耐火磚技術(shù)要求及工業(yè)窯爐應(yīng)用

高溫技術(shù)對工業(yè)窯爐耐火磚的要求

耐火磚是高溫工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料。高溫工業(yè)尤其是鋼鐵冶煉技術(shù)的新發(fā)展，促進了耐火磚工業(yè)的技術(shù)進步。耐火磚工業(yè)的技術(shù)進步又保證了高溫工業(yè)新技術(shù)的實施。往往每一項高溫新技術(shù)都會要求有新的耐火磚或性能更優(yōu)的耐火磚為前提，而且高溫新技術(shù)對耐火磚提出了更苛刻的要求。關(guān)于耐火磚技術(shù)的內(nèi)容，有各種不同的見解，我們則按原料技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、開發(fā)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)來劃分。過去一般認(rèn)為，耐火磚技術(shù)就是原料技術(shù)，為了制造高質(zhì)量耐火磚，要條件就是要確保高質(zhì)量原料。但是，現(xiàn)在的應(yīng)用技術(shù)則已變?yōu)槟突鸫u技術(shù)中的主導(dǎo)技術(shù)了，而且發(fā)展相當(dāng)迅速。

高溫工作環(huán)境下影響耐火磚蠕變率的主要因素

耐火磚的蠕變是溫度、應(yīng)力、時間和材料結(jié)構(gòu)構(gòu)函數(shù)。耐火磚所處的溫度愈高，承受應(yīng)力愈大，時間愈長，蠕變率愈大。

當(dāng)耐火磚完全由晶體構(gòu)成時，蠕變除受到與晶體彈性有關(guān)的晶體的鍵強影響以外，主要受晶體由空位擴散、位錯移動、晶界滑移和晶粒間的結(jié)合狀態(tài)所控制。晶體缺陷愈少、晶界較少以及晶粒問穿插結(jié)合較強，皆不易產(chǎn)生嚴(yán)重蠕變。

當(dāng)耐火磚含有玻璃相，特別是當(dāng)玻璃相為連續(xù)相時，耐火磚的蠕變受玻璃相控制。玻璃相的量愈多和黏度愈低，耐火磚在低應(yīng)力下即可產(chǎn)生黏性流動，故在高溫下蠕變愈嚴(yán)重。當(dāng)耐火磚中含有在高溫下可能形成液相的雜質(zhì)時，雜質(zhì)形成的液相量愈多，如粘土磚的蠕變就比較大。還有其黏度隨溫度升高降低愈快，則蠕變愈嚴(yán)重。

耐火磚中晶粒邊界處的氣孔或裂紋可直接引起晶粒邊界的滑移。另外，在高溫下耐火磚中的液相可向同相間的氣孔中滲透，特別是向25μm以下的中、小氣孔滲透，因而氣孔的存在，通過渡相的遷移也影響蠕變。所以，耐火磚的氣孔對蠕變影響很大。提高耐火磚的氣孔率，實際上就可提高其蠕變率。

高溫工業(yè)窯爐用耐火磚

高溫工業(yè)窯爐用耐火磚主要介紹冶金行業(yè)爐窯所用的耐火材料。隨著工業(yè)的發(fā)展，耐火磚的應(yīng)用范圍及種類愈來愈多，其功能日益顯著。下面河南耐火材料廠為大家詳解下各種高溫工業(yè)窯爐用耐火磚。

一、焦?fàn)t用耐火磚 焦?fàn)t發(fā)展的趨勢是擴大炭化室容積及減薄燃曉室和炭化室之間的隔墻，以縮短結(jié)焦時間并提高生產(chǎn)能力，焦?fàn)t的爐頂、燃燒室、炭化室、斜道區(qū)及蓄熱室主要采用硅磚，其余部分使用粘土磚，爐頭部分則 采用高鋁耐火磚。砌筑現(xiàn)代化大型焦?fàn)t要求采用高強度、高密度低膨脹硅磚，以強化爐體結(jié)構(gòu)并提高爐墻的導(dǎo)熱效果。

