耐火材料與燃燒10

1、第第1010章章 耐火材料應(yīng)用耐火材料應(yīng)用 耐火材料作為高溫爐窯及熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料及元部件材料。耐火材耐火材料作為高溫爐窯及熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料及元部件材料。耐火材料產(chǎn)品單位消耗在很大程度上與經(jīng)營(yíng)管理狀況有關(guān)系。它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有料產(chǎn)品單位消耗在很大程度上與經(jīng)營(yíng)管理狀況有關(guān)系。它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有技術(shù)經(jīng)濟(jì)效率，國(guó)民經(jīng)濟(jì)噸鋼產(chǎn)量所消耗的耐火材料公斤數(shù)稱耐火材料綜技術(shù)經(jīng)濟(jì)效率，國(guó)民經(jīng)濟(jì)噸鋼產(chǎn)量所消耗的耐火材料公斤數(shù)稱耐火材料綜合消耗指標(biāo)，它是衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平，尤其是耐火材料質(zhì)量的重要合消耗指標(biāo)，它是衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平，尤其是耐火材料質(zhì)量的重要指標(biāo)。指標(biāo)。 一般來(lái)說(shuō)，質(zhì)量好的耐火材料在爐窯上使用

2、的效果好，壽命長(zhǎng)。但使一般來(lái)說(shuō)，質(zhì)量好的耐火材料在爐窯上使用的效果好，壽命長(zhǎng)。但使用條件不能忽視，如同一種耐火材料在同一熱工設(shè)備上使用，由于使用條用條件不能忽視，如同一種耐火材料在同一熱工設(shè)備上使用，由于使用條件改變，往往使用結(jié)果差別很大。因此，耐火材料科技工作者應(yīng)該很好的件改變，往往使用結(jié)果差別很大。因此，耐火材料科技工作者應(yīng)該很好的學(xué)習(xí)和研究各種爐窯熱工設(shè)備的使用條件，特別是冶金等使用部門創(chuàng)造新學(xué)習(xí)和研究各種爐窯熱工設(shè)備的使用條件，特別是冶金等使用部門創(chuàng)造新的高溫工藝過(guò)程時(shí)，研究使用條件有特別大的意義。的高溫工藝過(guò)程時(shí)，研究使用條件有特別大的意義。 耐火材料使用的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題有耐火材料使用

3、的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題有： (1) (1) 制定經(jīng)營(yíng)管理規(guī)則制定經(jīng)營(yíng)管理規(guī)則( (溫度，時(shí)間，氣體介質(zhì)成分，機(jī)械應(yīng)力，加熱溫度，時(shí)間，氣體介質(zhì)成分，機(jī)械應(yīng)力，加熱過(guò)程各種強(qiáng)化劑的作用等過(guò)程各種強(qiáng)化劑的作用等) )； (2) (2) 在經(jīng)營(yíng)管理規(guī)則的影響下，耐火材料發(fā)生的物理化學(xué)變化和化學(xué)在經(jīng)營(yíng)管理規(guī)則的影響下，耐火材料發(fā)生的物理化學(xué)變化和化學(xué)礦物組成變化的研究；礦物組成變化的研究； (3) (3) 保護(hù)耐火材料采取的措施；保護(hù)耐火材料采取的措施； (4) (4) 選擇和開(kāi)發(fā)新的耐火材料，其性能應(yīng)該最好的適合于使用條件。選擇和開(kāi)發(fā)新的耐火材料，其性能應(yīng)該最好的適合于使用條件。 10.1 10.1 耐火材

4、料的選用耐火材料的選用 10.1.1 10.1.1 冶金爐窯對(duì)耐火材料的要求冶金爐窯對(duì)耐火材料的要求 冶金爐窯種類繁多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，耐火材料的選擇和應(yīng)用往住有很冶金爐窯種類繁多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，耐火材料的選擇和應(yīng)用往住有很大差別。但是，必須滿足下列要求：能承受高溫作用而不軟化，不熔化；大差別。但是，必須滿足下列要求：能承受高溫作用而不軟化，不熔化；能承受高溫荷重作用，不喪失結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，不發(fā)生變形和坍塌；有好的體積能承受高溫荷重作用，不喪失結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，不發(fā)生變形和坍塌；有好的體積穩(wěn)定性，在高溫下不發(fā)生過(guò)大的體積膨脹和收縮，重?zé)€變化??；能抵抗穩(wěn)定性，在高溫下不發(fā)生過(guò)大的體積膨脹和收縮，重?zé)€變化小；

5、能抵抗溫度急劇變化；能抵抗高溫熔體的化學(xué)侵蝕和物理沖刷作用；外形尺寸規(guī)溫度急劇變化；能抵抗高溫熔體的化學(xué)侵蝕和物理沖刷作用；外形尺寸規(guī)整，公差小。整，公差小。 10.1.2 10.1.2 耐火材料在使役中損毀的機(jī)理耐火材料在使役中損毀的機(jī)理 冶金爐窯長(zhǎng)期連續(xù)處在高溫下運(yùn)行，耐火材料工作條件惡劣，極易損冶金爐窯長(zhǎng)期連續(xù)處在高溫下運(yùn)行，耐火材料工作條件惡劣，極易損毀，其中以熔煉爐最為典型。造成耐火材料損毀的因素很多，但歸納起來(lái)毀，其中以熔煉爐最為典型。造成耐火材料損毀的因素很多，但歸納起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)：主要有以下幾點(diǎn)： 渣蝕作用渣蝕作用。由于熔渣和金屬液或含塵腐蝕性氣體的物理化學(xué)作用而引起。由于

6、熔渣和金屬液或含塵腐蝕性氣體的物理化學(xué)作用而引起的侵蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)有色冶金爐窯的爐襯的侵蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)有色冶金爐窯的爐襯60-70%60-70%是由于熔渣的侵蝕而損毀。煉是由于熔渣的侵蝕而損毀。煉鋼轉(zhuǎn)爐和電爐渣線區(qū)域主要是由于渣蝕，而成為損毀最嚴(yán)重的部位，并決鋼轉(zhuǎn)爐和電爐渣線區(qū)域主要是由于渣蝕，而成為損毀最嚴(yán)重的部位，并決定著爐襯的壽命。定著爐襯的壽命。 (1)(1)溫度劇烈變化作用溫度劇烈變化作用。許多爐窯，特別是間歇式操作爐窯，溫度波動(dòng)大，。許多爐窯，特別是間歇式操作爐窯，溫度波動(dòng)大，驟然變化產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，磚砌體開(kāi)裂、剝落，嚴(yán)重時(shí)變形或坍塌傾倒驟然變化產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，磚砌體開(kāi)裂、剝落，嚴(yán)重時(shí)

7、變形或坍塌傾倒。如煉鋼轉(zhuǎn)爐、電弧爐和銅錫熔煉反射爐，熔煉期最高爐溫可達(dá)。如煉鋼轉(zhuǎn)爐、電弧爐和銅錫熔煉反射爐，熔煉期最高爐溫可達(dá)1250-1250-16501650，而放渣和出鋼、出銅后，爐內(nèi)溫度急劇降至，而放渣和出鋼、出銅后，爐內(nèi)溫度急劇降至600-800600-800，溫度在短，溫度在短時(shí)間內(nèi)波動(dòng)太快太大，造成耐火材料內(nèi)應(yīng)力大，產(chǎn)生崩裂、剝落而損毀。時(shí)間內(nèi)波動(dòng)太快太大，造成耐火材料內(nèi)應(yīng)力大，產(chǎn)生崩裂、剝落而損毀。 (3) (3) 氣相的沉積作用氣相的沉積作用。很多熔煉爐和火焰爐，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生。很多熔煉爐和火焰爐，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生COCO分解和鉛、鋅及堿金屬氧化揮發(fā)，并在耐火材料氣孔及

8、砌縫內(nèi)沉積，造成分解和鉛、鋅及堿金屬氧化揮發(fā)，并在耐火材料氣孔及砌縫內(nèi)沉積，造成磚砌體龜裂、變形和化學(xué)侵蝕。這種現(xiàn)象在高爐，鼓風(fēng)爐、豎窯及焦?fàn)t的磚砌體龜裂、變形和化學(xué)侵蝕。這種現(xiàn)象在高爐，鼓風(fēng)爐、豎窯及焦?fàn)t的上部較為突出。甚至成為這些部位損毀的主要原因。上部較為突出。甚至成為這些部位損毀的主要原因。 (4) (4) 機(jī)械沖擊和磨損作用機(jī)械沖擊和磨損作用。許多爐窯內(nèi)的物料是運(yùn)動(dòng)的。如高爐、鼓。許多爐窯內(nèi)的物料是運(yùn)動(dòng)的。如高爐、鼓風(fēng)爐及豎窯內(nèi)的物料連續(xù)不斷由爐頂向下運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料作回轉(zhuǎn)前進(jìn)風(fēng)爐及豎窯內(nèi)的物料連續(xù)不斷由爐頂向下運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料作回轉(zhuǎn)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)爐內(nèi)液態(tài)金屬作沸騰攪動(dòng)等等。并且在

