴涂料.................................................................32

13.6.灌漿料.................................................................33

13.7.搗打料.................................................................34

13.8.緩沖料...............................................................35

13.9.碳素填料.............................................................35

13.10.鐵屑填料.............................................................36

14.粘土磚......................................................................36

14.1.粘土磚的組成..........................................................36

14.2.粘土磚的性質(zhì).........................................................36

14.3.粘土磚的理論指標(biāo).....................................................37

15.半硅磚....................................................................37

16.高鋁磚....................................................................37

16.1.高鋁磚的類別...........................................................37

16.2.高鋁磚的性能...........................................................38

17.熱風(fēng)爐用普通耐火磚.......................................................39

18.熱風(fēng)爐用低蠕變系列耐火磚.................................................40

圖表目錄

表11-1世界主要產(chǎn)鐵國家的高爐采用碳質(zhì)耐火材料的發(fā)展歷史..................11

表11-2我國幾座高爐內(nèi)襯選用的耐火材料.....................................11

表12-1高爐用高鋁磚的理化指標(biāo).............................................12

表12-2高爐用高鋁碗的尺寸允許偏差及外觀(mm)............................................................13

表12-3高爐用粘土磚的理化指標(biāo).............................................13

表12-4高爐用粘土磚的尺寸允許偏差及外觀(mm)............................................................13

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表12-5磷酸浸漬粘土磚的理化指標(biāo)...........................................14

表12-6磷酸浸漬粘土磚的尺寸允許偏差及外觀(mm)........................................................14

表12-7高爐用氮化硅結(jié)合碳化硅磚的理化指標(biāo)................................15

表12-8高爐用標(biāo)準(zhǔn)型號制品的氮化硅結(jié)合碳化硅磚尺寸允許偏差及外觀(mm).........15

表12-9Sialon結(jié)合SiC石專的理化指標(biāo)..........................................16

表12-10我國高爐用優(yōu)質(zhì)碳化硅制品和國外的同類耐火制品的理化指標(biāo)..........16

表12-11鋁炭磚的理化指標(biāo)..................................................17

表12-12鋁炭磚的尺寸允許偏差(mm)...................................................................................17

表12-13燒成微孔鋁炭磚的理化指標(biāo)..........................................17

表12-14燒成微孔鋁炭磚的尺寸允許偏差及外觀(mm)......................................................18

表12-15高爐炭塊和炭鍵的理化指標(biāo)..........................................19

表12-16高爐炭塊和炭鍵的尺寸允許偏差(mm)...................................................................19

表12-17半石墨炭磚理化指標(biāo)................................................19

表12-18自焙炭塊的理化指標(biāo)................................................20

表12-19微孔炭塊的理化指標(biāo)................................................21

表12-20微孔炭塊的理化指標(biāo)................................................21

表12-21國外炭磚的技術(shù)指標(biāo)................................................21

表12-22高爐用石墨磚的理化指標(biāo)...........................................22

表12-23高爐用石墨磚的規(guī)格尺寸(mm)...............................................................................22

表12-24高爐用石墨磚的尺寸允許偏差(mm)......................................................................22

表12-25高爐用石墨磚的外形................................................22

表12-26硅線石磚、紅柱石磚、藍晶石磚的理化指標(biāo)...........................23

表12-27純剛玉磚理化指標(biāo)..................................................24

表12-28電熔剛玉理化指標(biāo)..................................................24

表12-29塑性相結(jié)合剛玉磚的技術(shù)指標(biāo).......................................25

表12-30復(fù)合棕剛玉磚理化指標(biāo).............................................25

表13-1粘土質(zhì)耐火泥漿的理化指標(biāo)..........................................26

表13-2高鋁質(zhì)耐火泥漿的理化指標(biāo)..........................................26

表13-3剛玉質(zhì)耐火泥漿的理化指標(biāo)..........................................27

表13-4碳化硅泥漿理化指標(biāo).................................................27

表13-5炭質(zhì)泥漿的理化指標(biāo).................................................28

表13-6碳素泥漿的理化指標(biāo).................................................28

表13-7壓入泥漿理化指標(biāo)...................................................29

表13-8鋁硅質(zhì)隔熱耐火泥漿的理化指標(biāo)......................................29

表13-9耐火緩沖泥漿的理化指標(biāo)............................................30

表13-10澆注料理化指標(biāo)....................................................30

表13-11耐熱混凝土的理化指標(biāo)..............................................31

表13-12高鋁水泥耐熱混凝土的性能.........................................31

表13-13炮泥的理化指標(biāo)....................................................32

表13-14日本高爐炮泥的材質(zhì)和性能.........................................32

表13-15高爐熱風(fēng)用耐火噴涂料技術(shù)性能指標(biāo).................................33

表13-16灌漿料的理化指標(biāo)..................................................33

表13-17搗打料性能指標(biāo)....................................................34

表13-18緩沖料的技術(shù)性能指標(biāo)..............................................35

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表13-19碳素填炭的理化指標(biāo)........................................35