二、高爐用耐火磚 高爐日趨大型化，并采用高壓爐頂、高風(fēng)溫、綜合噴吹以及微機控制等新技術(shù)強化冶煉，因而耐火材料使用條件極為苛刻，高爐爐喉、爐身-般采用粘土磚或高鋁耐火磚，爐腰和爐腹采用莫來石磚、剛玉磚及鉻剛玉磚等。20世紀(jì)70年代開始使用氮化硅結(jié)合的碳化硅磚等特種耐火材料。爐缸大多采用碳磚、微孔與超微孔碳磚，以及陶瓷耐火材料與碳磚的復(fù)合材料砌筑。

熱風(fēng)爐用耐火磚 熱風(fēng)爐用耐火材料的選擇主要取決于熱風(fēng)溫度，當(dāng)風(fēng)溫低于900℃，普遍采用粘土磚；風(fēng)溫900〜1000℃時，高溫部位的襯磚與格子磚則選用高鋁耐火磚、莫來石磚或硅線石磚；風(fēng)溫高于1100℃，需要選用低蠕變變性的高鋁耐火磚、莫來石磚、硅磚及堇青石磚作為襯磚及格子磚，也有很多熱風(fēng)爐現(xiàn)在用耐火球來替代格子磚，得到了很好的應(yīng)用。

鐵水預(yù)處理用耐火材料 鐵水預(yù)處理是生產(chǎn)高質(zhì)量不銹鋼和低磷鋼，提高轉(zhuǎn)爐精煉效率的重要措施。鐵水在脫硅、脫磷及脫硫過程中，由于熔劑的作用，爐渣堿度從 0.5波動至3.0以上，對容器的內(nèi)襯產(chǎn)生嚴(yán)重的侵蝕，鐵水預(yù)處理容器渣線部位用不燒磚砌筑，渣線以下則采用不同檔次的Al2O3-SiC-C磚。

轉(zhuǎn)爐用耐火磚 轉(zhuǎn)爐的發(fā)展方向為大型化、高溫化及頂?shù)讖?fù)吹化。由于爐身各部位使用條件的差異，爐襯侵蝕速度極不均一，故選用不同品種與質(zhì)量的襯磚綜合砌筑。爐口、爐帽、爐身裝料泥、渣線、耳軸部位、出鋼口及爐底風(fēng)口部位等易損區(qū)主要采用鎂碳磚、鎂白云石碳磚。其它部位及爐底風(fēng)口部位等易損區(qū)主要采用鎂碳磚。鎂白云磚及燒成油浸鎂白云石磚等。

電爐用耐火磚 電爐發(fā)展的方向為高功率和超高功率電爐及直流電弧爐。前者的特點是單位時間內(nèi)輸入的熱能大幅度增加，熔化時間顯著縮短，對耐火材料的要求更加苛刻。后者則具有節(jié)約電能與石墨電極消耗低等經(jīng)濟效益。爐頂由硅磚改用Al2O3為75~85%的高鋁耐火磚、直接結(jié)合鎂磚、鎂鉻磚及鎂碳磚，作為薄弱環(huán)節(jié)的爐墻濠線區(qū)和熱點部位主要選用熔鑄鎂鉻磚、直接結(jié)合或再結(jié)合鎂鉻磚及鎂碳磚。熔池堤坡上部的渣線部位多采用與爐墻熱點部位相同或類似的磚，爐底以燒結(jié)良好的鎂砂或電熔鎂砂搗打制成，直流電弧爐由于增加了底電極，爐底結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所用材質(zhì)相同，但對導(dǎo)電性能有一定要求，壽命也相應(yīng)低些。

平爐用耐火磚 平爐已逐漸被氧氣轉(zhuǎn)爐取代，中國仍保留了部分平爐，自采用氧氣頂吹操作后，強化了冶煉強度。爐襯損毀較快，爐頂已從過去采用硅磚，改為鎂鋁磚、鎂鉻磚及方鎂石一鎂鋁鉻復(fù)合尖晶石磚。爐底工作層為電熔鎂砂燒結(jié)層，堤坡全部采用鎂磚。沉渣室頂用高鋁耐火磚或鎂鋁磚砌筑，蓄熱室下部格子磚采用粘土磚。中、上部則用高鋁耐火磚，上部也有使用鎂橄欖石磚的。 