9、運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，物料還要發(fā)運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)爐內(nèi)液態(tài)金屬作沸騰攪動(dòng)等等。并且在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，物料還要發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化。因此，對(duì)爐襯產(chǎn)生很大的機(jī)械沖擊和嚴(yán)重的磨生一系列的物理化學(xué)變化。因此，對(duì)爐襯產(chǎn)生很大的機(jī)械沖擊和嚴(yán)重的磨蝕作用，破壞性非常大。例如高爐爐喉磨損嚴(yán)重，不得不采用鑄鋼板加以蝕作用，破壞性非常大。例如高爐爐喉磨損嚴(yán)重，不得不采用鑄鋼板加以保護(hù)。氧氣轉(zhuǎn)爐由于鋼水的劇烈攪動(dòng)，常發(fā)生爐襯被刷掉現(xiàn)象，而需經(jīng)常保護(hù)。氧氣轉(zhuǎn)爐由于鋼水的劇烈攪動(dòng)，常發(fā)生爐襯被刷掉現(xiàn)象，而需經(jīng)常補(bǔ)爐。補(bǔ)爐。 (5) (5) 單純?nèi)廴谧饔脝渭內(nèi)廴谧饔?。許多耐火材料在高溫?zé)嶝?fù)荷作用下，往往發(fā)生重。許多耐火材料在高溫?zé)嶝?fù)荷作用下

10、，往往發(fā)生重?zé)€變化，造成砌筑體失穩(wěn)。有時(shí)操作溫度過(guò)高，還會(huì)造成局部軟化甚至燒線變化，造成砌筑體失穩(wěn)。有時(shí)操作溫度過(guò)高，還會(huì)造成局部軟化甚至熔融，形成熔滴，導(dǎo)致砌體坍塌。熔融，形成熔滴，導(dǎo)致砌體坍塌。 10.1.3 10.1.3 耐火材料選用的原則耐火材料選用的原則 選用耐火材料時(shí)，一般應(yīng)遵循下列原則：選用耐火材料時(shí)，一般應(yīng)遵循下列原則： (1) (1) 掌握爐窯特點(diǎn)掌握爐窯特點(diǎn)。根據(jù)爐窯的構(gòu)造、各部位工作特性及運(yùn)行條件，。根據(jù)爐窯的構(gòu)造、各部位工作特性及運(yùn)行條件，選用耐火材料。要分析耐火材料損毀的原因，做到有針對(duì)性的選用耐火材選用耐火材料。要分析耐火材料損毀的原因，做到有針對(duì)性的選用耐火材料

11、。例如各種熔煉爐（如平爐、反射爐）渣線及以下部位的爐襯及爐底，料。例如各種熔煉爐（如平爐、反射爐）渣線及以下部位的爐襯及爐底，以受渣和金屬熔體的化學(xué)侵蝕為主，其次才是溫度驟變所引起的熱應(yīng)力作以受渣和金屬熔體的化學(xué)侵蝕為主，其次才是溫度驟變所引起的熱應(yīng)力作用，一般選用抗渣性優(yōu)良的鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)耐火磚砌筑。渣線以上部位可選用，一般選用抗渣性優(yōu)良的鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)耐火磚砌筑。渣線以上部位可選用鎂鋁磚或鎂鉻磚或高鋁磚砌筑。用鎂鋁磚或鎂鉻磚或高鋁磚砌筑。 (2) (2) 熟悉耐火材料的特性熟悉耐火材料的特性。熟悉各種耐火材料的化學(xué)礦物組成、物理。熟悉各種耐火材料的化學(xué)礦物組成、物理性能和工作性能，做到充分發(fā)揮

12、耐火材料的優(yōu)良特性，盡量避開(kāi)其缺點(diǎn)。性能和工作性能，做到充分發(fā)揮耐火材料的優(yōu)良特性，盡量避開(kāi)其缺點(diǎn)。如硅磚荷重軟化溫度高，能抵抗酸性爐渣的侵蝕，但在如硅磚荷重軟化溫度高，能抵抗酸性爐渣的侵蝕，但在600600以下發(fā)生以下發(fā)生晶晶型向型向晶型的快速轉(zhuǎn)變，耐熱震性很差，而在晶型的快速轉(zhuǎn)變，耐熱震性很差，而在600600以上使用時(shí)耐熱震性較以上使用時(shí)耐熱震性較好，高溫下只會(huì)膨脹而不發(fā)生體積收縮，因而可選用作火焰爐爐頂磚、焦好，高溫下只會(huì)膨脹而不發(fā)生體積收縮，因而可選用作火焰爐爐頂磚、焦?fàn)t炭化室隔墻磚等。爐炭化室隔墻磚等。 (3) (3) 保證爐窯的整體壽命保證爐窯的整體壽命。要使?fàn)t子各部位所用各種耐

13、火材料之間合。要使?fàn)t子各部位所用各種耐火材料之間合理配合，確定爐子各部位及同一部位各層耐火材料的材質(zhì)時(shí)，既要避免不理配合，確定爐子各部位及同一部位各層耐火材料的材質(zhì)時(shí)，既要避免不同耐火材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而熔融損毀，又要保證各部位的均衡損耗，同耐火材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而熔融損毀，又要保證各部位的均衡損耗，或在采取合理技術(shù)措施下達(dá)到均衡損耗，保證爐子整體使用壽命?；蛟诓扇『侠砑夹g(shù)措施下達(dá)到均衡損耗，保證爐子整體使用壽命。 (4) (4) 實(shí)現(xiàn)綜合經(jīng)濟(jì)效益合理實(shí)現(xiàn)綜合經(jīng)濟(jì)效益合理。選用的耐火材料要在滿足工藝條件和技。選用的耐火材料要在滿足工藝條件和技術(shù)要求的前提下，將材料的質(zhì)量、來(lái)源與價(jià)格、使用壽

14、命與消耗以及對(duì)產(chǎn)術(shù)要求的前提下，將材料的質(zhì)量、來(lái)源與價(jià)格、使用壽命與消耗以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，綜合分析，力求做到綜合經(jīng)濟(jì)效益合理。品質(zhì)量的影響，綜合分析，力求做到綜合經(jīng)濟(jì)效益合理。 隨著工業(yè)爐窯大型化、高效化和自動(dòng)化，爐窯操作條件日趨苛刻，對(duì)隨著工業(yè)爐窯大型化、高效化和自動(dòng)化，爐窯操作條件日趨苛刻，對(duì)耐火材料的生產(chǎn)和使用提出了更高的要求。能源消耗急劇增長(zhǎng)，供需矛盾耐火材料的生產(chǎn)和使用提出了更高的要求。能源消耗急劇增長(zhǎng)，供需矛盾日益緊張，工業(yè)爐窯節(jié)能已成為發(fā)展生產(chǎn)的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。耐火材料日益緊張，工業(yè)爐窯節(jié)能已成為發(fā)展生產(chǎn)的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。耐火材料也必須滿足節(jié)能的需要。因此，應(yīng)根據(jù)爐窯結(jié)構(gòu)

15、特點(diǎn)及熱工制度和生產(chǎn)工也必須滿足節(jié)能的需要。因此，應(yīng)根據(jù)爐窯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及熱工制度和生產(chǎn)工藝條件，正確選擇和合理使用相應(yīng)的耐火材料，研究開(kāi)發(fā)新型優(yōu)質(zhì)耐火材藝條件，正確選擇和合理使用相應(yīng)的耐火材料，研究開(kāi)發(fā)新型優(yōu)質(zhì)耐火材料，以進(jìn)一步保證高溫爐窯的高效運(yùn)行，提高爐窯的使用壽命，降低耐火料，以進(jìn)一步保證高溫爐窯的高效運(yùn)行，提高爐窯的使用壽命，降低耐火材料消耗和節(jié)能。材料消耗和節(jié)能。 前已述及，耐火材料長(zhǎng)期處在高溫下，還可能經(jīng)受熔融爐渣和金屬及前已述及，耐火材料長(zhǎng)期處在高溫下，還可能經(jīng)受熔融爐渣和金屬及高溫高塵腐蝕性爐氣的沖刷、侵蝕；經(jīng)受溫度驟變及各種應(yīng)力的綜合影響；高溫高塵腐蝕性爐氣的沖刷、侵蝕；經(jīng)受溫

