耐火材料應(yīng)用于高爐為什么會侵蝕、磨損？

對高爐爐襯的破壞非常嚴(yán)重的部位是爐腰、爐腹、爐身下部和爐底。造成破壞的原因很多，主要有渣鐵的腐蝕和熱負(fù)荷的作用，堿金屬腐蝕和鉛鋅滲透，碳沉積和機(jī)械磨損等。

高爐耐火材料發(fā)展

現(xiàn)代大型中型高爐，一代高爐需要10年(甚至15年)。因此，對于耐火材料的品種、材質(zhì)等都有非常嚴(yán)格的要求。高爐內(nèi)各部位反應(yīng)條件不同，工況、溫度波動、受熱沖擊、腐蝕機(jī)理等也不一樣。所以，要用的耐火材料也不一樣，它的材質(zhì)要有相應(yīng)的改變。表9-24是高爐爐襯腐蝕線及損壞原因。如圖所示，腐蝕最嚴(yán)重的部位在爐腹，爐腰和爐身下部的襯里，這些部位一旦發(fā)生損壞，會引起高爐中修或大修，因此，耐火材料品種、質(zhì)量好壞直接關(guān)系到高爐的壽命，直接影響高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

當(dāng)前，高爐用耐火材料品種繁多，爐身上段一般使用性能優(yōu)良的粘土磚或高鋁磚，爐身下端，爐腰、爐腹部多采用碳制品，莫來石磚，高爐應(yīng)用如剛玉磚等特種耐火材料，尤其是新近開發(fā)的碳化硅磚獲得成功。與此同時，其它不定形耐火材料也被廣泛使用。

AOD爐的耐火材料壽命直接影響AOD爐齡，在生產(chǎn)成本上也有較大影響。AOD爐子選用鎂鉻磚、鎂白云石磚、白云石磚、耐火混凝土搗打料等。

爐襯爆裂的原因及選材

鼓風(fēng)爐是用來冶煉不銹鋼的熱工設(shè)備，近年來推廣應(yīng)用于碳鋼及低合金鋼的生產(chǎn)。操作過程中，爐渣成分及性質(zhì)變化較大，堿度由初期渣低堿度0.6左右改為高堿度4.0*4.5左右或更高。高濃度的酸渣和喊性渣在高溫下受強(qiáng)烈腐濁侵蝕的耐火材料襯里的腐蝕對高濃度MgO-Cr2O3造成襯層損壞的主要因素是：

在高溫中，由于氣體混合而產(chǎn)生旋渦，形成鋼液和爐渣的劇烈湍動與沖刷。

高濃縮溫度(1700？1750℃)，不堅決大，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致熱墜落和結(jié)構(gòu)墜落。

操作溫度高，酸渣作用時間長，造成襯里滲入，熔蝕。

因此，AOD爐用耐火材料應(yīng)具有超凡的抗熱震、抗渣性、耐機(jī)械磨損、耐腐蝕、結(jié)構(gòu)細(xì)、強(qiáng)度高。

美國爐襯材料、英國以鎂鉻磚為主。國內(nèi)及西歐各國都十分重視從原料上提高純度，降低雜質(zhì)，如鎂鈣系磚和含碳相應(yīng)的白云石碳磚和鎂白云石磚。

鎂鉻磚中含有較多數(shù)量的方鎂石尖晶石相，硅酸鹽孤即可存在于空隙中，因此安排結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、細(xì)密，且耐酸堿性熔渣腐蝕，在AOD爐膛應(yīng)用效果良好，鎂白石磚具有優(yōu)良的耐酸堿熔渣功能，抗熱震性能好，使用成本低廉，使用范圍廣；白云石的低堿渣、硅和耐火材猜中的CaO作用產(chǎn)生高熔點(diǎn)的硅酸二鈣；凝集于磚外，可保持爐襯。

本發(fā)明還具有良好的高溫塑性性，可減緩熱應(yīng)力的作用，并減少磚襯開裂和跌落。

爐用耐火材料的腐蝕怎么辦？

爐體耐火材料的腐蝕破壞與造渣原理及熔煉過程密切相關(guān)。脫碳渣腐蝕：在鋼液中Si氧化為Si02后，在脫碳過程中形成一種組分，渣堿度較低，由于熔渣粘度低，MgO在熔融爐內(nèi)熔化，使MgO在爐襯中形成MgO腐蝕，使MgO在高溫下腐蝕，在操練初期，爐渣對爐襯材料的腐蝕。后期除碳時，造渣材料CaO的加入可使渣堿含量增加，粘度增加，溶解度降低，這一階段對耐火材料的腐蝕影響不大。恢復(fù)期間的腐蝕，由于造渣材料的加入，渣堿度較高，同時為了恢復(fù)廢渣中和磚中的鉻，加入硅鐵合金，將發(fā)生以下反應(yīng)：