表13-20鐵屑填料的理化指標(biāo)........................................36

表14-1普通粘土制品的理化指標(biāo).....................................37

前言

硅酸鋁耐火材料是由內(nèi)2。3與SiO2及少量雜質(zhì)所組成，根據(jù)其中所含氧化

鋁不同又可分為：

半硅磚（半酸磚）含Al20315~30%；

粘土病含Al20330~46%；

局鋁石專含A12O3>46%；

硅酸鋁耐火材料資源豐富，成本低，尤其是粘土病用途廣泛。

1.高爐用耐火材料

耐火材料行業(yè)是為高溫技術(shù)服務(wù)的重要基礎(chǔ)行業(yè)，與鋼鐵工業(yè)的關(guān)系尤為

密切。高溫工業(yè)尤其是鋼鐵冶煉技術(shù)的新發(fā)展，促進了耐火材料工業(yè)的技術(shù)進

步。耐火材料工業(yè)的技術(shù)進步又保證了高溫工業(yè)新技術(shù)的實施。鋼鐵工業(yè)中各

種窯爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、長壽都離不開耐火材料，各種窯爐因用途和使用條件不

同，對構(gòu)成其主體的耐火材料的要求也不同，而不同種類的耐火材料也由于化

學(xué)物質(zhì)組成、顯微結(jié)構(gòu)的差異和生產(chǎn)工藝的不同，表現(xiàn)出不同的基本特性。因

此，了解研究工業(yè)窯爐用耐火材料，就有必要了解耐火材料的基本性質(zhì)。本章

在此基礎(chǔ)上，重點介紹高爐、熱風(fēng)爐用耐火材料。

2.耐火材料的基本性質(zhì)

耐火材料是指耐火度不低于1580C的無機非金屬材料。它包括天然礦石及

按照一定的目的要求經(jīng)過一定的工藝制成的各種制品。它具有一定的高溫力學(xué)

性能、良好的體積穩(wěn)定性。

3.高爐爐體用耐火材料

高爐是煉鐵的主要設(shè)備，它具有產(chǎn)量大、生產(chǎn)率高和成本低的優(yōu)點，這是

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其它煉鐵方法所無法比擬的。我國某高爐爐體內(nèi)襯用耐火材料示意圖如圖3-3