16、度驟變及各種應(yīng)力的綜合影響；經(jīng)受機(jī)械和物料的撞擊和磨損作用。時(shí)至今日，沒(méi)有一種耐火材料能完全經(jīng)受機(jī)械和物料的撞擊和磨損作用。時(shí)至今日，沒(méi)有一種耐火材料能完全滿足上述使用條件的要求。雖然有些耐火材料品種性能優(yōu)良，但價(jià)格昂貴，滿足上述使用條件的要求。雖然有些耐火材料品種性能優(yōu)良，但價(jià)格昂貴，尚無(wú)法在爐窯上大量應(yīng)用。這就需要認(rèn)真分析各種工業(yè)爐窯的工作條件，尚無(wú)法在爐窯上大量應(yīng)用。這就需要認(rèn)真分析各種工業(yè)爐窯的工作條件，研究耐火材料的損毀機(jī)理，做到有針對(duì)性地就具體爐窯、具體部位的特殊研究耐火材料的損毀機(jī)理，做到有針對(duì)性地就具體爐窯、具體部位的特殊需要，選擇和應(yīng)用具有相應(yīng)材質(zhì)的耐火材料，并注意各部位耐火

17、材料之間需要，選擇和應(yīng)用具有相應(yīng)材質(zhì)的耐火材料，并注意各部位耐火材料之間在使用壽命上的配合和協(xié)調(diào)一致。在使用壽命上的配合和協(xié)調(diào)一致。 10.2 10.2 煉鐵用耐火材料煉鐵用耐火材料 10.2.1 10.2.1 高爐用耐火材料高爐用耐火材料 (1) (1) 爐喉爐喉。爐喉為高爐的咽喉，受到固體爐料下降時(shí)的直接沖擊和磨擦。爐喉為高爐的咽喉，受到固體爐料下降時(shí)的直接沖擊和磨擦等物理作用，極易損毀。曾采用硬度高和密度大的高鋁磚砌筑，但不耐久。等物理作用，極易損毀。曾采用硬度高和密度大的高鋁磚砌筑，但不耐久。因此，目前都采用耐磨鑄鋼護(hù)板保護(hù)。因此，目前都采用耐磨鑄鋼護(hù)板保護(hù)。 (2) (2) 爐身爐身

18、。爐身可分為上、中、下三帶。從上至下?tīng)t料從。爐身可分為上、中、下三帶。從上至下?tīng)t料從300-400300-400逐逐漸被加熱至漸被加熱至1250-13001250-1300，物料在下降過(guò)程中發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化。，物料在下降過(guò)程中發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化。爐身上部和中部溫度為爐身上部和中部溫度為400-700400-700，熔渣尚未形成，沒(méi)有渣蝕情況發(fā)生。，熔渣尚未形成，沒(méi)有渣蝕情況發(fā)生。爐襯主要受到下降爐料和上升含塵氣流的磨損和沖蝕；部分爐襯主要受到下降爐料和上升含塵氣流的磨損和沖蝕；部分COCO在磚縫、裂在磚縫、裂紋、氣孔中分解產(chǎn)生碳素沉積，引起襯磚龜裂、變質(zhì)、組織疏松導(dǎo)致剝落紋、氣孔

19、中分解產(chǎn)生碳素沉積，引起襯磚龜裂、變質(zhì)、組織疏松導(dǎo)致剝落損毀。有的還受到鋅、鉛蒸氣向磚內(nèi)滲透，以損毀。有的還受到鋅、鉛蒸氣向磚內(nèi)滲透，以ZnOPbOZnOPbO形式沉積，并進(jìn)一形式沉積，并進(jìn)一步與磚發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硅酸鋅步與磚發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硅酸鋅(2ZnOSiO(2ZnOSiO2 2) )和硅酸鉛和硅酸鉛(2PbOSiO(2PbOSiO2 2) )，使磚組織變脆、剝落。使磚組織變脆、剝落。 爐身上部和中部由于損毀程度較輕，一般采用含游離爐身上部和中部由于損毀程度較輕，一般采用含游離FeFe2 2O O3 3較低的高爐較低的高爐專用粘土磚、致密粘土磚、高鋁磚砌筑，或由粘土質(zhì)不定形耐火材料構(gòu)

20、成。專用粘土磚、致密粘土磚、高鋁磚砌筑，或由粘土質(zhì)不定形耐火材料構(gòu)成。 爐身下部溫度較高，有大量初渣形成，爐渣與爐襯表面直接接觸。爐爐身下部溫度較高，有大量初渣形成，爐渣與爐襯表面直接接觸。爐襯在經(jīng)受下降物料和含塵爐氣的磨擦，沖蝕作用的同時(shí)，爐渣的化學(xué)侵蝕襯在經(jīng)受下降物料和含塵爐氣的磨擦，沖蝕作用的同時(shí)，爐渣的化學(xué)侵蝕嚴(yán)重。高溫下產(chǎn)生的堿金屬蒸氣對(duì)磚的化學(xué)反應(yīng)也較上部和中部突出。若嚴(yán)重。高溫下產(chǎn)生的堿金屬蒸氣對(duì)磚的化學(xué)反應(yīng)也較上部和中部突出。若爐襯為硅酸鋁質(zhì)材料，磚內(nèi)形成鉀霞石爐襯為硅酸鋁質(zhì)材料，磚內(nèi)形成鉀霞石(K(K2 2OAlOAl2 2O O3 32SiO2SiO2 2) )、白榴石、白

21、榴石(K(K2 2OAlOAl2 2O O3 34SiO4SiO2 2）及玻璃相）及玻璃相(K(K2 2O-SiOO-SiO2 2) )。由于這些新相的生成產(chǎn)生較大。由于這些新相的生成產(chǎn)生較大的體積膨脹，破壞了磚的組織結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和耐火性能明顯下降，爐身下部的體積膨脹，破壞了磚的組織結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和耐火性能明顯下降，爐身下部爐襯損毀較快，而且嚴(yán)重。一般選用耐火性能好、抗渣性強(qiáng)、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)爐襯損毀較快，而且嚴(yán)重。一般選用耐火性能好、抗渣性強(qiáng)、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大和耐磨性好的優(yōu)質(zhì)致密粘土磚或高鋁磚砌筑?？拷鼱t腰部位可采用高度大和耐磨性好的優(yōu)質(zhì)致密粘土磚或高鋁磚砌筑。靠近爐腰部位可采用高鋁磚或用耐磨、抗渣性好、

22、導(dǎo)熱系數(shù)高的剛玉磚、碳化硅磚或炭磚砌筑。鋁磚或用耐磨、抗渣性好、導(dǎo)熱系數(shù)高的剛玉磚、碳化硅磚或炭磚砌筑。大型高爐爐身下部主要采用高鋁磚、剛玉磚、炭磚或碳化硅磚。大型高爐爐身下部主要采用高鋁磚、剛玉磚、炭磚或碳化硅磚。 (3) (3) 爐腰爐腰。爐腰是高爐最寬大的部位。爐料體積膨脹至最大，并開(kāi)始。爐腰是高爐最寬大的部位。爐料體積膨脹至最大，并開(kāi)始在此形成大量的熔渣，因此，渣的化學(xué)侵蝕和堿金屬蒸氣的侵蝕較爐身下在此形成大量的熔渣，因此，渣的化學(xué)侵蝕和堿金屬蒸氣的侵蝕較爐身下部嚴(yán)重。下降爐料和高溫焦炭對(duì)爐襯表面的磨損，沖刷也很突出，高溫上部嚴(yán)重。下降爐料和高溫焦炭對(duì)爐襯表面的磨損，沖刷也很突出，高溫

23、上升氣流的沖蝕作用也比爐身部分強(qiáng)。堿金屬和碳素在磚內(nèi)沉積作用仍然存升氣流的沖蝕作用也比爐身部分強(qiáng)。堿金屬和碳素在磚內(nèi)沉積作用仍然存在。這些因素的綜合作用，使得爐腰成為高爐最易損毀的薄弱部位之一。在。這些因素的綜合作用，使得爐腰成為高爐最易損毀的薄弱部位之一。中小高爐可采用優(yōu)質(zhì)致密粘土磚或高鋁磚或剛玉磚。大型現(xiàn)代高爐一般采中小高爐可采用優(yōu)質(zhì)致密粘土磚或高鋁磚或剛玉磚。大型現(xiàn)代高爐一般采用高鋁磚或剛玉磚或碳化硅磚。有的也采用碳磚砌筑。用高鋁磚或剛玉磚或碳化硅磚。有的也采用碳磚砌筑。 (4) (4) 爐腹?fàn)t腹。爐腹位于爐腰之下。下部爐料溫度可達(dá)。爐腹位于爐腰之下。下部爐料溫度可達(dá)1000-16501

