高炉热风炉用耐火材料课件

热风炉的换热效率
在操作条件相同的情况下，热风炉的换热效率主要 取决于耐火材料的蓄热能力，热导率和耐火砖的 形状。 蓄热能力见图： 高铝类耐火材料的蓄热能力比黏土砖和硅砖高。 耐火材料的导热性影响格子砖在加热和放热过程 中的热量储存和释放的速度。 Al2O3-SiO2体系中Al2O3含量的增加，材料的热导率 随之提高。 材料的体积密度越高、气孔率越低，其热导率越高。 热风炉的热效率还与格子砖的形状有密切关系，单 位容积内的格子砖的总表面积越大，热交换效率 越高
黏土砖 硅砖 硅线石砖 莫来石砖
1
0.85
1.14
1.2

耐火材料的体积稳定性和热膨胀性能
热风炉的温度发生周 期性的频繁变化，因 此耐火材料应具有良 好的体积稳定性和均 匀的热膨胀，以保证 大型耐火砌体结构的 整体稳定性。
各种热风炉砖的体积稳定性比较 砖 种 重烧温度 ℃ 1500 1400 1500 1500 1500 1600 重烧2h后的体积变化% +0.4 -0.2 +0.2 +0.2 +0.2 +3.3 硅砖 黏土砖，Al2O3 42% 红柱石砖，Al2O3 50% Al2O3 55% Al2O3 60% 高铝矾土砖，Al2O3 70%
拱顶
区带 1
65
区带 2
65 75 65 60 45
区带 3
高级黏土砖 区带 4、5 高级黏土砖

日本为了提高高炉的生产能力，降低燃料单耗， 不断提高热风炉的送风温度和压力，使热风炉 炉顶的操作温度已由1250 ℃升高到1400 ℃以 上，外燃式热风炉炉顶温度已达到1550 ℃ ， 因此耐火材料的使用条件越来越苛刻，对于炉 顶砖脱落、隔壁墙砖变形损毁、格子砖蠕变变 形损毁等采取了各种措施，尤其是对外燃式热 风炉和高温操作的内燃式热风炉，通过改进和 提高耐火材料的抗蠕变性，改变砖的材质，在 高温部位使用各档次的高铝砖和硅砖，显著提 高了热风炉的使用寿命，其炉龄已达到高炉2 个炉役以上。
热风炉用耐火材料的 选择与使用
1、简述
热风炉是高炉的重要附属设备之一，对 热风炉的总要求是：实现高风温和长寿。 热风炉各部位的工作环境 a、热风炉炉衬和格子砖经常受到急冷急 热变化的作用； b、受到碱金属的侵蚀； c、热风炉本身受载荷作用；

综上所述，热风炉砌体受： 1200~1350℃的高温作用； 热交换过程中温度的急剧变化的作用； 高炉煤气带入灰尘的化学侵蚀作用； 燃烧气体的冲刷作用； 机械载荷作用等。 所以选择耐火材料时的总体要求是：蠕变

耐火材料的抗高温蠕变性能
图中可以看出，硅砖具有 最优越的抗高温蠕变性能， 高温蠕变率极小； 其次是高铝砖，包括用高 铝矾土熟料和硅线石类矿 物为原料制造的高铝砖， 它们的抗高温蠕变性能也 很好，且其组成越接近 莫来石的组成，砖的抗 蠕变性能越好。 我国生产的低蠕变制品 主要是加入膨胀剂， 通过其莫来石化所产生 的膨胀来抵抗蠕变压缩， 即所谓“以胀抵缩”。
日本热风炉用耐火材料的性能 硅砖 A 化学成分 % 耐火度 体积密度 显气孔率 耐压强度 抗折强度 M Pa Al2 O 3 SiO 2 ℃ g/cm 3 % M Pa 常温 1200 ℃ -96 ≥ 1710 2.32 20 49 13.7 8.8 1630 -0 (1550) 1.2 0.2 (1500) 抗蠕变性 好 炉顶 上部墙壁 砖格子 隔热硅砖 B -93 ≥ 1690 1.08 55 5.4 3.3 1520 -0.2 (1450) 1.1 -抗蠕变性 好，隔热 性好 硅砖背面 -1640 0 (1500) 0.58 0.5 (1500) 抗蠕变性 好 墙壁 炉顶 -1550 0 (1500) 0.51 0.4 (1400) 抗蠕变性 好 墙壁 格子砖 -1470 ± 0.2 (1500) 0.54 0.4 (1300) 抗蠕变性 好 墙壁 格子砖 -1470 -0.15 (1400) 0.48 0.5 (1250) 抗蠕变性 好 墙壁 格子砖 C 82 -≥ 1850 2.78 16.5 98.1 高铝砖 D 67 -≥ 1825 2.48 16.5 98.1 E 65 -≥ 1790 2.38 19 89.4 黏土砖 F 45 -≥ 1750 2.23 18 68.7