所示。

隨著世界各國鋼鐵工業(yè)的進步，高爐朝著大型化、高效化和長壽化發(fā)展，

逐步采用富氧噴煤、高風(fēng)溫操作、高壓爐頂?shù)刃碌囊睙捈夹g(shù)。高爐爐襯工作條

件隨之發(fā)生了重大變化，其使用壽命降低較多，一般只有5?6年。特別是高爐

爐身下部及爐腰、爐腹部位，其使用壽命就更短。為適應(yīng)這一發(fā)展，高爐用耐

火材料也有了較大的變化，長壽命新型、高效耐火材料逐漸被應(yīng)用，高爐壽命

逐步提高。

根據(jù)高爐爐襯的操作條件和蝕損的特征，要求耐火材料具有：

⑴良好的高溫使用性能，在長期高溫下熱穩(wěn)定性好。

⑵常溫和高溫下的強度要高，耐磨性能要好。

⑶致密度高，導(dǎo)熱性好，顯氣孔率低，高溫收縮小。

⑷能抵抗高溫、高壓下的鐵水、熔渣、高爐煤氣和爐塵的劇烈沖刷和侵

蝕。

⑸耐火磚外形尺寸準(zhǔn)確，能確保病縫達到規(guī)定的要求。

目前，高爐用耐火材料的品種很多，爐身中上部一般采用性能優(yōu)異的粘土

磚或高鋁磚，爐身下部、爐腰及爐腹則用碳質(zhì)制品、碳化硅磚、莫來石磚、剛

玉磚等特種耐火材料，特別是最近發(fā)展起來的碳化硅磚，在高爐上的應(yīng)用獲得

了成功。同時，其它不定形耐火材料也得到了廣泛應(yīng)用。

4.爐喉和爐頂用耐火材料

爐喉主要起保護爐襯、合理布料的作用。爐喉正常工作時，溫度為

400?500C,這一區(qū)域主要受爐料直接沖擊和摩擦作用，但煤氣流的沖刷相對

較輕。因此，爐喉一般采用水冷或無水冷鋼磚（鑄鋼件），水冷鋼磚與爐殼之間

充填澆注料，無水冷鋼成安裝時，配合施工澆注料。

爐頂即煤氣封罩，一般采用金屬錨固件加耐磨的耐火噴涂料。

5.爐身用耐火材料

爐身是高爐重要的組成部分，起著爐料的加熱、還原和造渣作用。自始至

終承受著煤氣流的沖刷與物料的沖擊。但爐身上部和中部溫度較低

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[400~800℃],無爐渣形成和渣蝕危害。這部位主要承受爐料沖擊、爐塵上升

的磨損或熱沖擊（最高達50℃/min）或者受到堿、鋅等的侵入和碳的沉積而遭受

破壞。所以該部位主要采用低氣孔率的優(yōu)質(zhì)粘土磚及高鋁磚。特別是在耐火制

品品種增加和質(zhì)量提高的情況下，高爐爐襯壽命都大為延長。

但是隨著大中型高爐操作條件苛刻化和大幅度延長高爐壽命制度的確立，

該部位要求采用在耐剝落性和耐磨性方面都很優(yōu)異的耐火材料。因此，在爐身

上部還采用磷酸鹽結(jié)合的粘土磚，上部和中部還采用硅線石質(zhì)耐火磚和耐剝落

性優(yōu)異的高鋁質(zhì)耐火磚。

爐身下部溫度較高，這部分區(qū)域是熱交換較多的區(qū)域，有大量低熔物形

成，有熾熱爐料下降時的磨擦作用，煤氣上升時粉塵的沖刷作用和堿金屬蒸氣

的侵蝕作用。因此，這個部位極易受侵蝕，嚴(yán)重者冷卻器全部被侵蝕光，只靠

鋼殼來維持。所以，要求采用有很好的抗渣性、抗堿性和高溫強度及耐磨性較

高的優(yōu)質(zhì)粘土磚、高鋁磚、剛玉磚、鋁炭磚或碳化硅磚，對于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)

襯也有使用石墨磚的。

6.爐腰用耐火材料

爐腰起著上升煤氣流的緩沖作用。爐料在這里已部分還原造渣，料層的透

氣性變差，同時渣蝕嚴(yán)重。另外，爐腰部位的溫度高（1400?1600C,高溫輻射

侵蝕嚴(yán)重；堿的侵蝕也比較嚴(yán)重；含塵的熾熱爐氣上升，對爐襯產(chǎn)生較強的沖

刷作用；焦炭等物料產(chǎn)生摩擦；熱風(fēng)通過時引起溫度急劇變化作用。上述諸多

因素的共同作用，使這個部位的耐火材料損毀很嚴(yán)重。因此，爐腰部位一般選

擇抗渣侵蝕性強、耐沖刷的耐火材料。對于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯也有使用石墨

7.爐腹用耐火材料

爐腹連接著爐缸和爐腰。這一區(qū)域溫度更高，其下部爐料溫度約在

1600?1650C,氣流溫度也高，并形成大量的中間渣開始滴落。該部位所受的

熱輻射、熔渣侵蝕都很嚴(yán)重。另外，堿金屬的侵入，碳的沉積而引起的化學(xué)作

用，由上而下的熔體和由下而上的熾熱氣流的沖刷作用也加劇。所以，爐腹部

位歷來都是高爐壽命最短的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，該區(qū)域的材料應(yīng)有很高的抗侵

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蝕、抗沖刷能力，同時還要兼有一定的抗熱震能力。因此，現(xiàn)代大中型高爐在

此部位采用這類耐火材料比較普遍。燒成鋁炭磚及燒成微孔鋁碳成也具有較好

的抗壓、抗折、抗侵蝕、抗沖刷能力，導(dǎo)熱性好，而且容易掛卜渣，最重要的是

抗熱震能力強，價格也比較便利，在我國中型和中小型高爐采用的比較普遍。

對于冷卻板結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯也有使用石墨磚的

8.爐缸、爐底用耐火材料

爐缸是盛裝鐵水和熔渣的地方，并燃燒焦炭產(chǎn)生大量煤氣，為高爐還原制

造初始條件。爐缸部位特別是風(fēng)口區(qū)是高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域，其溫度在