24、000-1650，氣流，氣流的溫度更高，高溫作用特別強(qiáng)烈。由于低粘度熔渣形成，對(duì)爐襯的化學(xué)侵的溫度更高，高溫作用特別強(qiáng)烈。由于低粘度熔渣形成，對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕也特別嚴(yán)重，熔渣和高溫氣流對(duì)爐壁的沖刷突出，堿金屬的沉積引起爐蝕也特別嚴(yán)重，熔渣和高溫氣流對(duì)爐壁的沖刷突出，堿金屬的沉積引起爐襯的膨脹作用仍有相當(dāng)大的影響。因此，爐腹是高爐爐襯損毀最嚴(yán)重的部襯的膨脹作用仍有相當(dāng)大的影響。因此，爐腹是高爐爐襯損毀最嚴(yán)重的部位。一般高爐開(kāi)爐后不久就幾乎全部損毀，而靠覆蓋在爐腹處一層堅(jiān)實(shí)的位。一般高爐開(kāi)爐后不久就幾乎全部損毀，而靠覆蓋在爐腹處一層堅(jiān)實(shí)的渣層來(lái)保護(hù)鋼殼。因此，爐腹部位采用高鋁磚渣層來(lái)保護(hù)鋼殼。因此

25、，爐腹部位采用高鋁磚(Al(Al2 2O O3 370%)70%)、剛玉磚砌筑。、剛玉磚砌筑?，F(xiàn)代化大型高爐，普遍采用碳磚和石墨現(xiàn)代化大型高爐，普遍采用碳磚和石墨石油焦、石墨石油焦、石墨無(wú)煙煤等半石墨磚，無(wú)煙煤等半石墨磚，外加水冷或汽化冷卻，以提高使用壽命外加水冷或汽化冷卻，以提高使用壽命 。表表10-1 10-1 爐腹用碳磚的性能爐腹用碳磚的性能 性性 能能焦炭質(zhì)焦炭質(zhì)人造石墨質(zhì)人造石墨質(zhì)半石墨質(zhì)半石墨質(zhì)(A)(A)半石墨質(zhì)半石墨質(zhì)(B)(B)體積密度，體積密度，g/cmg/cm3 31.621.621.691.691.67-1.701.67-1.701.671.67顯氣孔率，顯氣孔率，%

26、%12.812.815-1815-1815.515.5耐壓強(qiáng)度，耐壓強(qiáng)度，% %41.1641.1645.2745.2729.4-34.329.4-34.329.429.4工業(yè)分析灰分，工業(yè)分析灰分，% %5.105.108.348.34工業(yè)分析固定炭，工業(yè)分析固定炭，% %94.594.590.1390.13 (5) (5) 爐缸和爐底爐缸和爐底。爐缸是盛裝鐵水和爐渣的部位。爐缸上部是高爐溫。爐缸是盛裝鐵水和爐渣的部位。爐缸上部是高爐溫度最高部位，靠近風(fēng)口區(qū)的溫度達(dá)度最高部位，靠近風(fēng)口區(qū)的溫度達(dá)1700-20001700-2000以上。爐底溫度為以上。爐底溫度為1450-1450-15001

27、500。爐缸的爐襯主要受到熔渣和鐵水的化學(xué)侵蝕和沖刷以及堿侵蝕的。爐缸的爐襯主要受到熔渣和鐵水的化學(xué)侵蝕和沖刷以及堿侵蝕的膨脹作用。當(dāng)熔渣和鐵水侵入磚縫和裂紋之中，加速了爐渣的化學(xué)侵蝕和膨脹作用。當(dāng)熔渣和鐵水侵入磚縫和裂紋之中，加速了爐渣的化學(xué)侵蝕和物理溶解損毀。爐底主要為鐵水滲入磚縫，使耐火磚浮起而損毀。當(dāng)鐵水物理溶解損毀。爐底主要為鐵水滲入磚縫，使耐火磚浮起而損毀。當(dāng)鐵水滲入爐底碳磚后，還發(fā)生碳磚被溶解的作用。因此，高爐爐底并不實(shí)行絕滲入爐底碳磚后，還發(fā)生碳磚被溶解的作用。因此，高爐爐底并不實(shí)行絕熱保溫，而是對(duì)爐底進(jìn)行強(qiáng)化冷卻，以減緩對(duì)碳磚的熔蝕反應(yīng)，把鐵水凝熱保溫，而是對(duì)爐底進(jìn)行強(qiáng)化冷卻

28、，以減緩對(duì)碳磚的熔蝕反應(yīng)，把鐵水凝固在爐底的上部，即當(dāng)爐底上部溫度控制在固在爐底的上部，即當(dāng)爐底上部溫度控制在1150(1150(鐵水熔點(diǎn)鐵水熔點(diǎn)) )以下時(shí)，可以下時(shí)，可以防止?fàn)t底繼續(xù)熔蝕，延長(zhǎng)爐底壽命。以防止?fàn)t底繼續(xù)熔蝕，延長(zhǎng)爐底壽命。 基于上述原因，并考慮到爐缸和爐底一旦被侵蝕損毀后，不易修補(bǔ)，基于上述原因，并考慮到爐缸和爐底一旦被侵蝕損毀后，不易修補(bǔ)，嚴(yán)重時(shí)必須停爐大修。所以嚴(yán)重時(shí)必須停爐大修。所以一般采用耐火度高、高溫強(qiáng)度大、抗渣性好、一般采用耐火度高、高溫強(qiáng)度大、抗渣性好、導(dǎo)熱能力強(qiáng)、體積密度較高和體積穩(wěn)定性好的碳磚砌筑導(dǎo)熱能力強(qiáng)、體積密度較高和體積穩(wěn)定性好的碳磚砌筑。我國(guó)高爐爐底

29、工。我國(guó)高爐爐底工作表層也采用炭素?fù)v固，其整體性好，縫隙少，鐵水不易滲入。爐底的砌作表層也采用炭素?fù)v固，其整體性好，縫隙少，鐵水不易滲入。爐底的砌法主要是兩種：一種為上部法主要是兩種：一種為上部2-32-3層用碳磚，下面為優(yōu)質(zhì)粘土磚或高鋁磚。層用碳磚，下面為優(yōu)質(zhì)粘土磚或高鋁磚。大型高爐，由于鐵水溫度提高，爐底損毀的危險(xiǎn)性增大。因此，采用全碳大型高爐，由于鐵水溫度提高，爐底損毀的危險(xiǎn)性增大。因此，采用全碳磚爐底。也可用瀝青浸漬碳磚代替普通碳磚。砌法上采用干砌、鎖砌、錯(cuò)磚爐底。也可用瀝青浸漬碳磚代替普通碳磚。砌法上采用干砌、鎖砌、錯(cuò)縫或采用楔形砌法，防止碳磚漂浮損毀?？p或采用楔形砌法，防止碳磚漂浮

30、損毀。 10.2.2 10.2.2 高爐熱風(fēng)爐高爐熱風(fēng)爐 熱風(fēng)爐是蓄熱式熱交換器，其功用在于空氣鼓入高爐前加熱，再吹入熱風(fēng)爐是蓄熱式熱交換器，其功用在于空氣鼓入高爐前加熱，再吹入高爐中。高爐中。在燃燒室里高爐煤氣或高爐與焦?fàn)t混合煤氣的氣體燃燒，燃燒產(chǎn)在燃燒室里高爐煤氣或高爐與焦?fàn)t混合煤氣的氣體燃燒，燃燒產(chǎn)物升起至熱風(fēng)爐圓頂下面，又把格子磚通道加熱，而它在熱風(fēng)爐下部離開(kāi)。物升起至熱風(fēng)爐圓頂下面，又把格子磚通道加熱，而它在熱風(fēng)爐下部離開(kāi)。通過(guò)它加熱格子磚后，讓冷空氣通過(guò)通過(guò)它加熱格子磚后，讓冷空氣通過(guò)( (從下往上從下往上) )，接受格子磚的熱量被加，接受格子磚的熱量被加熱?，F(xiàn)在提高熱風(fēng)溫度達(dá)到熱

