冶金高炉及钢包用耐火材料介绍

冶金高炉用耐火材料主要有黏土砖、高铝砖、刚玉砖等、碳质耐火砖等，以及不定形耐火浇注料等，钢包内衬还有锆英石砖、镁碳砖、不烧砖等。

 

 

高炉用耐火材料的几项重要性能指标

(1)导热率；

(2)抗铁水溶蚀性；

(3)抗碱侵蚀性；

(4)抗渣侵蚀性；

(5)微气孔指标。

 

高炉用耐火砖的工作条件

 高炉各部位工作温度为:炉底、炉缸区1450-1800℃、炉腹、炉腰区400-1600℃、炉身上部600-800℃。

高炉各部位的砌体分别承受着降低炉料摩擦和冲击的机械作用，增加了煤气中所含粉尘的冲刷和磨损作用，碱金属氧化物蒸气的侵蚀作用，在400-600℃燃烧煤气分解时的碳沉积作用，熔融金属和炉渣的化学侵蚀作用，高温铁水和铅的渗透作用。

因此，高炉耐火砖的总体技术要求是高温下体积稳定性好、机械强度高、耐应性好、组织致密、孔隙率低、耐渣性好、氧化铁含量低。

然而，随着高炉的大型化和出铁率的增加，高炉出铁能力成倍增加，操作条件越来越严格。因此，提高高炉耐火砖的质量、使用寿命和价格是当务之急。

粘土砖和高铝砖机械强度好，耐磨性和耐渣性好，成本低，广泛应用于高炉的各个部位。高炉粘土砖和高铝砖的性能要求如下:

(1)化学成分中氧化铝含量高，氧化铁含量低。氧化铝含量高，保证粘土耐火材料具有较高的耐火性；由于氧化铁和一氧化碳相互作用，海绵铁和石墨碳沉积，衬里组织变质，炉衬被破坏。因此，这两个指标在标准和行业标准中都有严格的要求。

(2)对耐火性和荷载软化要求高。

(3)重烧收缩率小。表示材料升至高温后出现裂纹的可能性。

(4)气孔率低，可抑制石墨和锌沉积砖衬里，延长其使用寿命。

 

钢包常用的耐火材料有哪些？

(1)耐火高铝砖。砖中A12O3含量在50%-80%之间，主要用于钢包的工作层。

(2)粘土耐火砖。粘土砖中A12O3的含量一般在30%-50%之间，主要用于钢包层和钢包底。

(3)锆英石砖。砖主要用于钢包渣线。砖中ZrO2的含量一般在60%-65%之间。

镁碳砖。砖主要用于钢包渣线，尤其适用于多炉连浇场合。砖中MgO含量一般在76%左右，碳含量在15%-20%之间。其特点是对熔渣的侵蚀性小，耐腐蚀，耐剥落性好。

(5)铝镁碳砖。这种砖是在铝镁浇注料的基础上发展起来的钢衬，使用寿命长。

(6)不烧砖。现在用于钢包烧成砖的材料，几乎都可以制成相应的不烧砖。其特点是制造工艺相对简单，价格低廉。砖本身具有一定的机械强度和耐腐蚀性，便于施工和砌筑。

(7)蜡石砖。这种砖的特点是SiO2含量高。一般80%以上，比粘土砖具有更好的耐腐蚀性和整体性，不挂渣。常用于钢包壁和包底。

(8)铝镁浇注料。该浇注料主要用于钢包体，其特点是在钢水的作用下，浇注料中的MgO与A12O3反应形成铝卵形尖晶石，提高了内衬的抗渣性能。

若钢包本身也用于精炼，还可选用MgO-Cr2O3-A10O3系和MgO-CaO-C系耐火材料，主要有：镁铬砖、镁铬铝砖、白云石砖等。使用含墨材料的砖作为钢衬时，在其表面涂上防氧化涂料，防止烧包时内衬表面氧化松动，影响其使用寿命。

 

高炉耐火砖砌筑

高炉用粘土砖，高铝砖一般由若干层竖砌砖层(层高345mm或400mm)组成，每层砌成十字形，也有一字形。上下相邻砖层中心线错开30°。上层炉底砖中心线与出铁口中心线成30~60°角。

 

(1)炉底中心十字形通常有两种砌筑方法:

砖型为400mm×150mm×90mm；砖型为345mm×150mm×75mm。

1)砌筑时，根据冷却壁上划出的十字中心线拉线，沿线准确放置四根表面平整、相互直角的导向方木，作为砌筑中心十字形的依据。为了防止上下砖中心点接缝，拉上砖中心线时，中心点和下砖中心点应错开砖厚的一半。

2)根据炉底十字中心线，先对中心砖进行定位，即在中心砖的砖面上，根据等分位置划出垂直十字线，使其与炉底十字线重合，然后错开砖列厚度的一半，重拉十字线，沿线设置四个方木，作为导面砌筑。

因为方木兼具导向和支撑功能，所以其支撑砖的一面和底面都要刨平，并互成直角。方木沿线设置时，须用水平尺或直尺检查其垂直度，误差不得大于0.1毫米。每层砖底部时，两条垂直十字线应使用的角度尺检查是否为直角。方木和所拉十字线须严格一致，不得偏歪。否则，中心十字形的砖排会造成整个砖层的大量加工，影响砌筑质量。

炉底中心十字线是整层炉底砌体的关键。打底后，应检查砖缝和垂直度是否符合要求，如质量符合要求，然后依次靠排砖砌筑两对角砖。砌砖3~4列后，砌体稳定性增加后，方木被拆除。然后四角可以同时砌砖。

高铝砖、粘土砖炉底应采用磷酸盐泥浆。砌体时，应严格按照施工规范掌握砌体砖缝厚度；砌体砖缝中的泥浆须饱满；泥浆的稠度应严格控制。

 

(1)砌砖时的程序是:先将砖排干，验缝，依次将砖移放在一边；然后清洁工作面，铺一层泥，刷如图4所示。因为磷酸盐泥浆流动较快，为了避免下部堵塞，操作时常用双手在下，一只手托住砖的下端，另一只手顶住砖的大面与侧面交棱处的下部，上下揉动4~5次后将砖就位。

②砌筑炉底砖的操作要点是:稳沾、低靠、短拉、重揉。

稳沾：砖的大面和小面都沾满了泥浆，不能一沾就拿出来。

低靠:粘好浆的砖靠在已经砌好的砖上时，尽量放低。这将使砖面上沾有的泥浆大部分进入砖缝，从而达到灰缝饱满的目的。

短拉，重揉：就是上下拉的距离要短(一般30~40mm)，揉浆的动作要重而紧。砖块到位后，用木锤敲击不宜过猛，否则会造成泥浆下沉和松动。

 

炉底砌砖的操作顺序

a-粘浆；b-粘浆完成；c-取出砖；d-准备调头；e-调头完成；f-揉浆砌筑。

炉底每块砖的垂直误差不得超过2毫米。过大的偏差会导致砌体下部堵塞。在施工过程中，每砖，都要用水平尺测量砌体中砖的垂直误差。另外，还应检查炉底砖层上表面的平粮度，用靠尺和塞尺检查其间隙。然后测量各点的相对标高差。用角磨机研磨找平局部高出的地方，以方便下层炉底砖的砌筑。炉底砌体与冷却壁(或碳块保护墙)之间留有100~150mm膨胀缝，内填碳料，压缩比不得小于40%。为了避免大量加工砖，所有边缘宽度小于1/2的砖都用碳素填充。