1700?2000C,爐底溫度一般在1450?1500C。爐缸內(nèi)襯除受高溫作用外，還

主要受到渣鐵的化學(xué)侵蝕與沖刷，爐底主要以鐵水的滲入侵蝕為主。在鐵水侵

入的同時，堿和鋅也侵入。鐵水侵入可引起耐火磚上浮，化學(xué)侵蝕可引起耐火

磚脆化層的擴展，從而使高爐爐底耐火材料發(fā)生嚴(yán)重破壞。這些部位要求耐火

材料具有耐鐵水侵蝕性、耐鐵水滲透性、耐堿性、容積穩(wěn)定性和適宜的導(dǎo)熱

性。

爐缸是高爐的重要部位。該部位內(nèi)襯破損的主要原因是：

⑴渣、鐵水的侵蝕；

⑵堿金屬的侵蝕；

⑶高溫煤氣流的沖刷；

⑷熱應(yīng)力的破壞；

(5)CO2＞。2、電0的氧化、侵蝕等。

這一部位內(nèi)襯破損是多種因素綜合作用的結(jié)果，既有化學(xué)的、熱力的，也

有機械的作用。所以，爐缸用耐火材料的性能應(yīng)滿足如下要求：

⑴耐高溫性，鐵水溫度1500C左右，爐渣溫度更高；

⑵耐侵蝕性，如高溫爐渣的侵蝕，特別是渣中堿金屬及氧化物時侵蝕性更

強，其次是鐵水的侵蝕，還有CO、CO2、電0的侵蝕；

⑶耐沖刷、耐磨性；

⑷抗?jié)B透性；

⑸高導(dǎo)熱性。

爐缸風(fēng)口帶可采用剛玉-莫來石磚或棕剛玉磚、硅線石破；在渣鐵水接觸的

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熱面一般可采用陶瓷耐火材料即剛玉-莫來石磚或棕剛玉磚，在冷面選用致密炭

磚或石墨化、半石墨化炭磚，也可選用小塊微孔炭磚、模壓炭磚；爐底選用半

石墨炭磚、微孔炭磚，爐底找平層上面用一層石墨化炭磚。

隨著高爐冶煉技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于該部位的新型耐火材料主要有燒成炭

成、熱壓炭石專、微孔炭磚、超微孔炭磚、碳復(fù)合SiC磚、半石墨化自焙炭塊

等。我國寶鋼、首鋼、本鋼等大型高爐先后引進美國UCAR公司的熱壓炭磚，

取得了令人滿意的效果?！疤沾杀奔夹g(shù)在國內(nèi)也較多采用。陶瓷杯是一種砌筑

在高爐爐缸上，為了延長高爐壽命，降低熱損耗的陶瓷質(zhì)內(nèi)襯。它是以剛玉為

基質(zhì)，摻有或不摻有氧化格添加劑的預(yù)制塊，或是氮結(jié)合（賽?。┑拇u制品及莫

來石磚制品構(gòu)成。它們的導(dǎo)熱性比炭質(zhì)制品低。

在過去的20年里，高爐爐缸的工作條件發(fā)生了很大變化，要求高爐爐缸用

耐火材料內(nèi)襯須承受更加惡劣的生產(chǎn)條件，與此同時，依靠提高內(nèi)襯材料的使

用壽命，達到提高高爐經(jīng)濟效益的（和效率）目標(biāo)。傳統(tǒng)上，爐缸主要使用碳質(zhì)

耐火材料，隨著鐵水溫度的提高，高爐的產(chǎn)量也提高，將加速碳質(zhì)耐火材料惡

化的速度。

為了能適應(yīng)高爐新的冶煉條件，現(xiàn)在有兩種不同的觀點，一種觀點主張依

據(jù)熱力學(xué)，另一種觀點主張依據(jù)耐火材料學(xué)。

熱力學(xué)觀點是以下列理論為依據(jù)：受熱面溫度越低，耐火材料損毀越慢。

它強調(diào)通過高熱導(dǎo)率的半石墨質(zhì)炭塊將熱量傳遞給冷卻系統(tǒng)。從而實現(xiàn)熱平

衡。同時，利用良好的導(dǎo)熱性在爐缸內(nèi)側(cè)壁部位降低了工作面（熱面）溫度，并

形成渣皮狀附著物，將800C等溫線推至炭磚以外，保護爐缸內(nèi)壁，實現(xiàn)爐缸

系統(tǒng)的安全、高效、長壽。如寶鋼3號、4號高爐，太鋼4350m3高爐、首鋼1

號高爐等，就是采用美國UCAR公司全碳質(zhì)材料爐底、爐缸結(jié)構(gòu)。

耐火材料學(xué)解決方法是根據(jù)眾所周知的陶瓷底座，開發(fā)了新型的復(fù)合內(nèi)