因此，渣中和爐襯材猜中的Cr2O3都能恢復(fù)，從而使其結(jié)合基體受到破壞，而相鄰的MgO粒子則通過沖入鋼液，形成對鋼液的腐蝕。

全爐役還存在以下腐蝕現(xiàn)象：爐渣腐蝕基體，使集料之間失去了粘結(jié)作用，在鋼水活動沖刷作用下，耐火材料被沖磨。因為材猜中氣孔的存在，使?fàn)t渣在滲入到磚體內(nèi)部并與磚塊發(fā)生反應(yīng)，形成了非常厚的變形層，當(dāng)溫度劇變時，很容易跌落破壞。由于風(fēng)口區(qū)耐火材料遭受氣流及鋼液的猛烈沖刷，使鋼中的耐火材料不斷被熔化，極易損壞。

為延長爐襯使用周期，一般可從爐襯材料及操作工藝方面加以改進(jìn)。主要采取兩種措施來處理爐襯材料：一是針對風(fēng)口區(qū)和渣線區(qū)腐蝕速度快的地區(qū)，采用厚壁加工法，目前已廣泛采用此方法，對爐襯全體壽數(shù)起到重要作用；二是選用優(yōu)質(zhì)耐火材料。能通過練習(xí)前練習(xí)，在練習(xí)過程中，可以加入一定量的碳氧和MgO來調(diào)節(jié)爐渣的成分，避免爐渣堿度大幅降低；為降低出鋼溫度，加入一定量的操作鋼種來冷卻鋼水，降低爐溫；同時也可以通過強(qiáng)化操練操作，縮短操練時間，并在操練結(jié)束后，達(dá)到達(dá)到噴補(bǔ)爐襯目的的目的。

鼓風(fēng)爐用耐火材料的基本施工方法按三步、三階段施工方案進(jìn)行。三段指爐喉澆注及噴淋段、爐身爐腰段、爐缸爐底部分。三階段為：爐喉澆注期和噴涂期，保護(hù)棚搭架、爐身爐腰期，采用吊盤施工，爐缸爐底最晚施工，安排在爐缸點(diǎn)火前，以避免炭磚受潮變質(zhì)，保證砌體質(zhì)量。全高爐采用砌筑、填搗、澆注、噴、壓注等工藝，是高爐全用耐火材料砌筑和涂敷的方法。

高爐內(nèi)襯耐火材料施工

用于高爐耐火工程建設(shè)的輸送高爐用耐火材料工程施工，按以下程序進(jìn)行。

:A.耐火磚運(yùn)輸：使用叉車在庫房分箱取貨，然后用專車將耐火磚運(yùn)往現(xiàn)場，再用叉車運(yùn)至爐前平臺，利用搭在爐子一側(cè)的井架卷揚(yáng)塔將磚提運(yùn)到各層平臺，轉(zhuǎn)由皮帶車送至爐臺，并將其轉(zhuǎn)送到爐臺。

B.炭磚運(yùn)輸：利用出鐵廠的吊車，在鐵板1=1臨時平臺上逐塊提升，并由輸送軌道推入爐內(nèi)，再用爐內(nèi)專用工具裝好。不定形的耐火材料運(yùn)輸：由叉車從庫房取料，經(jīng)汽車運(yùn)往爐前攪拌站平臺，通過攪拌混合成混漿后裝入泥漿車，然后由料盤送到卷揚(yáng)車上，再由各層平臺送到爐膛內(nèi)使用。

鼓風(fēng)爐用耐火材料砌筑的耐火材料，從下往上可分為13大分工序：

A.亂爐底板下澆注料與搗打料施工。

爐底炭膠壓人，使?fàn)t底與爐底搗打料相結(jié)合而充實(shí)。

全鋪找平層，炭素填充，在灌膠孔全部封焊完畢后，將炭素料運(yùn)至施工現(xiàn)場，并完成中心劃線測量的準(zhǔn)備工作，經(jīng)扁鋼分格后實(shí)施炭搗找平。

D.砌碳化硅磚。找平層施工完畢并達(dá)到規(guī)范要求后，安裝鋼架和支枕，然后由中間開始砌筑，最后用風(fēng)鎬將其搗固，將膨脹縫內(nèi)的填料填滿。全鋪炭磚爐底：用專用工具吊炭磚(真空吸盤)就位，按每層炭磚施工圖紙規(guī)定的角度位置施工，以50—70%炭磚膠接材料進(jìn)行砌筑。F.砌筑混合爐底部：采用環(huán)狀炭磚支座施工，完成此項工作后，可進(jìn)行爐墻砌筑。G.鐵制口機(jī)下爐缸炭磚。H.砌筑鐵口的爐缸壁。一.砌氣孔下面的爐缸墻。J.氣缸壁與氣缸壁。砌爐腹部和部分爐腰的耐火磚。L.砌爐爐身和部分爐腰耐火磚。M.完成爐喉澆注料的施工。