高爐用炭磚技術(shù)資料整理包括爐缸用炭磚的損毀及改進(jìn)、高爐爐缸爐底炭磚破損的原因和處理對(duì)策、高爐爐缸爐襯構(gòu)造及爐缸內(nèi)耐火磚的砌筑。

 

高爐爐缸用炭磚的損毀及改進(jìn)

炭磚的損毀過(guò)程是：①鐵水往炭磚中滲透;②炭磚被溶蝕與鐵水滲透同時(shí)進(jìn)行;③鐵水己滲透部位與未滲透部位產(chǎn)生物理性能的差異及熱面溫度的變化對(duì)炭磚產(chǎn)生巨大的剪應(yīng)力，使炭磚斷裂和剝落;④ 

炭磚的鐵水滲透部分溶蝕，鋅及堿的沉積加速了炭磚的碎裂和溶蝕。

為了阻止鐵水滲入，防止鋅、堿的在炭磚中的沉積.降低化學(xué)應(yīng)力及熱應(yīng)力，有效的辦法就是把炭磚的氣孔直徑降低到1μm以下，使鐵水難以浸入;鋅、堿的在炭磚中的沉積也大幅度減小。有效的辦法是在炭磚中添加Si等，在1500 

℃燒成時(shí)Si與C反應(yīng)生成β-SiC填充氣孔使孔徑變小，同時(shí)Si與炭磚氣孔中的O、N相結(jié)合生成Si2ON2系晶須也填充在氣孔內(nèi)。這兩項(xiàng)原位反應(yīng)使小于1μm的氣孔量大幅度提高。另外，由于選用質(zhì)原料，采用人工造粒，真空多次浸潰工藝，使微孔炭磚，超微孔炭磚的氣孔率降低，氣孔的平均孔徑分別達(dá)到 

0.5、0.1μm,導(dǎo)熱系數(shù)及抗侵蝕性能大幅度提高。

 

高爐爐缸爐底炭磚破損的原因和處理對(duì)策

隨著高爐產(chǎn)量水平的不斷提高，延長(zhǎng)高爐壽命的任務(wù)顯得更加重要。然而，我國(guó)高爐壽命水平還有較大的差距。在提高高爐壽命的工作中，解決爐缸爐底易于破損的問(wèn)題尤為重要。爐缸的薄弱環(huán)節(jié)是爐缸、爐底側(cè)墻處的炭磚，其次是爐底炭磚的侵蝕深度，它決定了軸向爐底炭磚的殘存厚度。而在爐缸、爐底側(cè)墻殘存厚度的影響因素中，環(huán)縫的存在是一大隱患。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，爐缸、爐底炭磚環(huán)縫都是上部寬度大，從上向下化學(xué)侵蝕逐漸變窄，下部的僅為細(xì)小裂紋。這種環(huán)縫具有從上向下化學(xué)侵蝕逐步延伸的侵蝕特征，這是堿金屬和鋅的化學(xué)侵蝕的典型結(jié)果。所以，爐缸、爐底炭磚的環(huán)縫主要不是因炭磚內(nèi)外溫差應(yīng)力所造成的，也不是高鋁磚、炭磚膨脹率差異所致，而主要是堿金屬、鋅侵蝕的結(jié)果。

爐缸內(nèi)堿金屬(以K2O為主)和ZnO的分布，主要集中在爐缸上部的硅鋁質(zhì)耐火磚襯和較上部的炭磚中。研究表明，在高爐風(fēng)口附近，含有堿金屬和鋅蒸汽的煤氣流沿著風(fēng)口周圍的縫隙滲入，在爐襯中800~1030℃的溫度區(qū)間侵蝕高鋁磚，形成初始環(huán)縫。隨著堿金屬、鋅侵蝕反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，環(huán)縫逐漸在高鋁磚砌體中擴(kuò)展并向下延伸，以至侵蝕爐缸、爐底側(cè)墻的炭磚。探針?lè)治鲆沧C實(shí)，炭磚環(huán)縫中有K2O和ZnO共存，說(shuō)明它們是侵蝕炭磚并生成環(huán)縫的重要因素。