襯，并在20世紀(jì)80年代初期砌筑使用。最先采用該復(fù)合內(nèi)襯的是Thyssen

StahlA.G.公司Hambo-rn和Ruhrort廠的兩座高爐，因其外形為環(huán)狀，故被稱

為“陶瓷杯”。它強調(diào)在采用高熱導(dǎo)率的炭塊將爐缸熱量傳遞給冷卻系統(tǒng)的同

時，通過增加具有耐高溫、抗渣堿侵蝕、耐沖刷和良好的熱震穩(wěn)定性的陶瓷材

料制成的陶瓷杯，將爐缸內(nèi)的炭質(zhì)材料與鐵水及其它混合物分隔，從而在相當(dāng)

一段時間內(nèi)杜絕了鐵水對炭質(zhì)材料爐缸的侵蝕，實現(xiàn)爐缸系統(tǒng)的安全、高效、

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長壽。近年來，國內(nèi)很多高爐爐底爐缸采用法國SAVOIE公司和日本電極公司

碳質(zhì)材料-陶瓷材料復(fù)合結(jié)構(gòu)。

陶瓷杯具有下列優(yōu)點：

⑴提高出鐵溫度。陶瓷杯有隔熱效果，減少了從爐底和爐缸壁輻射的熱

量。因此，鐵水能保持較高的溫度從出鐵口流出。隔熱效果取決于高爐爐壁的

厚度、爐徑及產(chǎn)量等的不同，使用陶瓷杯鐵水溫度可提高10?20c之間。溫度

更高的鐵水有利于鐵水往煉鋼廠的運輸。但是應(yīng)該注意：由于含有同量的硅，

焦炭的消耗量不會減少。節(jié)約能源是指減少熱損失而不是改善高爐的冶煉過

程。如果出鐵的溫度比常規(guī)低，那么應(yīng)該是由于Si。2含量的降低。導(dǎo)致焦比下

降，從而提高了效益。止匕外，因為降低了熱損失，爐缸對降低溫度運行極不敏

感，這樣從停產(chǎn)恢復(fù)到正常運行所需的時間較短，并且容易恢復(fù)。

⑵降低了鐵水的滲透。鐵水的凝固溫度是1150C,而陶瓷內(nèi)襯的內(nèi)壁等溫

線很接近1150C。因為耐火材料的膨脹，耐火制品或預(yù)制塊之間的連接縫會變

小。因此，滲入孔隙處的鐵水是有限的，僅對耐火材料表面層的性質(zhì)有所影

響。整個預(yù)制塊仍保持完整的性能。

⑶“脆化層”的消除。因為800℃等溫線現(xiàn)在在陶瓷杯內(nèi)部，所以，以前認(rèn)

為在碳質(zhì)內(nèi)襯的脆化層現(xiàn)已消除了。這個消除不是理論上的假設(shè)，而是被實踐

所證明。

⑷出鐵溝磨損的消除。由于使用陶瓷杯，使?fàn)t底的深度加深了，這樣以前

在碳質(zhì)內(nèi)襯經(jīng)常發(fā)生的出鐵溝磨損，現(xiàn)在得到了很好的消除。

9.出鐵口用耐火材料

小型高爐一般設(shè)置1個出鐵口和2?3個出渣口中，大中型高爐則有2?4

個出鐵口和1?3個出渣口。當(dāng)鐵礦石的品位較高時，渣量相應(yīng)減少，大型高爐

可不另設(shè)出渣口。隨著高爐日益大型化，出鐵次數(shù)的頻繁，導(dǎo)致出鐵口負(fù)擔(dān)過

重，每個出鐵口日出鐵量有時高達3000t左右。出鐵口受到鐵水、爐渣、堿的

侵蝕和磨損；從出鐵開始到出鐵結(jié)束時溫度變化的沖擊；同時受到開鐵口和堵

鐵口時的機械振動磨損。因此，出鐵口的工作條件極其苛刻。過去出鐵口使用

的耐火材料有粘土質(zhì)耐火磚、高鋁質(zhì)耐火磚，目前除繼續(xù)使用上述耐火病外，

主要研究和使用性能優(yōu)異的A12（）3-SiC-C質(zhì)材料或炭塊。

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堵塞出鐵口用的泥料稱為炮泥。炮泥應(yīng)具有足夠高的耐火度，并且要具備

