高炉用炭砖技术资料整理

高炉用炭砖技术资料整理包括炉缸用炭砖的损毀及改进、高炉炉缸炉底炭砖破损的原因和处理对策、高炉炉缸炉衬构造及炉缸内耐火砖的砌筑。

 

高炉炉缸用炭砖的损毀及改进

炭砖的损毁过程是：①铁水往炭砖中渗透;②炭砖被溶蚀与铁水渗透同时进行;③铁水己渗透部位与未渗透部位产生物理性能的差异及热面温度的变化对炭砖产生巨大的剪应力，使炭砖断裂和剥落;④ 

炭砖的铁水渗透部分溶蚀，锌及碱的沉积加速了炭砖的碎裂和溶蚀。

为了阻止铁水渗入，防止锌、碱的在炭砖中的沉积.降低化学应力及热应力，有效的办法就是把炭砖的气孔直径降低到1μm以下，使铁水难以浸入;锌、碱的在炭砖中的沉积也大幅度减小。有效的办法是在炭砖中添加Si等，在1500 

℃烧成时Si与C反应生成β-SiC填充气孔使孔径变小，同时Si与炭砖气孔中的O、N相结合生成Si2ON2系晶须也填充在气孔内。这两项原位反应使小于1μm的气孔量大幅度提高。另外，由于选用质原料，采用人工造粒，真空多次浸溃工艺，使微孔炭砖，超微孔炭砖的气孔率降低，气孔的平均孔径分别达到 

0.5、0.1μm,导热系数及抗侵蚀性能大幅度提高。

 

高炉炉缸炉底炭砖破损的原因和处理对策

随着高炉产量水平的不断提高，延长高炉寿命的任务显得更加重要。然而，我国高炉寿命水平还有较大的差距。在提高高炉寿命的工作中，解决炉缸炉底易于破损的问题尤为重要。炉缸的薄弱环节是炉缸、炉底侧墙处的炭砖，其次是炉底炭砖的侵蚀深度，它决定了轴向炉底炭砖的残存厚度。而在炉缸、炉底侧墙残存厚度的影响因素中，环缝的存在是一大隐患。

经研究发现，炉缸、炉底炭砖环缝都是上部宽度大，从上向下化学侵蚀逐渐变窄，下部的仅为细小裂纹。这种环缝具有从上向下化学侵蚀逐步延伸的侵蚀特征，这是碱金属和锌的化学侵蚀的典型结果。所以，炉缸、炉底炭砖的环缝主要不是因炭砖内外温差应力所造成的，也不是高铝砖、炭砖膨胀率差异所致，而主要是碱金属、锌侵蚀的结果。

炉缸内碱金属(以K2O为主)和ZnO的分布，主要集中在炉缸上部的硅铝质耐火砖衬和较上部的炭砖中。研究表明，在高炉风口附近，含有碱金属和锌蒸汽的煤气流沿着风口周围的缝隙渗入，在炉衬中800~1030℃的温度区间侵蚀高铝砖，形成初始环缝。随着碱金属、锌侵蚀反应的连续进行，环缝逐渐在高铝砖砌体中扩展并向下延伸，以至侵蚀炉缸、炉底侧墙的炭砖。探针分析也证实，炭砖环缝中有K2O和ZnO共存，说明它们是侵蚀炭砖并生成环缝的重要因素。

另外，高炉破损调查时经常从炉缸、炉底炭砖试样中发现很多渗铁。铁水对炭砖的渗透和溶蚀，其破坏作用是很大的。在炭砖内渗入铁水的情况下，温度升降时铁水有时熔化，有时凝固。铁水凝固时体积收缩，熔化时体积膨胀，膨胀-收缩反复发生就会在炭砖内产生热疲劳应力。炭砖的渗铁界面和未渗铁界面导热率差异大，也会增大炭砖内部的温差应力。这些都是降低炭砖强度的因素。因此，提高炭砖抗铁水渗透能力和抗铁水溶蚀能力也是十分重要的。

还有，高炉出铁时铁水流动会对炉缸、炉底炭砖产生流动冲刷侵蚀，炉缸下部的炭砖会形成“象脚形侵蚀”、炉底会形成“反锅底形”侵蚀，这些都是铁水流动冲刷侵蚀明显的特征。克服铁水的流动冲刷侵蚀也是一个很重要的问题。