另外，高爐破損調(diào)查時(shí)經(jīng)常從爐缸、爐底炭磚試樣中發(fā)現(xiàn)很多滲鐵。鐵水對(duì)炭磚的滲透和溶蝕，其破壞作用是很大的。在炭磚內(nèi)滲入鐵水的情況下，溫度升降時(shí)鐵水有時(shí)熔化，有時(shí)凝固。鐵水凝固時(shí)體積收縮，熔化時(shí)體積膨脹，膨脹-收縮反復(fù)發(fā)生就會(huì)在炭磚內(nèi)產(chǎn)生熱疲勞應(yīng)力。炭磚的滲鐵界面和未滲鐵界面導(dǎo)熱率差異大，也會(huì)增大炭磚內(nèi)部的溫差應(yīng)力。這些都是降低炭磚強(qiáng)度的因素。因此，提高炭磚抗鐵水滲透能力和抗鐵水溶蝕能力也是十分重要的。

還有，高爐出鐵時(shí)鐵水流動(dòng)會(huì)對(duì)爐缸、爐底炭磚產(chǎn)生流動(dòng)沖刷侵蝕，爐缸下部的炭磚會(huì)形成“象腳形侵蝕”、爐底會(huì)形成“反鍋底形”侵蝕，這些都是鐵水流動(dòng)沖刷侵蝕明顯的特征。克服鐵水的流動(dòng)沖刷侵蝕也是一個(gè)很重要的問(wèn)題。

從高爐爐缸爐底破損的原因分析可知，堿金屬和鋅的化學(xué)侵蝕是主要的影響因素。要減小乃至消除爐襯環(huán)縫對(duì)高爐壽命的不利影響，除了從根本上提高高爐精料水平，降低堿金屬和鋅的負(fù)荷以外，砌筑爐缸、爐底一定要選用導(dǎo)熱率高、抗堿性好、微氣孔或超微氣孔、抗鐵水滲透和抗渣鐵溶蝕性能好的耐火材料。提高炭磚的導(dǎo)熱率，配合冷卻性能足夠強(qiáng)的冷卻設(shè)備(如銅冷卻壁)，可以減緩環(huán)縫的產(chǎn)生。微氣孔或超微氣孔結(jié)構(gòu)可以抑制堿金屬和鋅蒸汽在磚襯中的滲透，也有利于減少環(huán)縫的產(chǎn)生。

 

高爐爐缸爐襯構(gòu)造及爐缸內(nèi)耐火磚的砌筑

高爐爐缸爐襯構(gòu)造形式有多種：有環(huán)形炭塊加黏土保護(hù)磚，有環(huán)形炭塊加陶瓷杯壁，有模壓小炭磚加陶瓷杯壁，有下面為環(huán)形炭塊上面為模壓炭塊加陶瓷杯壁，也有熱壓小炭磚加黏七保護(hù)磚，鐵口、渣口、風(fēng)口近幾年多采用耐火組合磚砌筑。

A 爐缸環(huán)形炭塊砌筑

環(huán)形炭塊砌筑前，通過(guò)出鐵口中心在其底層上畫出爐子的十字中心線，并在中心設(shè)置半徑規(guī).據(jù)此畫出炭塊的內(nèi)圓線。環(huán)形炭塊的砌筑通常采用以下兩種方法：一種是采用支撐架的砌筑法;另一種是利用炭塊本身重量的頂砌法(不用支撐架)。近來(lái)多采用后者。

采用支撐架砌筑時(shí)，應(yīng)沿爐殼圓周方向焊4個(gè)三腳架，分兩個(gè)半環(huán)進(jìn)行。首先，按預(yù)砌筑炭塊順序編號(hào)吊入爐內(nèi)，從一個(gè)半環(huán)的兩端開始摞底砌筑，并以相反的方向砌至合門區(qū)。每砌2~3塊炭塊即用支撐架固定的千斤頂將已砌炭塊側(cè)面進(jìn)行頂緊，使磚縫厚度符合要求。砌完后的炭塊砌體與冷卻壁間用木楔楔緊，防止自由移動(dòng)。

當(dāng)采用依靠炭塊本身重量的頂砌法時(shí)，首先，根據(jù)預(yù)砌筑圖編號(hào)，從出鐵口中心開始干排，即將出鐵口對(duì)面的4塊炭塊(45號(hào)、46號(hào)、47號(hào)、48號(hào))干排至出鐵口中心線的兩側(cè)(不得使用合門炭塊)，然后按預(yù)砌筑順序依次向兩邊進(jìn)行，當(dāng)兩側(cè)均已干排10~15塊炭塊后，即可開始砌筑。砌筑時(shí)，先將45、46號(hào)炭塊吊開，然后將1號(hào)炭塊緊靠47號(hào)炭塊砌筑。依次往下砌筑10余塊以后，再將47、48號(hào)炭塊吊走。用同樣的方法砌另一側(cè)炭塊。