31、。現(xiàn)在提高熱風(fēng)溫度達(dá)到1400-15001400-1500，甚至更高。熱風(fēng)爐拱頂下將達(dá)到，甚至更高。熱風(fēng)爐拱頂下將達(dá)到1500-17001500-1700。熱風(fēng)爐中使用條件最苛刻的是熱風(fēng)爐圓頂，格子磚上部和燃。熱風(fēng)爐中使用條件最苛刻的是熱風(fēng)爐圓頂，格子磚上部和燃燒室內(nèi)襯。燒室內(nèi)襯。 耐火材料經(jīng)受溫度變化和下層格子磚的質(zhì)量壓力。格子磚很快被加熱耐火材料經(jīng)受溫度變化和下層格子磚的質(zhì)量壓力。格子磚很快被加熱、蓄熱，而后很快把熱量交還空氣。如果預(yù)熱空氣富氧、蓄熱，而后很快把熱量交還空氣。如果預(yù)熱空氣富氧(30%)(30%)，格子磚按氧，格子磚按氧含量經(jīng)受可變的氣體介質(zhì)作用。格子磚和氣流之間的溫差約含量

32、經(jīng)受可變的氣體介質(zhì)作用。格子磚和氣流之間的溫差約150150，一般不，一般不至于因應(yīng)力導(dǎo)致耐火材料破壞。下層砌體由于自身的壓力，在長(zhǎng)期使用期至于因應(yīng)力導(dǎo)致耐火材料破壞。下層砌體由于自身的壓力，在長(zhǎng)期使用期間引起耐火材料蠕變。高溫格子磚砌體上部的載荷尚??；下部的耐火材料間引起耐火材料蠕變。高溫格子磚砌體上部的載荷尚??；下部的耐火材料經(jīng)受相當(dāng)大的壓力經(jīng)受相當(dāng)大的壓力( (約約0.4-2MPa)0.4-2MPa)，然而下部的溫度相對(duì)不高。這可以按層，然而下部的溫度相對(duì)不高。這可以按層高度選配格子磚材料，見(jiàn)表高度選配格子磚材料，見(jiàn)表10-210-2。 表表10-2 10-2 某研究院推薦的高溫?zé)犸L(fēng)爐用

33、耐火材料某研究院推薦的高溫?zé)犸L(fēng)爐用耐火材料 最高溫度，最高溫度， 荷重，荷重，MPaMPa推薦耐火材料推薦耐火材料 上上 下下 上上 下下 1500 1500 1100 1100 0 0 0.2 0.2硅磚，莫來(lái)石硅磚，莫來(lái)石剛玉磚剛玉磚 1100 1100 900 900 0.2 0.2 0.5 0.5高嶺石磚高嶺石磚 900 900 700 700 0.5 0.5 1.0 1.0特級(jí)粘土磚特級(jí)粘土磚 700 700 400 400 1.0 1.0 2.0 2.0高級(jí)粘土磚高級(jí)粘土磚 砌筑熱風(fēng)爐和格子磚用的耐火制品，按砌筑熱風(fēng)爐和格子磚用的耐火制品，按1000h1000h內(nèi)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果選擇。

34、內(nèi)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果選擇。實(shí)際目的是確定蠕變期間變形速度如何和在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的這種速度到何種實(shí)際目的是確定蠕變期間變形速度如何和在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的這種速度到何種程度可以外推到程度可以外推到15-20kh(15-20kh(即最低即最低2 2年，到格子磚上部檢修年，到格子磚上部檢修) )。 硅磚在熱風(fēng)爐工作條件內(nèi)的主要優(yōu)勢(shì)在于升高溫度時(shí)的體積穩(wěn)定性，硅磚在熱風(fēng)爐工作條件內(nèi)的主要優(yōu)勢(shì)在于升高溫度時(shí)的體積穩(wěn)定性，高溫下沒(méi)有殘余收縮，而高溫下沒(méi)有殘余收縮，而600600以上及高溫下線膨脹系數(shù)小。作為格子磚以上及高溫下線膨脹系數(shù)小。作為格子磚材料硅磚的缺點(diǎn)是體積密度小和熱導(dǎo)率不高。材料硅磚的缺點(diǎn)是體積密度小和熱導(dǎo)率不

35、高。 我國(guó)大型高爐設(shè)計(jì)風(fēng)溫我國(guó)大型高爐設(shè)計(jì)風(fēng)溫12501250，熱風(fēng)爐爐體一般選用高級(jí)粘土磚，高，熱風(fēng)爐爐體一般選用高級(jí)粘土磚，高鋁磚，硅磚，莫來(lái)石磚，硅線石磚，紅柱石磚和一些不定形耐火材料。當(dāng)鋁磚，硅磚，莫來(lái)石磚，硅線石磚，紅柱石磚和一些不定形耐火材料。當(dāng)風(fēng)溫高于風(fēng)溫高于11001100時(shí)，蓄熱室高溫部位選用低蠕變高鋁磚，莫來(lái)石磚和硅磚。時(shí)，蓄熱室高溫部位選用低蠕變高鋁磚，莫來(lái)石磚和硅磚。燃燒室與蓄熱室用耐火材料基本相同，莫來(lái)石磚或莫來(lái)石磚與硅磚配用。燃燒室與蓄熱室用耐火材料基本相同，莫來(lái)石磚或莫來(lái)石磚與硅磚配用。 10.2.3 10.2.3 焦?fàn)t焦?fàn)t 焦?fàn)t是將煉焦煤在隔絕空氣的條件下，經(jīng)加

36、熱分解、干餾、炭化為焦焦?fàn)t是將煉焦煤在隔絕空氣的條件下，經(jīng)加熱分解、干餾、炭化為焦炭用的高溫爐。它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，爐體主要由燃燒室、炭化室、蓄熱室炭用的高溫爐。它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，爐體主要由燃燒室、炭化室、蓄熱室和斜煙道等部分組成。和斜煙道等部分組成。 10.2.3.1 10.2.3.1 炭化室與燃燒室隔墻用耐火材料炭化室與燃燒室隔墻用耐火材料 煉焦煤結(jié)焦溫度為煉焦煤結(jié)焦溫度為950-1050950-1050。為保證煉焦，焦?fàn)t隔墻炭化室一側(cè)表。為保證煉焦，焦?fàn)t隔墻炭化室一側(cè)表面溫度應(yīng)加熱到面溫度應(yīng)加熱到1100-12501100-1250。出焦加煤后，可降至。出焦加煤后，可降至700700左右。

37、而燃燒一左右。而燃燒一側(cè)波動(dòng)在側(cè)波動(dòng)在1200-14501200-1450，炭化室一側(cè)隔墻要受到推焦磨損。由于煤的干餾、，炭化室一側(cè)隔墻要受到推焦磨損。由于煤的干餾、結(jié)焦過(guò)程在隔絕空氣的條件下進(jìn)行，要求隔墻氣密性好，高溫下不透氣，結(jié)焦過(guò)程在隔絕空氣的條件下進(jìn)行，要求隔墻氣密性好，高溫下不透氣，不發(fā)生收縮變形，制品形狀規(guī)整、尺寸準(zhǔn)確，砌筑磚縫小和不致引起砌縫不發(fā)生收縮變形，制品形狀規(guī)整、尺寸準(zhǔn)確，砌筑磚縫小和不致引起砌縫開(kāi)裂。炭化室內(nèi)在炭化過(guò)程中低溫階段有水分排出，燃燒室內(nèi)燃?xì)庵泻虚_(kāi)裂。炭化室內(nèi)在炭化過(guò)程中低溫階段有水分排出，燃燒室內(nèi)燃?xì)庵泻猩倭康乃?，同時(shí)由于煤中鹽類的化學(xué)侵蝕和煤氣的分解

38、與碳素的沉積，少量的水分，同時(shí)由于煤中鹽類的化學(xué)侵蝕和煤氣的分解與碳素的沉積，可能破壞隔墻的組織和性能，強(qiáng)度下降，等等?？赡芷茐母魤Φ慕M織和性能，強(qiáng)度下降，等等。 基于上述特點(diǎn)，此種隔墻用耐火材料，應(yīng)選用在基于上述特點(diǎn)，此種隔墻用耐火材料，應(yīng)選用在700-1450700-1450范圍內(nèi)穩(wěn)范圍內(nèi)穩(wěn)定的、結(jié)構(gòu)致密的、導(dǎo)熱性和高溫強(qiáng)度較高且耐磨的材料，這種材料還要定的、結(jié)構(gòu)致密的、導(dǎo)熱性和高溫強(qiáng)度較高且耐磨的材料，這種材料還要不易水化和耐還原性氣體侵蝕，并能防止碳素沉積，在高溫下不易發(fā)生殘不易水化和耐還原性氣體侵蝕，并能防止碳素沉積，在高溫下不易發(fā)生殘余收縮。硅磚與其他材料相比，基本具有上述各種性能

