高炉用耐火材料的要求与发展

论文题目：高炉用耐火材料的要求及其

发展

学生姓名：王浩

学号：3214

指导教师：陈敏

专业：冶金技术

年级： 10级

高炉用耐火材料的要求及其发展

大家都知道，耐火材料是用作高温窑、炉等热工设备，以及高温容器和部件的无机非金属材料，耐火度不低于1580℃，并在高温下能承受相应的物理化学变化及机械作用。耐火材料的耐火度也是极高的，普通耐火制品的耐火度为1580~1770℃，高级耐火制品的耐火度为1770~2000℃，特级耐火制品的耐火度为2000℃。

耐火材料在钢铁冶炼取得了很大的发展和技术进步。而耐火材料是指耐火温度不低于1580℃的无机非金属材料。它包括天然矿石按照一定的目的要求经过一定的工艺制程的各种制品。它具有一定的高温力学性能，良好的体积稳定性。而高炉是炼铁主要设备，它具有蝉联大，生产效率高和成本低的优点，这也是其他炼铁方法所无法比拟的。随着世界各国钢铁业的进步，高炉朝着大型化，高效化和长寿化发展，逐步采用富氧喷煤，高风温操作，高压炉顶等新的冶炼技术。高炉的衬条工作条件也发生了重大的变化，使其寿命降低很多，一般只有5~6年。特别是高炉的腰身及下部，炉腹部位，使其寿命更短，为适应这一发展，高炉耐火材料也有了很大的变化，长寿命新型，高温耐火材料逐渐被应用，高炉的寿命也逐提高。

一．炉衬用耐火材料

根据高炉炉衬的操作条件的特征，要求耐火材具有：

（1）良好的高温使用性能，在长期高温下热稳定性好。

（2）常温和高温下的强度要高，耐磨性要好。

（3）致密度高，导热性好，显气孔率低，高温收缩小。

（4）能抵制高温，高温下的铁水，熔渣，高炉煤气和炉尘的剧烈冲刷和侵蚀

（5）耐火砖外形尺寸准确，能确保砖缝达到规定的要求。

目前，高炉耐火材料的品种很多，炉身一般采用性能优异的粘土砖或高铝砖，炉身下不，炉腰及炉腹则用碳制制品，碳化硅砖，刚玉等特种耐火材料。特别是最近发展起来的碳化硅砖，在高路上的应用获得了很大的成功。

二.炉喉和炉顶用耐火材料

炉喉主要起保护衬，合理布料的作用。炉喉正常工作时，温度为400-500℃，这一区域主要保护受炉料直接冲击和摩擦作用，但没气流的冲刷相对较轻，因此，炉喉一般采用水冷或无水冷钢砖，水冷钢砖与炉壳之间的填充浇注料。而炉顶及煤气风罩，一般都采用金属锚固件加耐磨的耐火涂料。

三．炉身用耐火材料

炉身是高炉的重要组成部分，起着炉料的加热，还原和糟渣作用。自始至终承受着煤气气流的冲刷与物料的冲击。而自身的上部温度和中部温度较低(400-800℃),无炉渣形成和渣蚀危害。这部位主要承受炉料冲击，炉尘上升的磨损或热冲击或者受到碱，锌等的侵入和碳的沉积而遭受破坏。所以该部位主要采用低气孔率的的优质粘土砖及高铝砖。特别是在耐火制品品种增加和质量提高的情况下，高炉炉衬寿命大为延长。四．炉腰用耐火材料

炉腰起着上升没气流的缓冲作用。炉料在这里已部分还原造渣，涂料的透气性变差，同时渣蚀严重。另外，炉腰部位的温度高（1400-1600℃）,高温辐射侵蚀严重，碱的侵蚀也比较严重；含尘的炽热炉气上升，对炉衬产生较强的冲刷作用；焦炭等物料产生摩擦；热风通过这是因其温度急剧变化作用。上述诸多因素的共同作用，是这个部位的耐火材料损坏严重。因此，炉腰部位一般选择抗渣侵蚀强，耐冲刷的耐火材料。