爐外精煉爐用耐火磚 爐外精煉技術(shù)的采用是生產(chǎn)潔凈鋼、提高初煉爐效率及保證連鑄順行的龍要手段，迄今用于工業(yè)生產(chǎn)的爐外枏煉方法雖多達數(shù)十種，但脫氣、排除雜質(zhì)、調(diào)整成分與調(diào)節(jié)溫度等精煉操作大多在盛鋼桶中完成。精煉裝置用耐火材枓在高溫、真空及爐渣堿度與鋼液中氧氣濃度變化大的環(huán)境下，并經(jīng)受熱震蕩及鋼液與爐渣的沖劇與侵蝕。因此對其質(zhì)量要求極為嚴(yán)格。根據(jù)冶煉工藝及應(yīng)用部位的不同，常用的有鎂碳磚、鎂白云石碳磚、直接結(jié)合鎂磚、鎂鉻磚、電熔再結(jié)合鎂鉻磚及熔鑄鎂鉻磚等。鋼纖維增強高鋁澆注料、低水泥澆注料及無水泥低水分澆注料等亦開始應(yīng)用。

鑄鋼設(shè)備用耐火材料 連鑄中間罐主要使用硅質(zhì)或鎂質(zhì)絕熱板作內(nèi)襯，罐內(nèi)安裝的過濾器主要為氧化鈣質(zhì)、氧化鋯質(zhì)、氧化鋁質(zhì)或氧化鋯一氧化鋁質(zhì)耐火材料。整體塞棒主要采用鋁碳質(zhì)材料，滑動水口現(xiàn)采用鋁碳質(zhì)、莫來石質(zhì)、剛玉質(zhì)、鉻剛玉質(zhì)與鋁碳質(zhì)滑板。長水口則采用熔融石英及鋁碳質(zhì)材料，亦有采用氧化鋁一氧化鋯質(zhì)復(fù)合材料的，侵入式水口主要采用鋁碳及鋁碳一鋯碳質(zhì)復(fù)合材料、定徑水口主要用鋯英石質(zhì)或鋯質(zhì)材料，水平連鑄用分離環(huán)從主要選用單一的氮化物進而采用氮化硅一氮化硼與賽隆一氮化硼等復(fù)合材料。

盛鋼桶用耐火磚，由于多爐連鑄和冶煉潔凈鋼的需要，盛鋼桶容積不斷擴大，鋼水溫度提高，盛鋼時間延長及對鋼水吹氮等綜合因家的影響，耐火材料使用條件日益苛刻。發(fā)展趨勢之一示渣線和其它易侵蝕部位采用鎂白云石碳磚、鋁鎂尖晶石磚、鎂鉻磚、鎂碳磚和鎂鋁碳磚等，另一趨勢是內(nèi)襯整體化，采用鎂鋯質(zhì)等澆注料以模型芯搌動法成型。

加熱爐、均熱爐與熱處理爐用耐火磚 此類爐子操作溫度除均熱爐在液態(tài)抹渣時可達1500℃外，一般均不超過1400℃。但爐底和爐墻根部常受熔融氧化鐵皮渣的侵蝕，損毀較為嚴(yán)重，加熱爐爐底工作層用耐火磚從高鋁耐火磚或鎂磚改用電熔莫來石磚或剛玉磚，其余部位采用的耐火材料除粘土磚、高鋁耐火磚外，還使用高鋁水泥或磷酸鹽耐火澆注料預(yù)制塊。高鋁氮化硅澆注料。爐內(nèi)滑道低溫區(qū)采用耐熱鑄鋼與高鋁一碳化硅座磚，高溫區(qū)則采用棕剛玉一氮化硅座磚。此外，為了節(jié)約能源還大量使用耐火纖維，漂珠磚等隔熱材料。

有色金屬冶煉爐用耐火磚 有色金肩種類繁多，冶煉方法不一，熔體熔化溫度低，流動性好，拌液量大，但物料焙燒與金屬冶煉爐的溫不高。用粘土磚、硅磚及高鋁耐火磚外，高強度不定形耐火材枓與耐火纖維制品，碳質(zhì)與碳化硅制品以及直接結(jié)合鎂鉻磚與熔鑄鎂鉻磚等等，均已在不同領(lǐng)域 中應(yīng)用。

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