从高炉炉缸炉底破损的原因分析可知，碱金属和锌的化学侵蚀是主要的影响因素。要减小乃至消除炉衬环缝对高炉寿命的不利影响，除了从根本上提高高炉精料水平，降低碱金属和锌的负荷以外，砌筑炉缸、炉底一定要选用导热率高、抗碱性好、微气孔或超微气孔、抗铁水渗透和抗渣铁溶蚀性能好的耐火材料。提高炭砖的导热率，配合冷却性能足够强的冷却设备(如铜冷却壁)，可以减缓环缝的产生。微气孔或超微气孔结构可以抑制碱金属和锌蒸汽在砖衬中的渗透，也有利于减少环缝的产生。

 

高炉炉缸炉衬构造及炉缸内耐火砖的砌筑

高炉炉缸炉衬构造形式有多种：有环形炭块加黏土保护砖，有环形炭块加陶瓷杯壁，有模压小炭砖加陶瓷杯壁，有下面为环形炭块上面为模压炭块加陶瓷杯壁，也有热压小炭砖加黏七保护砖，铁口、渣口、风口近几年多采用耐火组合砖砌筑。

A 炉缸环形炭块砌筑

环形炭块砌筑前，通过出铁口中心在其底层上画出炉子的十字中心线，并在中心设置半径规.据此画出炭块的内圆线。环形炭块的砌筑通常采用以下两种方法：一种是采用支撑架的砌筑法;另一种是利用炭块本身重量的顶砌法(不用支撑架)。近来多采用后者。

采用支撑架砌筑时，应沿炉壳圆周方向焊4个三脚架，分两个半环进行。首先，按预砌筑炭块顺序编号吊入炉内，从一个半环的两端开始摞底砌筑，并以相反的方向砌至合门区。每砌2~3块炭块即用支撑架固定的千斤顶将已砌炭块侧面进行顶紧，使砖缝厚度符合要求。砌完后的炭块砌体与冷却壁间用木楔楔紧，防止自由移动。

当采用依靠炭块本身重量的顶砌法时，首先，根据预砌筑图编号，从出铁口中心开始干排，即将出铁口对面的4块炭块(45号、46号、47号、48号)干排至出铁口中心线的两侧(不得使用合门炭块)，然后按预砌筑顺序依次向两边进行，当两侧均已干排10~15块炭块后，即可开始砌筑。砌筑时，先将45、46号炭块吊开，然后将1号炭块紧靠47号炭块砌筑。依次往下砌筑10余块以后，再将47、48号炭块吊走。用同样的方法砌另一侧炭块。

每砌一块炭块，均应借用吸盘或专用吊具和炭块自重将炭块的放射缝方向挤紧，使其缝隙泥浆饱满，并达到尺寸要求。每砌4～6块后，应在炭块端头与冷却壁间塞上木楔。

炭块砌筑应用术锤或大铁锤垫以木板敲打。整环炭块砌完后，要对外环木楔再次敲打楔紧，使所有缝隙均匀并达到规定要求。然后用胶皮覆盖。

为保证顺利合门，应注意下列各点：

(1)严格按预砌筑质量要求(砖缝、内半径)进行预控，

(2)每砌4—6块炭块时，检查其放射缝是否与半径方向符合，同时严格控制内半径。

(3)每砌完四分之一环后，检查预砌筑所画中心线与炉体中心线是否符合。

(4)当砌至合门区时，将其左右5~6块炭块同时向炉壳方向后退20~30mm，然后砌上合门砖，再用大锤敲打楔入胀缝内的木楔，顶回后退的炭块，直至合门炭块的放射缝合格为止。

当炉缸采用陶瓷杯壁与环形炭块混合结构时，对于大型预制块陶瓷杯壁，应先砌筑陶瓷杯壁，后砌筑环形炭块，杯壁与炭块交替向上砌筑，杯壁大型预制块采用专用吊具吊砌;对小块砖陶瓷杯壁，应先砌筑环形炭块，后砌筑陶瓷杯壁，炭块与杯壁交替向上砌筑。每砌完一层环形炭块后，及时充填捣打里外两环膨胀缝内的炭素料。

