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钢铁冶炼行业

如何选用炼铁热风炉耐火材料?

发布时间: 2017-05-18 22:48 

1.炉型概况:热风炉的结构形式主要有内燃式、外燃式、顶燃式和改造型内燃式。我国拥有各种结构形式的热风炉。传统内燃式热风炉已不适应高风温的需要,外燃式***复杂,占地面积******、造价******,且受力不均匀的问题未能根本解决;顶燃式热风炉具有结构合理、寿命长、占地面积小、热效率高等特点;改造型内燃式热风炉同样可以适应高风温,特别适合于内燃式热风炉的改造。许多100m3以下的小型高炉及个别180—300m3高炉上采用顶燃式石球热风炉,它具有传热系数高、结构紧凑和投资低的优点,可通过改进耐火球的性能,提高热风炉寿命。


2.热风炉炉衬损毁机理

热风炉结构形式不同,炉衬损毁情况也有差异。内燃式热风炉***易损毁的部位是隔墙,外燃式热风炉则是两室拱顶及其过桥部位。其损毁原因主要有:

(1)热应力作用。由于热风炉不停地加热送风、热风炉炉衬和格子砖室经常处于骤冷骤热变化之中,砌体出现裂纹、开裂和剥落。

(2)化学侵蚀作用。煤气和助燃空气中含有一定数量的碱性氧化物,燃烧后的灰分中含有20%的氧化铁、20%氧化锌和10%的碱性氧化物,这些物质的一部分粘附在砌体表面,并向砖砌体内渗透,导致砖衬组织受损,发生龟裂,强度降低。

(3)机械荷载作用。热风炉是一种较高的构筑物,蓄热室格子砖下部承受的静荷重达0.8MPa,燃烧室下部衬体承受的挣荷重也较高,在机械荷重和高温作用下,砖砌体发生收缩变形和产生裂纹,影响了热风炉的使用寿命。


3.使用条件:

热风炉要达到高风温,除了高炉的操作条件、高温热源、热风炉结构等因素外,必须要有既能长期承受高温,又能满足热风炉工艺需要的作保证。热风炉用耐火材料要能经受住高温和高压。高温抗蠕变性妤,耐火砖的热容量大,热传导性好有利于热交换和提高风温。


4.按温度选材:热风炉用耐火材料的选择主要由热风温度决定

风温低于960℃时,一般选用粘土砖

风温在900—1100℃时,高温部位的炉衬和格子砖则用高铝砖、莫来石砖或砖线石砖

风温高于1100℃时,一般选用高铝砖、莫来石砖和硅砖作炉衬或格子砖。

目前,我国绝大部分热风炉高温部位使用的耐火材料仍然是高铝砖。高铝砖虽具有较高的荷重软化点,但其抗高温蠕变性差,使用过程中易出现热风炉袼子砖下沉、变形,炉墙不均匀下沉、开裂等现象。高抗蠕变高铝砖、硅砖硅线石砖、莫来石砖、红柱石砖、粘土砖等也在使用。


5.硅砖

硅砖的蠕变率低,在高温下长期使用体积比较稳定,且耐火砖价格比较便宜。因此,硅砖广泛地用在热风炉的拱顶、联络管、燃烧室相蓄热室上部高温区,格子砖上部高温区。但是硅砖中的鳞石英、云石英和残余石英在低温下发生晶型转化而导致硅砖体积变化大,使得硅砖低温下热稳定性差。使用过程中800℃以下要缓慢加热或冷却。砌有硅砖的热风炉在炉顶温度不大于1400℃时的使用效果较好。


6.高铝耐火砖

高铝耐火砖除一般的热风炉高铝砖(按YB/T5016-1993标准生产外。还包括莫来石砖、硅线石砖、红柱石砖和高铝堇青石砖。选用天然高铝矾土熟料和结合粘土为原料,按一般高铝砖生产工艺即可生产出1250一1350℃低蠕变高铝砖,该耐火砖质量奸,价格低,用于中小高炉热风炉上部,大型高炉热风炉中下部。


7.烧结莫来石砖

莫来石砖蠕变率低,热容量大,高温强度好,具有良好的抗热震性,是热风炉用理想的耐火杠料。宝钢4063m3高炉使用莫来石砖,风温达到1230℃,热风炉设计寿命为20年,焦炭节约量可观。这种耐火材料如果能在大型高炉上推广使用,将会有很好的经济效益。按照YB/T5267-2013的标准生产密度为2.75g/cm3、牌号为M70-2的烧结莫来石砖较好。指标要求:Al2O3≥60%,Fe2O3≤1.2%,耐火度>1790℃,体积密度≥2.45g/cm3,显气孔率≤20%,常温耐压强度≥50 MPa,荷重软化温度(0.2 MPa,0.6%)≥1600℃。


8.组合砖

热风炉系统接口孔洞部位的耐火内衬是易损部位,传统的设计和施工方法很堆满足高炉高风温的要求,使用组合砖技术可较好地解决这一难题。

组合砖是由几种简单几何体,阳贯而形成的复杂空间几何体,其内含有数十种或数百种组合砖单体,这些组合砖互相锁紧,并均匀传递应力,结构十分牢固,从而获得较长使用寿命。

组合砖的制造方法分为3种:a.半干法;b.整体造型浇注离心法;c.切割法。


9.高强低蠕变耐火球:

中小高炉配套的球燃式热风炉用传统硅质球的性能较差,出现粘结、炸裂等现象,影响到热交换率。为此开发了适用于600m3以下球燃式热风炉蓄热室使用的高强度、低蠕变耐火球。其寿命达到一代高炉大修的水平,且可提高风温到1000℃,节省煤气1/3节能效果显著。


10.隔热耐火材料:

热风炉根据所用内衬砖的特点选择相适宜的隔热耐火材料。砖型有标型T-3,大小头砖等。目前所用的轻质耐火材料有轻质硅砖、轻质粘土砖(密度0.6、轻质高铝砖和硅藻土砖。此外,还使用各种隔热喷涂料和其他不定形隔热材料。新结构热风炉与其他热风炉相比具有较好的绝热效果。可使风温长期保持在1050—1120℃,球顶钢壳温度平均降低51℃,散热量减少50%以上。在27m以上的高温段,包括燃烧室和蓄热室上端使用该喷涂料,可进一步扩大隔热效果。


11.粘土砖YB/T 5106-2009

12.粘土质和高铝质耐火可塑料KS-80

13.硅火泥JNG-92

14.刚玉胶泥指标要求:Al2O390.0%,常温粘结强度(110℃×24h/ 2.5MPa,常温粘结强度(1500℃×3h)≥3.0MPa

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