1、精選優質文檔-傾情為你奉上高爐用耐火材料的發展歷史與現狀摘要：介紹了我國高爐用耐火材料的歷史進程，以及高爐大型化的建設狀況，重點介紹了高爐各部位用耐火材料情況，我國大型高爐耐火材料應用發展情況，高爐耐火材料的合理選用。關鍵詞： 高爐 襯火材料 歷史與現狀1 前言實現高爐長壽化、大型化是煉鐵工業的重要目標。隨著我國鋼鐵冶金行業節能降耗和節能減排工作的不斷深化和強力推進, 開發適應高爐長壽用耐火材料是亟待解決的問題。高爐長壽是系統工程, 高爐本體用耐火材料在其中發揮著重要作用, 如何提高和改進其使用性能, 是科技工作者廣為關注的問題。2 高爐用耐火材料的發展歷史高爐本體用耐火材料經歷了從氧化物到氧

2、化物-非氧化物復合的歷程: 氧化物是從高鋁礬土到剛玉-莫來石和剛玉等系列產品演變的過程; 非氧化物復合材料是從Al2O3 - C、Al2O3 - SiC、Al2O3 - SiC- Si(剛玉塑性相復合材料)等復合材料到Si3N4 - Al2O3 - Si3N4、Al2O3 -Si3N4-SiC-Si等演變的過程。其中, SiAlON-Al2O3已由棕剛玉為基體演變為以板狀剛玉為基體的新型SiAlON-Al2O3制品。近幾年, 我國擁有自主知識產權的廉價且可大規模生產的Si3N4 和氮化硅鐵原料的出現, 加速了Al2O3-Si3N4、Al2O3-Si3N4- SiC-Si等新一代產品的發展。這類

3、產品的顯著特點是不需要繁雜的氮化燒成設備, 同時克服了氮化燒成產品不易生產大型或超大型產品的困難, 目前已成功試用于國3000m3以上的大型高爐上。而且采用Si3N4原料生產的剛玉-莫來石系高爐噴補料, 以及用Si3N4或氮化硅鐵原料生產的高爐炮泥, 均在大型高爐上取得了很好的使用效果。3 國內外高爐大型化建設狀況截止到2010 年，全國重點鋼鐵企業共有1 000m3以上高爐206 座，其中4 000 m3以上高爐14 座，3 0003 999 m3以上高爐19 座，2 0002 999 m3高爐57 座，1 0001 999 m3高爐116 座。寶鋼4966m3高爐、曹妃甸5 500 m3、

4、沙鋼5 800 m3高爐的投產，標志著我國在世界特大型高爐領域占據了一席之地。目前世界上正常運行的5 500 m3以上高爐共14座。4 高爐用耐火材料質量水平及要求4.1 爐腹、爐身和爐腰用磚 爐腹、爐腰和爐身中下部，爐襯的工作條件相近，主要侵蝕原因是爐渣侵蝕、堿金屬侵蝕、爐料和渣鐵的沖刷、磨損等。這些部位的爐襯發展趨勢是，主要靠強化冷卻形成渣壁保持正常生產，磚襯僅留有很薄的鑲磚，耐火材料的用量很小。比較典型的設計如武鋼1號高爐的銅冷卻壁薄爐襯結構。這一區域選用耐火磚的原則是，抗爐渣侵蝕性能好，抗堿性較好，導熱系數較高，強度要高。在成渣帶以下可選用Si3N4結合SiC磚、賽隆結合剛玉磚或賽隆結