五．赋用耐火材料

炉腹连接炉缸和炉腰。这一区域温度更高，其下部炉料温度大约在1600-1650℃，气流温度也很高，并形成大量的中间渣开始滴落。该部位所受的热辐射，熔渣侵蚀都很严重。另外，碱金属的侵入，谈的沉淀而引起的化学作用，由上而下的熔体和右下面上的炽热气流的冲刷作用也很加剧。所以，炉腹部位历来都是高炉寿命最短的关键环节。因此，该区域的材料应该有很高的抗腐蚀性，抗冲刷能力，同时还要兼有一定的抗热震能力。因此，现代大中型高炉在此部位都采用这类耐火材料比较普遍。烧成铝碳砖及烧成微孔铝碳砖也具有很好的抗压，抗折，抗侵蚀，抗冲刷能力。导热性好，而且容易挂渣，最重要的是抗热震能力强，价格也比较便宜。

六．炉缸，底耐火材料

炉缸是承装铁水和熔渣的地方，并燃烧焦炭产生大量煤气，为高炉还原制造初始条件。炉缸部位特别是风口区是高炉内温度最高的区域，其温度在1700-2000℃，炉底文帝一般在1450-1500℃。炉缸内衬出生受高温作用外，还主要受到渣铁的化学侵蚀与冲刷，炉底主要以铁水的深入侵蚀为主。

炉缸是高炉的重要部位。该部位内衬破损的主要原因：

（1）渣、铁水的侵蚀；

（2）碱金属的侵蚀；

（3）高温煤气流的冲刷；

（4）热应力的破坏；

（5）二氧化碳、氧气、水的氧化、侵蚀等。

这一部位内衬破损是多种因素综合作用的结果，既有化学的、热力的，也有机械的作用。所以，炉缸用耐火材料的性能应满足如下要求：

（1）耐高温性，铁水温度1500℃左右，炉渣温度更高：

（2）耐侵蚀性，如高温炉渣的侵蚀，特别是渣中碱金属及氧化物时侵蚀性更强，其次是铁水的侵蚀，还有一氧化碳、二氧化碳、水的侵蚀；

（3）耐冲刷、耐磨性；

（4）抗渗透性；

（5）高导热性。

炉缸风口带可采用刚玉莫来石砖或棕刚玉砖、硅线石砖；在渣铁水接触的热面一般可采用陶瓷耐火材料即刚玉莫来石砖或棕刚玉砖，在冷面选用致密碳砖或石墨化、半石墨化炭砖，也可选用小块微孔炭砖、模压炭砖；炉底选用半石墨炭砖、微孔炭砖，炉底找平层上面用一层石墨化炭砖。

七．高炉用耐火材料的发展

在过去的20年里，高炉炉缸的工作条件发生了很大变化，要求高炉炉缸用耐火材料内衬须承受更加恶劣的生产条件，与此同时，依靠提高内衬材料的使用寿命，达到提高高炉经济效益和效率的目标。传统上，炉缸主要使用碳质耐火材料，随着铁水温度的提高，高炉的产量也提高，将加速碳质耐火材料恶化的速度。

为了能应高炉新的冶炼条件，现在有两种不同的观点，一种观点主张依据热力学，另一种观点主张依据耐火材料学。

热力学观点是以下列理论为依据：受热面温度越低，耐火材料损毁越慢。它强调通过高热导率的半石墨质炭块将热量传递给冷却系统。从而实现热平衡。同时，利用良好的导热性在炉缸内侧壁部位降低了工作面温度，并形成渣皮状附着物，将800℃等温线推至炭砖以外，保护炉缸内壁，实现炉缸系统的安全、高效、长寿。

耐火材料学解决方法是根据众所周知的陶瓷底座，开发了新型的复合内衬，并在