下列性能：

⑴可塑性和粘結(jié)性好，容易擠進填滿空隙和裂紋。

⑵容易打開，保證鐵水和熔渣能均勻流出。

⑶氣孔率適宜，便于干燥時排出水分。

⑷高溫體積收縮小，以免產(chǎn)生裂紋。

⑸燒結(jié)性能好，強度好，耐沖刷和耐侵蝕。

一般中小型高爐出鐵口用的炮泥，主要是采用粘土熟料顆粒、焦粉和瀝青

混練而成的；而大中型高爐用的炮泥一般是用高鋁質(zhì)材料，并添加碳化硅和炭

料等附加物質(zhì)，以便穩(wěn)定出鐵口的深度。

10.不定形耐火材料在高爐上的應(yīng)用

近十年來，國內(nèi)外不定形耐火材料的發(fā)展非常迅速，品種不斷增加，主要

的品種有：耐火澆注料、耐火可塑實、耐火搗打料、耐火噴涂料、耐火投射

料、耐火涂抹料和耐火泥漿等。不定形耐火材料對于延長爐襯壽命，提高設(shè)備

的作業(yè)率、降低勞動強度以及簡化耐火材料生產(chǎn)工藝等方面將起到促進作用。

在一些小高爐上，國內(nèi)外采用耐火澆注料作高爐內(nèi)襯，也能正常運行和達

到一定的工作年限。高爐內(nèi)襯是生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，特別是爐腹和爐身下部等

部位尤為突出，經(jīng)常因為過早的毀損而被迫停爐大修、中修。為此，各國廣泛

采用噴補、壓入料修補和包扎維護等方法，以提高爐子的使用壽命。

11.碳質(zhì)耐火材料在高爐上的應(yīng)用

碳質(zhì)耐火材料是指包括碳質(zhì)、半石墨質(zhì)及石墨質(zhì)3個類別的耐火材料。碳

質(zhì)耐火材料具有較好的導(dǎo)熱性、高溫體積穩(wěn)定性及耐化學(xué)侵蝕性，雖然碳質(zhì)耐

火材料在一定溫度條件下也和空氣、二氧化碳、水蒸汽發(fā)生氧化反應(yīng)，在較高

溫度下也會受鐵水及堿金屬的侵蝕，但腐蝕速度較低。碳質(zhì)耐火材料在耐火材

料分類中通常稱為“炭塊"或“炭磚"，兩者無本質(zhì)區(qū)別，一般情況下是大尺寸產(chǎn)品

稱“塊"，小尺寸產(chǎn)品稱"磚"。但大尺寸和小尺寸并無明確界限。

20世紀(jì)50年代以前，世界上大多數(shù)高爐的爐襯采用粘土磚砌筑，由于粘

土磚很容易受到堿金屬鹽類的侵蝕，即使在較低溫度下也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因

第10頁共41頁

此高爐投入運行后，在化學(xué)反應(yīng)的影響下，粘土磚的荷重軟化溫度和耐火度不

斷下降，導(dǎo)致粘土磚在冶煉過程中逐漸被熔蝕或砌體產(chǎn)生裂紋，所以采用粘土

磚砌筑的高爐壽命較短，有時引發(fā)爐壁、爐缸或爐底燒穿事故。

20世紀(jì)50年代以后，煉鐵高爐的爐底和爐缸大量使用碳質(zhì)耐火材料，有

的高爐爐腰、爐腹及下爐身也使用碳質(zhì)耐火材料，采用碳質(zhì)耐火材料以后，高

爐爐役明顯延長，很少發(fā)生爐底或爐缸燒穿事故。但是，隨著高爐大型化和強

化冶煉技術(shù)的采用，爐襯耐火材料的工作條件越來越惡化，因此對爐襯耐火材

料提出更高的要求。70年代末，各國研制了多種新型碳質(zhì)耐火材料用于高爐的

各個部位，如高密度炭塊、微孔炭塊、半石墨化質(zhì)炭塊、石墨塊、半石墨質(zhì)-碳

化硅塊、高溫模壓炭塊等，這些新型碳塊（磚）各有各的優(yōu)點和適用范圍。

世界主要產(chǎn)鐵國家的高爐采用碳質(zhì)耐火材料的發(fā)展史見表11-1。

表11-1世界主要產(chǎn)鐵國家的高爐采用碳質(zhì)耐火材料的發(fā)展歷史

年份美國德國英國蘇聯(lián)日本中國

開始研究193018901944

開始使用194019201945194419501957

推廣195519391949195819601960

我國幾座高爐內(nèi)襯選用的耐火材料見表11-2。

表11-2我國幾座高爐內(nèi)襯選用的耐火材料

爐號寶鋼4號武鋼6號武鋼1號馬鋼2號馬鋼3號

有效容積

4350320020002545907

/m3

炭塊綜合爐

爐底結(jié)構(gòu)陶瓷底墊陶瓷杯陶瓷杯進口陶瓷杯

底

石墨礦、D級

半石墨炭磚、半石墨炭磚、半石墨炭磚、

炭磚、塑性結(jié)