5、合SiC磚。爐身中部無渣區可選用燒成微孔鋁炭磚。爐身上部可用磷酸浸漬粘土磚。這幾種磚的強度很高，抗堿侵蝕性和抗爐渣侵蝕性很好，導熱系數也高，適用于砌筑爐身到爐腹區域。上述幾種耐火材料國內都已能生產，一般不需要用進口產品。 4.2 爐底、爐缸用耐火材料國內外高爐調查研究表明，絕大多數高爐是因為爐底、爐缸侵蝕嚴重而被迫停爐，因此，高爐設計非常重視爐底、爐缸設計的合理性，基本措施包括三個方面：一是增加死鐵層深度，以延緩爐缸鐵水流動對爐底、爐缸的侵蝕；二是改善爐缸耐材質量，提高爐缸的導熱能力、抗壓強度、抗鐵水侵蝕；三是加強爐底、爐缸冷卻強度與冷卻效果。 4.3 陶瓷杯用磚 目前國內高爐陶瓷杯用磚有復合

6、棕剛玉磚、剛玉莫來石磚、塑性相結合棕剛玉磚、微孔剛玉磚、法國陶瓷杯磚（澆注塊）等5種。 陶瓷杯爐缸結構是法國首先開發的，是一種不經高溫燒成的澆注塊，我國有不少高爐采用，使用效果較好。其主要優點抗堿性優良，抗爐渣侵蝕性較好，抗鐵水熔蝕性很好，是微氣孔磚，適用于爐缸磚襯。近年國內相繼開發出多種陶瓷杯用磚，則都是高溫燒成的。 國產微孔剛玉磚的各項性能均已達到或優于法國陶瓷杯磚，其中抗爐渣侵蝕性和耐壓強度更好。復合棕剛玉磚的抗堿性較差。塑性相剛玉磚除微氣孔指標較差外，其他性能都較好，是目前應用最多的一種。剛玉莫來石磚由于抗堿性和抗爐渣侵蝕性很差，不適合用于爐缸部位，但用于陶瓷杯底仍是適用的。5 我國大

7、型高爐耐火材料應用發展情況5. 1 寶鋼高爐內襯耐火材料的配置發展情況寶鋼爐底、爐缸結構主要考慮了以下3 種典型形式：1）大塊炭磚結構。1#和2#高爐第一代均采用了大塊炭磚結構，炭磚具有優良的抗渣鐵侵蝕能力、抗堿侵蝕能力、耐鐵水滲透能力，還具有很高的導熱能力。本結構能夠適應高爐長壽要求，但存在炭磚環裂的隱患。2）“ 陶瓷杯”結構。1#高爐第二代爐役采用了炭磚加陶瓷杯結構，國內和歐洲一些高爐也采用此類型爐缸結構。陶瓷材料的保溫性能較好，爐缸熱損失小，耐鐵水沖刷能力強，有利于節能、降硅和穩定操作。但據1#高爐的使用實踐來看，陶瓷杯在23 a 內就有局部被侵蝕的現象。3）熱壓小塊炭磚結構。3#高爐采

8、用熱壓小塊炭磚結構。小塊炭磚具有很強的耐鐵水滲透性和耐爐渣侵蝕性，并具有較高的導熱性，在爐缸、爐底容易形成穩定的渣鐵凝固層，保護砌體不被侵蝕，有利于提高爐缸壽命。根據3#高爐的成功實踐，4#高爐選用了熱壓小塊炭磚結構。該結構先是在水冷爐底板上以碳素澆注料找平，厚度約80 mm。此后依次是底層CBY 大塊石墨磚、2-4 層D 級大塊炭磚、兩層陶瓷墊，整體爐底厚度占爐缸直徑比例22 .0% ，屬于薄爐底型結構。5. 2 首鋼京唐鋼鐵廠5 500 m3高爐爐體結構狀況首鋼京唐鋼鐵廠5 500 m3高爐設計以高效、長壽、低耗、穩定順行為宗旨，高爐一代爐役設計壽命25 a，一代爐役單位爐容達到2 萬t/