每砌一塊炭塊，均應(yīng)借用吸盤或?qū)Ｓ玫蹙吆吞繅K自重將炭塊的放射縫方向擠緊，使其縫隙泥漿飽滿，并達(dá)到尺寸要求。每砌4～6塊后，應(yīng)在炭塊端頭與冷卻壁間塞上木楔。

炭塊砌筑應(yīng)用術(shù)錘或大鐵錘墊以木板敲打。整環(huán)炭塊砌完后，要對(duì)外環(huán)木楔再次敲打楔緊，使所有縫隙均勻并達(dá)到規(guī)定要求。然后用膠皮覆蓋。

為保證順利合門，應(yīng)注意下列各點(diǎn)：

(1)嚴(yán)格按預(yù)砌筑質(zhì)量要求(磚縫、內(nèi)半徑)進(jìn)行預(yù)控，

(2)每砌4—6塊炭塊時(shí)，檢查其放射縫是否與半徑方向符合，同時(shí)嚴(yán)格控制內(nèi)半徑。

(3)每砌完四分之一環(huán)后，檢查預(yù)砌筑所畫中心線與爐體中心線是否符合。

(4)當(dāng)砌至合門區(qū)時(shí)，將其左右5~6塊炭塊同時(shí)向爐殼方向后退20~30mm，然后砌上合門磚，再用大錘敲打楔入脹縫內(nèi)的木楔，頂回后退的炭塊，直至合門炭塊的放射縫合格為止。

當(dāng)爐缸采用陶瓷杯壁與環(huán)形炭塊混合結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于大型預(yù)制塊陶瓷杯壁，應(yīng)先砌筑陶瓷杯壁，后砌筑環(huán)形炭塊，杯壁與炭塊交替向上砌筑，杯壁大型預(yù)制塊采用專用吊具吊砌;對(duì)小塊磚陶瓷杯壁，應(yīng)先砌筑環(huán)形炭塊，后砌筑陶瓷杯壁，炭塊與杯壁交替向上砌筑。每砌完一層環(huán)形炭塊后，及時(shí)充填搗打里外兩環(huán)膨脹縫內(nèi)的炭素料。

爐缸鐵口帶砌筑也有兩種方法：一種是先砌鐵口組合磚，后砌環(huán)形炭塊;另一種是先砌環(huán)形炭塊，后砌鐵口組合磚。兩種方法都須嚴(yán)格控制鐵口中心線和鐵口組合磚外框線。

先砌筑鐵口組合磚時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)鐵口中心線，確定組合磚外框線，并將其分別畫在冷卻壁或爐殼上和底部的耐火磚層上，然后根據(jù)配磚圖逐層逐塊砌筑(應(yīng)先砌鐵口框內(nèi)磚)。

當(dāng)下半環(huán)大磚砌完后，即拉線檢查，調(diào)整確認(rèn)再將上半環(huán)鐵口大磚砌上(若有冷卻板應(yīng)及時(shí)安裝就位)。鐵口組合磚與爐殼間膨脹縫的炭素料應(yīng)在砌筑周圍小型磚的同時(shí)，隨砌隨填搗。頂層磚與相鄰炭塊層應(yīng)保持同一水平。鐵口通道中心偏差控制在3mm以內(nèi)，砌體磚縫不大于2mm。砌筑鐵口組合磚外的環(huán)形炭塊時(shí)，應(yīng)拉線檢查控制，防止已砌好的組合磚產(chǎn)生位移。在鐵口組合磚砌筑至一定高度后，環(huán)形炭塊也可以跟隨砌筑。

先砌筑環(huán)形炭塊時(shí)，要嚴(yán)格按鐵口中心線留設(shè)組合磚的位置。

砌筑時(shí)，首先將鐵口支撐架兩側(cè)的磚砌上(圖7-59a)，調(diào)整固定后再砌相鄰兩個(gè)鐵口之間的磚(圖7-59b);其次再由兩個(gè)鐵口外側(cè)同時(shí)向中間砌到合門處(圖7-59c);后檢查鐵口中心和鐵口通道尺寸，符合要求后方可合門。