39、，故世界各國(guó)幾乎余收縮。硅磚與其他材料相比，基本具有上述各種性能，故世界各國(guó)幾乎全部選用硅磚，特別是高密度高導(dǎo)熱性的硅磚，作為焦?fàn)t的此種隔墻襯料。全部選用硅磚，特別是高密度高導(dǎo)熱性的硅磚，作為焦?fàn)t的此種隔墻襯料。隨著焦?fàn)t大型化和強(qiáng)化生產(chǎn)的需要也可采用導(dǎo)熱性、體積穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)隨著焦?fàn)t大型化和強(qiáng)化生產(chǎn)的需要也可采用導(dǎo)熱性、體積穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度都很高的碳化硅耐火材料。但這種材料價(jià)格昂貴，在氧化氣氛中易氧化度都很高的碳化硅耐火材料。但這種材料價(jià)格昂貴，在氧化氣氛中易氧化損毀，故目前仍很少使用。摻加金屬氧化物損毀，故目前仍很少使用。摻加金屬氧化物(Cu(Cu2 2O O、TiOTiO2 2) )的高密

40、度高導(dǎo)熱的高密度高導(dǎo)熱性硅磚，可以使隔墻厚度減薄，強(qiáng)化傳熱，提高焦?fàn)t的生產(chǎn)率，而且可提性硅磚，可以使隔墻厚度減薄，強(qiáng)化傳熱，提高焦?fàn)t的生產(chǎn)率，而且可提高爐子使用壽命。高爐子使用壽命。 10.2.3.2 10.2.3.2 其他部位用耐火材料其他部位用耐火材料 炭化室底部除承受煤、焦炭等較大的重量外，還承受推焦過(guò)程中的推擠、炭化室底部除承受煤、焦炭等較大的重量外，還承受推焦過(guò)程中的推擠、磨擦作用，易磨損和破壞。炭化室頂部受上面覆蓋層和加煤機(jī)的靜、動(dòng)負(fù)荷磨擦作用，易磨損和破壞。炭化室頂部受上面覆蓋層和加煤機(jī)的靜、動(dòng)負(fù)荷作用。因此，應(yīng)選用具有高溫強(qiáng)度大、耐磨損的耐火材料。通常，由于其工作用。因此，應(yīng)選

41、用具有高溫強(qiáng)度大、耐磨損的耐火材料。通常，由于其工作條件和要求與炭化室其他部位相似，仍采用硅磚。作條件和要求與炭化室其他部位相似，仍采用硅磚。 炭化室爐門的內(nèi)襯和炭化室兩端的爐頭，當(dāng)爐門開(kāi)啟時(shí)，溫度由炭化室爐門的內(nèi)襯和炭化室兩端的爐頭，當(dāng)爐門開(kāi)啟時(shí)，溫度由10001000左右驟然降至左右驟然降至500500以下，超過(guò)了硅磚體積穩(wěn)定的極限溫度以下，超過(guò)了硅磚體積穩(wěn)定的極限溫度(573)(573)，一般采，一般采用耐熱震性較好、荷重軟化溫度高的高鋁質(zhì)耐火材料。用耐熱震性較好、荷重軟化溫度高的高鋁質(zhì)耐火材料。 斜煙道不直接與煤和焦炭接觸，其它工作條件與炭化室和燃燒室相近，斜煙道不直接與煤和焦炭接觸，

42、其它工作條件與炭化室和燃燒室相近，為保證焦?fàn)t整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般采用硅質(zhì)耐火材料。為保證焦?fàn)t整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般采用硅質(zhì)耐火材料。 蓄熱室側(cè)墻冷熱交替溫差大，采用優(yōu)質(zhì)粘土磚。有的為了保證整體性，蓄熱室側(cè)墻冷熱交替溫差大，采用優(yōu)質(zhì)粘土磚。有的為了保證整體性，也采用硅質(zhì)材料，外側(cè)用粘土磚保護(hù)。蓄熱室格子磚，一般采用粘土磚。也采用硅質(zhì)材料，外側(cè)用粘土磚保護(hù)。蓄熱室格子磚，一般采用粘土磚。 10.3 10.3 煉鋼爐用耐火材料煉鋼爐用耐火材料 10.3.1 10.3.1 煉鋼轉(zhuǎn)爐用耐火材料煉鋼轉(zhuǎn)爐用耐火材料 頂吹和復(fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法是目前世界上最主要的煉鋼方法。它成功頂吹和復(fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法是目前

43、世界上最主要的煉鋼方法。它成功地應(yīng)用了堿性含碳耐火材料，特別采用濺渣補(bǔ)爐后，使?fàn)t齡達(dá)到地應(yīng)用了堿性含碳耐火材料，特別采用濺渣補(bǔ)爐后，使?fàn)t齡達(dá)到1000010000爐以爐以上，耐火材料單耗大大降低，生產(chǎn)成本大幅度減少。上，耐火材料單耗大大降低，生產(chǎn)成本大幅度減少。 氧氣轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)如圖氧氣轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)如圖10-310-3所示?？傮w呈直筒狀，借助于水平耳軸支承和所示。總體呈直筒狀，借助于水平耳軸支承和傾動(dòng)。爐體傾倒在水平位置時(shí)，為加料或出鋼。吹煉時(shí)置于垂直位置。傾動(dòng)。爐體傾倒在水平位置時(shí)，為加料或出鋼。吹煉時(shí)置于垂直位置。 圖圖10-3 10-3 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐體結(jié)構(gòu)及各部位使用耐火材料情況示意圖氧氣頂吹

44、轉(zhuǎn)爐爐體結(jié)構(gòu)及各部位使用耐火材料情況示意圖11出鋼口出鋼口( (約約1700)1700)；22工作層工作層( (焦油白云石磚焦油白云石磚) )；33永久層永久層( (鎂磚鎂磚) )；44鋼水；鋼水；55廢氣廢氣 10.3.1.1 10.3.1.1 轉(zhuǎn)爐爐襯的工作條件及損毀機(jī)理轉(zhuǎn)爐爐襯的工作條件及損毀機(jī)理 轉(zhuǎn)爐煉鋼是在高溫下進(jìn)行的。碳素鋼出鋼溫度為轉(zhuǎn)爐煉鋼是在高溫下進(jìn)行的。碳素鋼出鋼溫度為1540-16701540-1670，吹煉后，吹煉后期可達(dá)期可達(dá)17001700，而出鋼后爐襯溫度又常降到，而出鋼后爐襯溫度又常降到10001000以下，故爐襯材料受到以下，故爐襯材料受到高溫和熱震作用。煉鋼過(guò)

45、程也是造渣過(guò)程，爐襯受到爐渣及熔劑的化學(xué)侵高溫和熱震作用。煉鋼過(guò)程也是造渣過(guò)程，爐襯受到爐渣及熔劑的化學(xué)侵蝕作用和鋼水的攪動(dòng)，使?fàn)t襯受到磨損和沖刷，等等。蝕作用和鋼水的攪動(dòng)，使?fàn)t襯受到磨損和沖刷，等等。 造成氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯損毀的主要原因是：在高溫下?tīng)t渣和鋼水的化學(xué)侵造成氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯損毀的主要原因是：在高溫下?tīng)t渣和鋼水的化學(xué)侵蝕和機(jī)械沖刷作用；頻繁裝料、出鋼操作使?fàn)t襯周期性急冷急熱的應(yīng)力作蝕和機(jī)械沖刷作用；頻繁裝料、出鋼操作使?fàn)t襯周期性急冷急熱的應(yīng)力作用，裝料時(shí)廢鋼和鐵水的沖擊及機(jī)械磨損作用，粉塵和煙氣的侵蝕作用。用，裝料時(shí)廢鋼和鐵水的沖擊及機(jī)械磨損作用，粉塵和煙氣的侵蝕作用。其中以高溫熔渣的侵蝕

46、作用最嚴(yán)重，而且這些作用往往互相促進(jìn)。其中以高溫熔渣的侵蝕作用最嚴(yán)重，而且這些作用往往互相促進(jìn)。 目前，目前，氧氣轉(zhuǎn)爐的工作襯主要采用含碳的氧氣轉(zhuǎn)爐的工作襯主要采用含碳的MgO-CaOMgO-CaO系耐火材料系耐火材料。其具體。其具體損毀過(guò)程如下：損毀過(guò)程如下： (1) (1) 爐襯中脫碳層的形成爐襯中脫碳層的形成。由于煉鋼溫度比碳與。由于煉鋼溫度比碳與MgOMgO反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度(1520)(1520)高，碳與高，碳與MgOMgO發(fā)生氧化發(fā)生氧化還原反應(yīng)，碳氧化。另外，在出鋼的間歇期間，爐還原反應(yīng)，碳氧化。另外，在出鋼的間歇期間，爐襯暴露于空氣之中，碳也易被氧化，使?fàn)t襯材料形成脫碳層，并使其

