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鋼鐵冶煉行業

如何選用煉鐵熱風爐耐火材料?

發布時間: 2017-05-18 22:48 

1.爐型概況:熱風爐的結構形式主要有內燃式、外燃式、頂燃式和改造型內燃式。我國擁有各種結構形式的熱風爐。傳統內燃式熱風爐已不適應高風溫的需要,外燃式***復雜,占地面積******、造價******,且受力不均勻的問題未能根本解決;頂燃式熱風爐具有結構合理、壽命長、占地面積小、熱效率高等特點;改造型內燃式熱風爐同樣可以適應高風溫,特別適合于內燃式熱風爐的改造。許多100m3以下的小型高爐及個別180—300m3高爐上采用頂燃式石球熱風爐,它具有傳熱系數高、結構緊湊和投資低的優點,可通過改進耐火球的性能,提高熱風爐壽命。


2.熱風爐爐襯損毀機理

熱風爐結構形式不同,爐襯損毀情況也有差異。內燃式熱風爐***易損毀的部位是隔墻,外燃式熱風爐則是兩室拱頂及其過橋部位。其損毀原因主要有:

(1)熱應力作用。由于熱風爐不停地加熱送風、熱風爐爐襯和格子磚室經常處于驟冷驟熱變化之中,砌體出現裂紋、開裂和剝落。

(2)化學侵蝕作用。煤氣和助燃空氣中含有一定數量的堿性氧化物,燃燒后的灰分中含有20%的氧化鐵、20%氧化鋅和10%的堿性氧化物,這些物質的一部分粘附在砌體表面,并向磚砌體內滲透,導致磚襯組織受損,發生龜裂,強度降低。

(3)機械荷載作用。熱風爐是一種較高的構筑物,蓄熱室格子磚下部承受的靜荷重達0.8MPa,燃燒室下部襯體承受的掙荷重也較高,在機械荷重和高溫作用下,磚砌體發生收縮變形和產生裂紋,影響了熱風爐的使用壽命。


3.使用條件:

熱風爐要達到高風溫,除了高爐的操作條件、高溫熱源、熱風爐結構等因素外,必須要有既能長期承受高溫,又能滿足熱風爐工藝需要的耐火材料作******。熱風爐用耐火材料要能經受住高溫和高壓。高溫抗蠕變性妤,耐火磚的熱容量大,熱傳導性好,有利于熱交換和提高風溫。


4.按溫度選材:熱風爐用耐火材料的選擇主要由熱風溫度決定。

風溫低于960℃時,一般選用粘土磚。

風溫在900—1100℃時,高溫部位的爐襯和格子磚則用高鋁磚、莫來石磚或磚線石磚。

風溫高于1100℃時,一般選用高鋁磚、莫來石磚和硅磚作爐襯或格子磚。

目前,我國絕大部分熱風爐高溫部位使用的耐火材料仍然是高鋁磚。高鋁磚雖具有較高的荷重軟化點,但其抗高溫蠕變性差,使用過程中易出現熱風爐袼子磚下沉、變形,爐墻不均勻下沉、開裂等現象。高抗蠕變高鋁磚、硅磚、硅線石磚、莫來石磚、紅柱石磚、粘土磚等也在使用。


5.硅磚

硅磚的蠕變率低,在高溫下長期使用體積比較穩定,且耐火磚******比較便宜。因此,硅磚廣泛地用在熱風爐的拱頂、聯絡管、燃燒室相蓄熱室上部高溫區,格子磚上部高溫區。但是硅磚中的鱗石英、云石英和殘余石英在低溫下發生晶型轉化而導致硅磚體積變化大,使得硅磚低溫下熱穩定性差。使用過程中800℃以下要緩慢加熱或冷卻。砌有硅磚的熱風爐在爐頂溫度不大于1400℃時的使用效果較好。


6.高鋁耐火磚

高鋁耐火磚除一般的熱風爐高鋁磚(按YB/T5016-1993標準生產外。還包括莫來石磚、硅線石磚、紅柱石磚和高鋁堇青石磚。選用天然高鋁礬土熟料和結合粘土為原料,按一般高鋁磚生產工藝即可生產出1250一1350℃低蠕變高鋁磚,該耐火磚質量奸,******低,用于中小高爐熱風爐上部,大型高爐熱風爐中下部。


7.燒結莫來石磚

莫來石磚蠕變率低,熱容量大,高溫強度好,具有良好的抗熱震性,是熱風爐用理想的耐火杠料。寶鋼4063m3高爐使用莫來石磚,風溫達到1230℃,熱風爐設計壽命為20年,焦炭節約量可觀。這種耐火材料如果能在大型高爐上推廣使用,將會有很好的經濟效益。按照YB/T5267-2013的標準生產密度為2.75g/cm3、牌號為M70-2的燒結莫來石磚較好。指標要求:Al2O3≥60%,Fe2O3≤1.2%,耐火度>1790℃,體積密度≥2.45g/cm3,顯氣孔率≤20%,常溫耐壓強度≥50 MPa,荷重軟化溫度(0.2 MPa,0.6%)≥1600℃。


8.組合磚

熱風爐系統接口孔洞部位的耐火內襯是易損部位,傳統的設計和施工方法很堆滿足高爐高風溫的要求,使用組合磚技術可較好地解決這一難題。

組合磚是由幾種簡單幾何體,陽貫而形成的復雜空間幾何體,其內含有數十種或數百種組合磚單體,這些組合磚互相鎖緊,并均勻傳遞應力,結構十分牢固,從而獲得較長使用壽命。

組合磚的制造方法分為3種:a.半干法;b.整體造型澆注離心法;c.切割法。


9.高強低蠕變耐火球:

中小高爐配套的球燃式熱風爐用傳統硅質球的性能較差,出現粘結、炸裂等現象,影響到熱交換率。為此開發了適用于600m3以下球燃式熱風爐蓄熱室使用的高強度、低蠕變耐火球。其壽命達到一代高爐大修的水平,且可提高風溫到1000℃,節省煤氣1/3節能************。


10.隔熱耐火材料:

熱風爐根據所用內襯磚的特點選擇相適宜的隔熱耐火材料。磚型有標型T-3,大小頭磚等。目前所用的輕質耐火材料有輕質硅磚、輕質粘土磚(密度0.6、輕質高鋁磚和硅藻土磚。此外,還使用各種隔熱噴涂料和其他不定形隔熱材料。新結構熱風爐與其他熱風爐相比具有較好的絕熱效果??墒癸L溫長期保持在1050—1120℃,球頂鋼殼溫度平均降低51℃,散熱量減少50%以上。在27m以上的高溫段,包括燃燒室和蓄熱室上端使用該噴涂料,可進一步擴大隔熱效果。


11.粘土磚YB/T 5106-2009。

12.粘土質和高鋁質耐火可塑料KS-80。

13.硅火泥JNG-92

14.剛玉膠泥指標要求:Al2O390.0%,常溫粘結強度(110℃×24h/ 2.5MPa,常溫粘結強度(1500℃×3h)≥3.0MPa。

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