風(fēng)口帶組合磚砌筑前，應(yīng)分別測(cè)定風(fēng)口大套對(duì)爐體中心的半徑偏差及相鄰風(fēng)口大套之間的夾角偏差，若半徑誤差超過(guò)±15mm，則應(yīng)對(duì)砌筑內(nèi)徑進(jìn)行調(diào)整。若夾角偏差大于±l度，則應(yīng)對(duì)組合磚砌筑中心進(jìn)行調(diào)整。

風(fēng)口組合磚的砌筑順序接圖7-60所示編號(hào)順序進(jìn)行。為保證風(fēng)口組合磚砌體與爐殼間的膨脹縫填料密實(shí)，在砌磚前可將塊狀炭搗料敷貼在風(fēng)口帶的爐殼上，并用搗錘將炭素料塊接縫處搗打密實(shí)。

為了提高鐵口、風(fēng)口與爐殼間的密封性.烘爐期間應(yīng)進(jìn)行壓力灌漿。

當(dāng)有渣口結(jié)構(gòu)時(shí)，渣口區(qū)域間的炭塊層則從渣口中心往兩側(cè)進(jìn)行。當(dāng)渣口至風(fēng)口段均為炭塊內(nèi)襯時(shí)，渣口，風(fēng)口的異形炭塊應(yīng)與渣口、風(fēng)口水套位置符合。當(dāng)渣口采用組合磚時(shí)，渣口帶先砌渣口組合磚，后從渣口兩側(cè)開始砌筑環(huán)形炭塊。

B 其他耐火磚砌筑

爐缸砌體除采用炭塊外，也有采用熱壓炭磚、模壓炭磚、黏土磚、高鋁磚等其他耐火磚砌筑的。爐缸墻各層皆平砌成互相交錯(cuò)的同心圓環(huán)，同層相鄰的放射線、上下相鄰磚層的垂直縫與環(huán)縫均應(yīng)交錯(cuò)。

砌筑前，根據(jù)確定的中心線。安設(shè)半徑規(guī)，據(jù)此畫出爐缸的圓周線。爐缸墻下面環(huán)狀帶的爐底表面應(yīng)找平。為盡量減小環(huán)縫的厚度。應(yīng)選分長(zhǎng)度方向一致的磚砌在同一磚環(huán)內(nèi)。

爐缸耐火磚與冷卻壁接觸面，應(yīng)加工成斜面，當(dāng)接觸面磚縫稍大時(shí)，可填充與砌磚相同成分的濃泥漿。

出鐵口區(qū)域非組合磚砌筑時(shí)，應(yīng)從出鐵口開始向兩邊進(jìn)行，并應(yīng)使出鐵口通道墻早于相應(yīng)高度的爐缸墻的砌筑。通道的上部應(yīng)用G-2磚側(cè)砌，其余部位仍為平砌。

渣口、風(fēng)口非組合磚砌筑時(shí)可按安好的水套用水平磚層錯(cuò)臺(tái)砌筑。砌體與水套間留15~25mm間隙，填以濃泥漿。水套上的蓋磚要側(cè)砌。當(dāng)鐵口、渣口、風(fēng)口采用組合磚砌筑時(shí)，組合磚砌筑方法與爐缸環(huán)形炭塊中的鐵口、渣口、風(fēng)口組合磚相同。

C 陶瓷杯壁砌筑

陶瓷杯壁磚有大型預(yù)制塊和小塊磚兩種。標(biāo)壁大型預(yù)制塊砌筑前，應(yīng)根據(jù)爐缸十字中心線交點(diǎn)放好圓周線和放射線，然后從鐵口中心起頭，按組裝圖順序使用專用器具逐塊吊裝就位(每塊磚頂面均應(yīng)留設(shè)吊裝孔)。每塊預(yù)制塊就位時(shí)，要控制好方位和水平、垂直度，后合門可采用預(yù)擺磚和微調(diào)砌筑半徑來(lái)完成。磚面打灰條動(dòng)作要快，泥漿厚度要均勻，要時(shí)可在預(yù)制塊表面刷水;杯壁小塊磚砌筑方法是：先砌杯壁后的環(huán)形炭塊或其他耐火磚，后靠緊環(huán)形炭塊或其他耐火磚砌體砌筑杯壁磚，兩者交替合層向上砌筑。

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