47、氣孔襯暴露于空氣之中，碳也易被氧化，使?fàn)t襯材料形成脫碳層，并使其氣孔率增加，結(jié)合強(qiáng)度降低。爐渣易滲入脫碳層，其中鐵的氧化物和其它易還率增加，結(jié)合強(qiáng)度降低。爐渣易滲入脫碳層，其中鐵的氧化物和其它易還原的氧化物，起到傳遞氧的作用，使碳進(jìn)一步被氧化。使脫碳層加厚，磚原的氧化物，起到傳遞氧的作用，使碳進(jìn)一步被氧化。使脫碳層加厚，磚的表面層疏松或脫落，爐襯逐漸損毀。特別是耳軸部位爐襯，由于不易覆的表面層疏松或脫落，爐襯逐漸損毀。特別是耳軸部位爐襯，由于不易覆蓋爐渣保護(hù)層，其中的碳更易氧化。蓋爐渣保護(hù)層，其中的碳更易氧化。 (2) (2) 爐渣對(duì)爐襯的潤(rùn)濕、滲透、熔蝕和熔損爐渣對(duì)爐襯的潤(rùn)濕、滲透、熔蝕和熔

48、損。轉(zhuǎn)爐爐襯一旦形成脫碳。轉(zhuǎn)爐爐襯一旦形成脫碳層，高鈣熔融鋼渣潤(rùn)濕耐火材料，并沿氣孔和基質(zhì)等向材料內(nèi)部滲透。在層，高鈣熔融鋼渣潤(rùn)濕耐火材料，并沿氣孔和基質(zhì)等向材料內(nèi)部滲透。在潤(rùn)濕與滲透的同時(shí)，變質(zhì)層爐襯組分溶解于熔渣之中，繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，潤(rùn)濕與滲透的同時(shí)，變質(zhì)層爐襯組分溶解于熔渣之中，繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，脫碳層不斷形成，使?fàn)t襯逐漸被侵蝕而損毀。這個(gè)侵蝕過(guò)程隨吹煉發(fā)生周脫碳層不斷形成，使?fàn)t襯逐漸被侵蝕而損毀。這個(gè)侵蝕過(guò)程隨吹煉發(fā)生周期性變化。吹煉前期，渣中存在有大量期性變化。吹煉前期，渣中存在有大量SiOSiO2 2，爐渣堿度低，爐襯中，爐渣堿度低，爐襯中MgOMgO和和CaOCaO易溶于中渣中

49、，熔渣也可滲入材料之中。吹煉后期，熔渣中鐵的氧化物含易溶于中渣中，熔渣也可滲入材料之中。吹煉后期，熔渣中鐵的氧化物含量相對(duì)增高，與材料接觸時(shí)，便形成粘度很低的液相。特別是耐火材料中量相對(duì)增高，與材料接觸時(shí)，便形成粘度很低的液相。特別是耐火材料中含含CaOCaO較高時(shí)，吸收少量的較高時(shí)，吸收少量的FeOFeO就可出現(xiàn)液相，侵蝕尤為嚴(yán)重。在吹煉時(shí)熔就可出現(xiàn)液相，侵蝕尤為嚴(yán)重。在吹煉時(shí)熔體的攪動(dòng)等機(jī)械力作用下，被侵蝕形成的熔融層從表面脫落。耐火材料中體的攪動(dòng)等機(jī)械力作用下，被侵蝕形成的熔融層從表面脫落。耐火材料中雜質(zhì)愈多、結(jié)構(gòu)愈不緊密，氣孔率愈高，渣蝕速度愈快，損毀愈嚴(yán)重。雜質(zhì)愈多、結(jié)構(gòu)愈不緊密，氣

50、孔率愈高，渣蝕速度愈快，損毀愈嚴(yán)重。 (3) (3) 爐襯變質(zhì)層引起的崩落損毀爐襯變質(zhì)層引起的崩落損毀。由于熔渣侵入爐襯內(nèi)部后，在殘留。由于熔渣侵入爐襯內(nèi)部后，在殘留碳素層的前面聚集，并與爐襯材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成變質(zhì)層。一般情況碳素層的前面聚集，并與爐襯材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成變質(zhì)層。一般情況下，變質(zhì)層在含碳材料中很薄。當(dāng)材料的下，變質(zhì)層在含碳材料中很薄。當(dāng)材料的MgOMgO含量較含量較CaOCaO高時(shí)，高時(shí)，MgOMgO溶于熔渣溶于熔渣后，熔渣潤(rùn)濕性降低不多，滲透度較大，變質(zhì)層較厚。相反，含后，熔渣潤(rùn)濕性降低不多，滲透度較大，變質(zhì)層較厚。相反，含CaOCaO較高時(shí)，較高時(shí)，含含CaOCaO的

51、熔渣堿度較高，潤(rùn)濕性明顯降低，變質(zhì)層較薄。隨著吹煉過(guò)程中熔的熔渣堿度較高，潤(rùn)濕性明顯降低，變質(zhì)層較薄。隨著吹煉過(guò)程中熔體的運(yùn)動(dòng)與沖擊，爐襯表面的變質(zhì)層產(chǎn)生結(jié)構(gòu)崩裂和剝落。研究表明，轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)與沖擊，爐襯表面的變質(zhì)層產(chǎn)生結(jié)構(gòu)崩裂和剝落。研究表明，轉(zhuǎn)爐鎂磚損毀的主要原因是所形成的變質(zhì)層產(chǎn)生結(jié)構(gòu)崩裂和剝落。白云石質(zhì)爐鎂磚損毀的主要原因是所形成的變質(zhì)層產(chǎn)生結(jié)構(gòu)崩裂和剝落。白云石質(zhì)耐火制品的損毀原因主要是在熔渣的化學(xué)侵蝕作用下引起熱面的熔蝕損毀。耐火制品的損毀原因主要是在熔渣的化學(xué)侵蝕作用下引起熱面的熔蝕損毀。 (4) (4) 爐襯的機(jī)械磨損和剝落爐襯的機(jī)械磨損和剝落。轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中裝料和吹入氧氣，鋼水

52、。轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中裝料和吹入氧氣，鋼水發(fā)生強(qiáng)烈的攪動(dòng)引起對(duì)爐襯的機(jī)械撞擊、磨損和沖蝕是轉(zhuǎn)護(hù)爐襯損毀的直發(fā)生強(qiáng)烈的攪動(dòng)引起對(duì)爐襯的機(jī)械撞擊、磨損和沖蝕是轉(zhuǎn)護(hù)爐襯損毀的直接原因。特別是在裝料側(cè)和爐口最為嚴(yán)重。接原因。特別是在裝料側(cè)和爐口最為嚴(yán)重。 (5) (5) 爐襯由熱震引起的熱崩裂爐襯由熱震引起的熱崩裂。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼速度快，由裝料到出鋼。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼速度快，由裝料到出鋼時(shí)間很短，溫度波動(dòng)很大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力也很大，并周而復(fù)始，致使?fàn)t襯時(shí)間很短，溫度波動(dòng)很大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力也很大，并周而復(fù)始，致使?fàn)t襯因熱崩裂、剝落而損毀，特別是爐口附近最嚴(yán)重。如果砌筑或烘爐不當(dāng)，因熱崩裂、剝落而損毀，特別是爐口附近最

53、嚴(yán)重。如果砌筑或烘爐不當(dāng)，也會(huì)使熱應(yīng)力集中而加劇崩落和剝落。也會(huì)使熱應(yīng)力集中而加劇崩落和剝落。 (1) (1) 爐口爐口。耐火材料必須耐熔渣和高溫廢氣沖刷，不易掛鋼掛渣并易。耐火材料必須耐熔渣和高溫廢氣沖刷，不易掛鋼掛渣并易清除，能耐廢鋼和吊車吊除渣圈時(shí)的機(jī)械沖擊，耐氧化。一般采用抗渣、清除，能耐廢鋼和吊車吊除渣圈時(shí)的機(jī)械沖擊，耐氧化。一般采用抗渣、耐熱震性和耐磨損撞擊的燒成磚，常以燒成白云石磚為主，但壽命較低。耐熱震性和耐磨損撞擊的燒成磚，常以燒成白云石磚為主，但壽命較低。有的采用不易掛鋼和掛渣的鎂碳磚。為提高耐侵蝕性，在排渣側(cè)采用高溫有的采用不易掛鋼和掛渣的鎂碳磚。為提高耐侵蝕性，在排渣側(cè)