微孔炭磚、莫微孔炭胸、高微孔炭磚、莫

合剛玉磚、剛半石墨炭磚、

爐底來石磚、碳素鋁磚、碳素?fù)v來石磚、碳素

玉泥漿、碳素高鋁磚、

搗打料、碳素打料、碳素泥搗打料、碳素

搗打料、碳素

泥漿漿泥漿

泥漿

半石墨灰也、

微孔炭磚、半

熱壓炭磚、致微孔炭磚、復(fù)

微孔炭磚、微石墨炭磚、黃

密粘土磚、碳合棕剛玉磚、半石墨炭磚、

爐缸孔剛玉磚、碳剛玉預(yù)制塊、

素泥漿、粘土高鋁磚、碳素高鋁磚

素泥漿碳素?fù)v打料、

泥漿搗打料、碳素

碳素泥漿

泥漿

SiN結(jié)合SiN結(jié)合

石墨磚、碳素Sialon結(jié)合Sialon結(jié)合3434

SiC磚、冷卻SiC磚、冷卻

爐腹泥漿、碳素?fù)vSiC磚、SiC泥SiC磚、SiC泥

壁冷鑲、莫來壁冷鑲、高鋁

打料漿漿

石噴涂料磚

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爐號寶鋼4號武鋼6號武鋼1號馬鋼2號馬鋼3號

有效容積

4350320020002545907

/m3

SigN4結(jié)合SisW結(jié)合

石墨磚、碳素SiN結(jié)合SiN結(jié)合

3434SiC磚、SiC泥SiC磚、SiC泥

爐腰泥漿、碳化硅SiC磚、SiC泥SiC磚、SiC泥

漿、SiC搗打漿和搗打料、

磚漿漿、壓入泥漿

料和噴涂料局鋁磚

SijN4結(jié)合SiN結(jié)合S13N4結(jié)合^13^4結(jié)合

石墨磚、碳素34

SiC幕、SiC搗SiC磚、SiC緩SiC磚、SiC泥SiC磚、SiC泥

爐身下部泥漿、碳化硅

打料、壓入泥沖料、壓入泥漿、SiC搗打漿和搗打料、

磚

漿漿料和噴涂料高鋁磚

SisL結(jié)合SisNq結(jié)合

SiC磚、SiC搗SiC磚、SiC搗

打料、緩沖料打料、緩沖料SisNq結(jié)合SisNq結(jié)合

石墨破、碳素和泥漿、浸磷和泥漿、浸磷SiC磚、SiC搗SiC磚、SiC搗

爐身上部泥漿、碳化硅粘土磚、粘土粘土磚、粘土打料和泥漿、打料和泥漿、

磚、泥漿、高鋁質(zhì)泥漿、高鋁質(zhì)浸磷粘土磚、浸磷粘土磚、

搗打料和緩搗打料和緩粘土泥漿粘土泥漿

沖料、鐵屑填沖料、鐵屑填

料料

爐喉鋼磚（粘爐喉鋼破（粘

自流澆注料、

土質(zhì)高強度土質(zhì)高強度普通粘土澆普通粘土澆

爐喉碳素填料、高

澆注料）、鐵澆注料）、鐵注料注料

鋁噴涂料

屑填料屑填料

剛玉-莫來石剛玉-莫來石黃剛玉預(yù)制塑性結(jié)合剛

鐵口組合磚

磚磚塊玉破

硅線石磚、高剛玉-莫來石剛玉-莫來石剛玉-莫來石

風(fēng)口組合磚高鋁磚

鋁泥漿磚磚磚

爐底水冷管爐底水冷管爐底水冷管

部位用材料部位用材料部位用材料

碳素?fù)v打料、碳素?fù)v打料、

備注有碳素?fù)v打有碳素?fù)v打有碳素?fù)v打

粘土澆注料粘土澆注料

料、耐熱混凝料、耐熱混凝料、耐熱混凝

±1:土

12.各種耐火磚技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

12.1.局鋁磚

高爐用高鋁瓶是以高鋁磯土熟料為主要原料制成的用于砌筑高爐的耐火制

品，YB/T5015-1993將高爐用高鋁磚按理化指標(biāo)分為GL-65、GL-55、GL-48三

種牌號，其理化指標(biāo)、尺寸允許偏差及外觀見表12-1和表12-2

表12-1高爐用高鋁磚的理化指標(biāo)