炉缸铁口带砌筑也有两种方法：一种是先砌铁口组合砖，后砌环形炭块;另一种是先砌环形炭块，后砌铁口组合砖。两种方法都须严格控制铁口中心线和铁口组合砖外框线。

先砌筑铁口组合砖时，首先应根据铁口中心线，确定组合砖外框线，并将其分别画在冷却壁或炉壳上和底部的耐火砖层上，然后根据配砖图逐层逐块砌筑(应先砌铁口框内砖)。

当下半环大砖砌完后，即拉线检查，调整确认再将上半环铁口大砖砌上(若有冷却板应及时安装就位)。铁口组合砖与炉壳间膨胀缝的炭素料应在砌筑周围小型砖的同时，随砌随填捣。顶层砖与相邻炭块层应保持同一水平。铁口通道中心偏差控制在3mm以内，砌体砖缝不大于2mm。砌筑铁口组合砖外的环形炭块时，应拉线检查控制，防止已砌好的组合砖产生位移。在铁口组合砖砌筑至一定高度后，环形炭块也可以跟随砌筑。

先砌筑环形炭块时，要严格按铁口中心线留设组合砖的位置。

砌筑时，首先将铁口支撑架两侧的砖砌上(图7-59a)，调整固定后再砌相邻两个铁口之间的砖(图7-59b);其次再由两个铁口外侧同时向中间砌到合门处(图7-59c);后检查铁口中心和铁口通道尺寸，符合要求后方可合门。

风口带组合砖砌筑前，应分别测定风口大套对炉体中心的半径偏差及相邻风口大套之间的夹角偏差，若半径误差超过±15mm，则应对砌筑内径进行调整。若夹角偏差大于±l度，则应对组合砖砌筑中心进行调整。

风口组合砖的砌筑顺序接图7-60所示编号顺序进行。为保证风口组合砖砌体与炉壳间的膨胀缝填料密实，在砌砖前可将块状炭捣料敷贴在风口带的炉壳上，并用捣锤将炭素料块接缝处捣打密实。

为了提高铁口、风口与炉壳间的密封性.烘炉期间应进行压力灌浆。

当有渣口结构时，渣口区域间的炭块层则从渣口中心往两侧进行。当渣口至风口段均为炭块内衬时，渣口，风口的异形炭块应与渣口、风口水套位置符合。当渣口采用组合砖时，渣口带先砌渣口组合砖，后从渣口两侧开始砌筑环形炭块。

B 其他耐火砖砌筑

炉缸砌体除采用炭块外，也有采用热压炭砖、模压炭砖、黏土砖、高铝砖等其他耐火砖砌筑的。炉缸墙各层皆平砌成互相交错的同心圆环，同层相邻的放射线、上下相邻砖层的垂直缝与环缝均应交错。

砌筑前，根据确定的中心线。安设半径规，据此画出炉缸的圆周线。炉缸墙下面环状带的炉底表面应找平。为尽量减小环缝的厚度。应选分长度方向一致的砖砌在同一砖环内。

炉缸耐火砖与冷却壁接触面，应加工成斜面，当接触面砖缝稍大时，可填充与砌砖相同成分的浓泥浆。

出铁口区域非组合砖砌筑时，应从出铁口开始向两边进行，并应使出铁口通道墙早于相应高度的炉缸墙的砌筑。通道的上部应用G-2砖侧砌，其余部位仍为平砌。

渣口、风口非组合砖砌筑时可按安好的水套用水平砖层错台砌筑。砌体与水套间留15~25mm间隙，填以浓泥浆。水套上的盖砖要侧砌。当铁口、渣口、风口采用组合砖砌筑时，组合砖砌筑方法与炉缸环形炭块中的铁口、渣口、风口组合砖相同。

C 陶瓷杯壁砌筑

陶瓷杯壁砖有大型预制块和小块砖两种。标壁大型预制块砌筑前，应根据炉缸十字中心线交点放好圆周线和放射线，然后从铁口中心起头，按组装图顺序使用专用器具逐块吊装就位(每块砖顶面均应留设吊装孔)。每块预制块就位时，要控制好方位和水平、垂直度，后合门可采用预摆砖和微调砌筑半径来完成。砖面打灰条动作要快，泥浆厚度要均匀，要时可在预制块表面刷水;杯壁小块砖砌筑方法是：先砌杯壁后的环形炭块或其他耐火砖，后靠紧环形炭块或其他耐火砖砌体砌筑杯壁砖，两者交替合层向上砌筑。

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