我国热风炉结构形式除采用传统内燃式外，还采用新 日铁外燃式、顶燃式等，选用的耐火材料也从一般的 高铝砖和黏土砖，到采用高温特性较好的优质高铝砖 和硅砖，特别是在热风炉高温区必须采用低蠕变耐火 材料这一观点已为广大设计及生产厂家所接受。随着 宝钢1号高炉耐火材料的全套引进以及2、3号高炉热风 炉耐材的国产化，使我国冶金耐火材料的质量上了一 个大的台阶。 各地各厂高炉热风炉采用不同的耐火材料，但多数大 同小异。但有一个共同点，即在选择耐火材料时必须 注意： a、耐火材料的抗高温荷重蠕变性能； b、耐火材料的体积稳定性和热膨胀性能； c、热风炉的换热效率。
硅砖的缺点：体积密度小，蓄热能力差，在600 ℃以下时， 易发生晶型转化，破坏整体性。因此各国均规定了硅砖的 最低使用温度，一般应大于600 ℃ ，日本则规定要大于800 ℃ 。 另外，在低温阶段烘炉时要慎重进行，以保证晶型的缓慢 转化而不损伤砌体。 莫来石砖：荷重软化温度和高温蠕变性能与硅砖相似， 而且低温时体积稳定性好，开停炉较方便；单位体积蓄热能 力大。但制造能耗高，成本比硅砖高得多。
外燃式热风炉用耐火材料 砖种 Al2O3 % 最高使用温度 ℃ 砖种 硅砖 红柱石砖 刚玉砖 红柱石砖 硅砖 红柱石砖 红柱石砖 红柱石砖 高级黏土砖 高级黏土砖 高级黏土砖 65 55 65 45 42 40 40 35 1500 1450 1350 1450 1300 1200 1150 1150 1050 硅砖 红柱石砖 硅砖 红柱石砖 红柱石砖 刚玉砖 红柱石砖 陶瓷烧嘴 莫来石砖 黏土砖 Al2O3 % 最高使用温度 ℃ 1500 75 65 1500 1450 1500 1450 1500 1450 1500 1450 上部 下部

率小，热容量大，高温强度及热稳定性 好，具有良好的抗热震性。
2、耐火材料的选择

热风炉用耐火材料的选择主要是由热风 温度决定的，当热风温度低于900 ℃时， 一般选择黏土砖砌筑，有的使用寿命可 达20年；当风温高于900 ℃时，高温部位 的炉衬和格子砖则采用高铝砖、莫来石 砖、硅线石砖和硅砖等。当然，还要考 虑材料的价格等经济因素。
3、热风炉耐火材料的使用
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国外热风炉为了保证安全生产20~30年无需大 修，根据各部位的温度及其温度变化速度、荷 重和气氛等选择适合的耐火材料，一般采用黏 土砖、高铝砖和硅砖，但在高温热风炉的燃烧 室、炉顶和蓄热室上部使用了优质莫来石砖和 优质硅砖。 国外热风炉用耐火材料除了要求体积密度、抗 热震性和高温强度等性能外，特别重视抗蠕变 性。在高温部位一般使用优质硅砖和低蠕变高 铝砖，同时推荐使用红柱石砖，在温度为1450 ℃时，使用Al2O3含量为65%的红柱石砖，温度 为1350 ℃时，使用Al2O3含量为55%的红柱石 砖。