指標(biāo)

項目

GL-65GL-55GL-48

O)(A1203)/%>65>55>48

<D(Fe203]/%<2.0

耐火度/℃>1790>1770>1750

0.2MPa荷重軟化開始溫度/℃>1500>1480>1450

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指標(biāo)

項目

GL-65GL-55GL-48

重?zé)€變化率1500℃,2h0-0.2-

/%1400℃,2h0-0.2

顯氣孔率/%<1918

常溫耐壓強度/MPa>58.849.0

透氣度必須進行此項檢驗，將實測數(shù)據(jù)在月W量證明書中注明

表12-2高爐用高鋁磚的尺寸允許偏差及外觀(mm)

項目指標(biāo)項目指標(biāo)

爐底

長±2缺棱、缺角深度<5

磚

度

其它

磚±1.5%熔洞直徑<5

尺寸允許偏

不限制(不準(zhǔn)成網(wǎng)

差寬度±2寬度V0.25

裂紋長狀)

厚度±2度寬度0.26?0.5015

爐底磚<1寬度>0.50不準(zhǔn)有

其它磚<1.5渣蝕不準(zhǔn)有

12.2,粘土磚

高爐用粘土磚是以耐火粘土為原料生產(chǎn)的用來砌筑高爐內(nèi)襯的粘土磚。高

爐用粘土磚用于大高爐爐身及小高爐爐襯的爐喉、爐身、爐底。

高爐用粘土磚要求常溫耐壓強度高，能夠抵抗?fàn)t料長期作業(yè)磨損；在高溫

長期作業(yè)下體積收縮小，有利于爐體保持整體性；顯氣孔率低和AI2O3含量低，

減少碳素在氣孔中的沉積，避免磚在使用過程中膨脹疏松而損壞；低熔點物形

成少，高爐用粘土磚比一般粘土磚具有優(yōu)良性能。

YB/T5050-1993將高爐用粘土磚按理化指標(biāo)分為ZGN-42和GN-42兩種牌

號，其理化指標(biāo)、尺寸允許偏差及外觀見表12-3和表12-4。

表12-3高爐用粘土磚的理化指標(biāo)

指標(biāo)

項目

ZGN-42GN-42

O)(A1203)/%>42>42

3(Fe?O3)/%<1.6<1.7

耐火度/℃>1750<1750

0.2MPa荷重軟化開始溫度>1450>1430

重?zé)€變化/%(1450℃,3h)0-0.20-0.3

顯氣孔率/%<15<16

常溫耐壓強度/MPa>58.8>49,0

透氣度必須進行此項檢驗，將實測數(shù)據(jù)在質(zhì)量證明書中注明

表12-4高爐用粘土磚的尺寸允許偏差及外觀(mm)

項目指標(biāo)項目指標(biāo)

尺寸允許偏爐底

長度磚±2缺棱、缺角深度<5.0

差

第13頁共41頁

項目指標(biāo)項目指標(biāo)

其

它

磚±1.0%熔洞直徑<3.0

不限制(不準(zhǔn)成網(wǎng)

寬度±2寬度￡0.25

狀)

裂紋長

寬咬

厚:改±1度15

0.26?0.50

爐底

<345<1寬度)0.50不準(zhǔn)有

隔

扭曲>345<1.5渣蝕不準(zhǔn)有

其它磚<1.5

12.3.磷酸浸漬粘土破

高爐用磷酸浸漬粘土磚是砌筑高爐內(nèi)襯用的磷酸浸漬粘土磚。YB/T112-

1997規(guī)定高爐用磷酸浸清粘土磚的代號為CLN-42,其理化指標(biāo)，尺寸允許偏

差及外觀見表12-5、表12-6。

表12-5磷酸浸漬粘土磚的理化指標(biāo)

項目指標(biāo)項目指標(biāo)

(O(A1203)/%41?45重?zé)€變化(1450C,3h)/%-0.2-0

顯氣孔率/%

<o(P205)/%>7<14

<1.8常溫耐壓強度>60

o)(Fe203)/%/MPa

0.2MPa荷重軟化開始溫度/℃>1450抗堿性(強度下降率)/%<15

表12-6磷酸浸漬粘土磚的尺寸允許偏差及外觀(mm)

項目指標(biāo)項目指標(biāo)

長度±2寬度V0.25不限制

尺寸允許偏差寬度±2裂紋長度寬度0.26?0