54、采用高溫?zé)筛呒冩V磚和熔鑄耐火制品。燒成高純鎂磚和熔鑄耐火制品。 (2) (2) 爐帽爐帽。爐帽位在取樣和出鋼時(shí)為渣線區(qū)域，是受爐渣侵蝕最嚴(yán)重。爐帽位在取樣和出鋼時(shí)為渣線區(qū)域，是受爐渣侵蝕最嚴(yán)重的部位之一。同時(shí)受到含塵廢氣的沖刷和溫度驟變引起熱應(yīng)力的作用，磚的部位之一。同時(shí)受到含塵廢氣的沖刷和溫度驟變引起熱應(yīng)力的作用，磚中碳也易氧化。因此，常采用焦油瀝青結(jié)合白云石磚和鎂磚，為避免焦油中碳也易氧化。因此，常采用焦油瀝青結(jié)合白云石磚和鎂磚，為避免焦油瀝青中碳的氧化耐磨性降低，有的也采用燒成磚。瀝青中碳的氧化耐磨性降低，有的也采用燒成磚。10.3.1.2 10.3.1.2 轉(zhuǎn)爐用耐火材料轉(zhuǎn)爐用耐火材

55、料 (3) (3) 爐腹?fàn)t腹。 裝料側(cè)裝料側(cè)。這是轉(zhuǎn)爐爐襯中最薄弱的環(huán)節(jié)，損毀最嚴(yán)重的部位。這是轉(zhuǎn)爐爐襯中最薄弱的環(huán)節(jié)，損毀最嚴(yán)重的部位。它受它受到吹煉時(shí)爐渣和鋼水的噴濺、渣蝕、磨損、沖刷及裝入廢鋼和鐵水時(shí)的撞到吹煉時(shí)爐渣和鋼水的噴濺、渣蝕、磨損、沖刷及裝入廢鋼和鐵水時(shí)的撞擊和沖蝕，機(jī)械損傷嚴(yán)重，因而造成裝料側(cè)爐襯熔損、沖蝕、崩裂。受溫?fù)艉蜎_蝕，機(jī)械損傷嚴(yán)重，因而造成裝料側(cè)爐襯熔損、沖蝕、崩裂。受溫度波動(dòng)引起熱應(yīng)力的影響也大。要求所用耐火材料具有較高的抗渣性和高度波動(dòng)引起熱應(yīng)力的影響也大。要求所用耐火材料具有較高的抗渣性和高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，具有較好的耐熱震性。一般選用雜質(zhì)含量低的高溫?zé)珊铣蓽亟Y(jié)構(gòu)

56、強(qiáng)度，具有較好的耐熱震性。一般選用雜質(zhì)含量低的高溫?zé)珊铣砂自剖徒u和白云石油浸磚和CaO/SiOCaO/SiO2 2比在比在2 2以上的高溫?zé)筛呒兌戎苯咏Y(jié)合油浸鎂磚或以上的高溫?zé)筛呒兌戎苯咏Y(jié)合油浸鎂磚或鎂碳磚和鎂白云石磚。也有使用焦油瀝青結(jié)合的白云石磚或鎂磚以及輕燒鎂碳磚和鎂白云石磚。也有使用焦油瀝青結(jié)合的白云石磚或鎂磚以及輕燒油浸磚。由于生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常有局部損毀，一般采用相同或相近材質(zhì)的不油浸磚。由于生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常有局部損毀，一般采用相同或相近材質(zhì)的不定性耐火材料進(jìn)行噴補(bǔ)。定性耐火材料進(jìn)行噴補(bǔ)。 出鋼側(cè)出鋼側(cè)。這一部位主要受到出鋼時(shí)鋼水的熱沖擊和沖刷作用，損毀。這一部位主要受到出鋼時(shí)

57、鋼水的熱沖擊和沖刷作用，損毀程度遠(yuǎn)比裝料側(cè)輕。常采用焦油瀝青結(jié)合的白云石磚或鎂磚，也可采用燒程度遠(yuǎn)比裝料側(cè)輕。常采用焦油瀝青結(jié)合的白云石磚或鎂磚，也可采用燒成油浸磚或鎂碳磚。當(dāng)采用與裝料側(cè)相同材質(zhì)時(shí)，為保持爐襯的均衡壽成油浸磚或鎂碳磚。當(dāng)采用與裝料側(cè)相同材質(zhì)時(shí)，為保持爐襯的均衡壽命，常采用厚度較裝料側(cè)薄的結(jié)構(gòu)形式。命，常采用厚度較裝料側(cè)薄的結(jié)構(gòu)形式。 渣線部位渣線部位。渣線部位是爐襯長(zhǎng)期與熔渣接觸而受渣蝕最嚴(yán)重的部渣線部位是爐襯長(zhǎng)期與熔渣接觸而受渣蝕最嚴(yán)重的部位。位。出渣側(cè)的渣線位置隨出鋼而變，不很明顯。出渣側(cè)由于受到爐渣強(qiáng)烈出渣側(cè)的渣線位置隨出鋼而變，不很明顯。出渣側(cè)由于受到爐渣強(qiáng)烈侵蝕和吹

58、煉過(guò)程中其它作用的共同影響，損毀嚴(yán)重。所用耐火材料特別重侵蝕和吹煉過(guò)程中其它作用的共同影響，損毀嚴(yán)重。所用耐火材料特別重視抗渣性能。一般選用高溫?zé)刹⒂徒闹旅艿暮暱乖阅?。一般選用高溫?zé)刹⒂徒闹旅艿暮琈gOMgO較高的合成白云石磚較高的合成白云石磚或高純鎂磚，以及鎂碳磚和鎂白云石碳磚?；蚋呒冩V磚，以及鎂碳磚和鎂白云石碳磚。 耳軸兩側(cè)耳軸兩側(cè)。爐腹中耳軸區(qū)屬易損毀部位。經(jīng)受吹煉時(shí)各種損毀作。爐腹中耳軸區(qū)屬易損毀部位。經(jīng)受吹煉時(shí)各種損毀作用的影響和爐體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)機(jī)械應(yīng)力的影響。在出鋼和排渣時(shí)耐火材料不與熔用的影響和爐體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)機(jī)械應(yīng)力的影響。在出鋼和排渣時(shí)耐火材料不與熔渣接觸，表面暴露于空氣之中

59、，磚中的碳極易氧化。因此，耳軸兩側(cè)使用渣接觸，表面暴露于空氣之中，磚中的碳極易氧化。因此，耳軸兩側(cè)使用焦油白云石磚和輕燒白云石磚，也可使用高溫?zé)傻母呒儼自剖徒u或焦油白云石磚和輕燒白云石磚，也可使用高溫?zé)傻母呒儼自剖徒u或高純油浸鎂磚，或鎂碳磚和鎂白云石碳磚。有的采用電熔再結(jié)合鎂磚。高純油浸鎂磚，或鎂碳磚和鎂白云石碳磚。有的采用電熔再結(jié)合鎂磚。 (4) (4) 爐壁和爐底爐壁和爐底。爐壁和爐底在吹煉過(guò)程中受到鋼水的劇烈沖蝕，在。爐壁和爐底在吹煉過(guò)程中受到鋼水的劇烈沖蝕，在出渣和出鋼時(shí)受到爐渣的侵蝕。但與其它部位相比，損毀一般較輕。只有出渣和出鋼時(shí)受到爐渣的侵蝕。但與其它部位相比，損毀一

60、般較輕。只有采用高速淺池吹煉時(shí)，爐底中心部位損毀可能加重。當(dāng)采用底吹或頂?shù)讖?fù)采用高速淺池吹煉時(shí)，爐底中心部位損毀可能加重。當(dāng)采用底吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉時(shí)，這一部位的損毀較頂吹法時(shí)嚴(yán)重。一般選用焦油瀝青結(jié)合的白合吹煉時(shí)，這一部位的損毀較頂吹法時(shí)嚴(yán)重。一般選用焦油瀝青結(jié)合的白云石磚或鎂磚砌筑，或采用與爐腹相同材質(zhì)的耐火材料。云石磚或鎂磚砌筑，或采用與爐腹相同材質(zhì)的耐火材料。 (5) (5) 出鋼口出鋼口。出鋼口受鋼水沖蝕和溫度急劇變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力的影。出鋼口受鋼水沖蝕和溫度急劇變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力的影響，損毀極為嚴(yán)重。常在服役期內(nèi)中修響，損毀極為嚴(yán)重。常在服役期內(nèi)中修2-32-3次，以延長(zhǎng)使用壽命。過(guò)去常