9、m3，焦比290 kg/t、煤比200 kg/t、燃料比小于490 kg/t，技術經濟指標居世界前列。高爐本體結構采用無過熱冷卻體系+ 無應力砌體結構技術相結合，爐缸爐底采用高導優質炭磚陶瓷墊綜合爐缸爐底技術，爐底爐缸“象腳狀”侵蝕區域、鐵口區域、爐腹、爐腰、爐身下部采用銅冷卻壁技術，爐體采用全冷卻結構（包括爐喉鋼磚），爐腹以上采用磚壁一體化爐襯結構技術，高爐冷卻采用純水密閉循環冷卻技術。同時采用水冷固定測溫、爐頂高溫攝像、爐身靜壓（壓差）測量、爐底在線測溫監控、貫流式長壽風口等先進設備和檢測技術實時跟蹤分析高爐侵蝕運行情況，為高爐專家系統提供基礎保障。6 高爐耐火材料的合理選用 6.1根據高

10、爐容積合理選用耐火材料 我國不同鋼鐵企業的高爐容積相差很大，從幾百m3到4000多m3，按照爐容大小選用不同等級的耐火材料是經濟的和必要的。目前有的僅幾百m3的小高爐也從國外購買高檔炭磚和陶瓷杯磚，是完全不必要的。應當看到，近年來國產高爐爐襯用耐火材料已有很大進步，例如炭磚從普通炭磚、自焙炭磚發展到半石墨炭磚、微孔炭磚、進而到超微孔炭磚，每進一步質量都有大幅度提高。對于25001000m3級的高爐，爐缸可選用普通微孔炭磚，爐底用半石墨炭磚，陶瓷杯用微孔剛玉磚或塑性相剛玉磚，高爐壽命達到1015年是完全可能的。 對25004000m3級的高爐，爐缸用國產超微孔炭磚，爐底用普通微孔炭磚，陶瓷杯用國

11、產微孔剛玉磚，高爐壽命1520年，也是可能的。如果認為國產超微孔炭磚剛研制出來不可靠，則可以購買部分國外高檔炭磚用于爐缸砌筑。 6.2防止進口低檔耐火材料產品 目前進口炭磚性能指標仍然只有少數幾項常規性能，如從某廠購買的進口D級大炭磚，僅有強度、氣孔率、體積密度、重燒收縮、導熱系數等指標，這種炭磚檢驗結果表明，20的導熱系數僅5 W/m.k。導熱系數是炭磚的主要性能指標，這樣指標的炭磚遠比不上國產半石墨炭磚，用于砌筑大型高爐顯然是欠妥的。 進口的陶瓷杯磚也只有常規性能指標，如強度、耐火度、荷重軟化點、化學成分等。某廠進口的陶瓷杯磚抗爐渣侵蝕率100%，35分鐘全部被侵蝕光，與法國陶瓷杯優質產品

12、相差甚遠，其使用結果令人擔憂。我們認為，對進口高爐爐襯用耐火材料應當提出用我國的檢驗方法進行檢驗的要求，這樣可以防止劣質耐火材料產品進口。 7 結語我國不同鋼鐵企業的高爐容積相差很大，應按照爐容大小正確選用不同等級的耐火材料，幾百立方米的小高爐完全沒有必要從國外購買高檔炭磚和陶瓷杯磚。近年來國產高爐爐襯用耐火材料已有很大進步，例如炭磚從普通炭磚、自焙炭磚發展到半石墨炭磚、微孔炭磚，進而到超微孔炭磚，每進一步質量都有大幅度提高。在高爐建設中，合理地選用國產耐火材料滿足長壽高爐的要求是可行的，這不僅降低高爐建設投資，也對促進和發展國產耐火材料工業具有深遠意義。參考文獻：1 吳金源. 寶鋼高爐用耐火材料的發展 J. 煉鐵, 1995, 14(3): 41-45.2 李庭壽, 等. 耐火材料科技進展M. 北京: 冶金工業出版社,1997. 2735.3 陸彤. 大型高爐用耐火材料淺析. 耐火材料, 1992, 26(3): 1701744聞素坤, 桂明璽. 大型高爐用耐火材料的發展. 耐火材料, 1993,27(3): 1721745 張炳根. 不定形耐火材料的發展及應用. 耐火材料, 1997, 31(