焦?fàn)t耐火材料

　　半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，焦?fàn)t與高爐大型化相呼應(yīng)，焦?fàn)t也發(fā)展為大型化，焦?fàn)t構(gòu)造實(shí)例如圖7-17所示。圖7-18 表示考伯斯焦?fàn)t爐容擴(kuò)大的變化，其他的方式(卡爾斯蒂爾式煉焦?fàn)t、迪迪爾型煉焦?fàn)t、奧托式煉焦?fàn)t、日鐵式煉焦?fàn)t)也大體是同樣的變化過(guò)程。伴隨著大型化的發(fā)展，耐火磚尺寸也有若干的變化，重要部位的炭 化室壁的耐火磚(硅質(zhì)耐火磚)情況從熱傳導(dǎo)的關(guān)系可以看到壁厚向薄壁化方向發(fā)展。另外，同時(shí)看到，耐火磚的大型化，一般要增大溫度升降時(shí)的接縫處的交錯(cuò)，為使耐火磚結(jié)構(gòu)體的應(yīng)力均一化，在焦?fàn)t使用的情況下要格外重視砂漿。

　　硅磚燒成用圓窯

　　圖7-16 硅磚燒成用圓窯

　　焦?fàn)t炭化室的硅質(zhì)耐火磚在使用中如何變質(zhì)，和損耗是否有關(guān)，這是窯爐壽命特別是爐齡高的焦?fàn)t中要關(guān)注的事情，對(duì)此，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了多項(xiàng)的調(diào)查，特別是西德有關(guān)壽命從4.5年到42年的10座焦?fàn)t使用之后的調(diào)査，為此提供了許多有益的參考，耐火磚內(nèi)各種添加劑成分在使用中的移動(dòng)形態(tài)和殘留石英的鱗石英化的狀況，以及殘留石英多的窯爐初期，應(yīng)盡量避免1250℃以上的急劇升溫等對(duì)爐子操作的見(jiàn)解都體現(xiàn)在上述的調(diào)査報(bào)告當(dāng)中。焦?fàn)t炭化室爐壁的損傷從耐火磚的變質(zhì)層形成開(kāi)始，經(jīng)過(guò)接縫處的變質(zhì)，終體現(xiàn)在爐壁耐火磚的破損，圖7-19表示為其變質(zhì)的過(guò)程。

　　焦?fàn)t爐壁性能結(jié)構(gòu)下降的概念

　　圖7-19焦?fàn)t爐壁性能結(jié)構(gòu)下降的概念

　　許多的解剖調(diào)査和操作經(jīng)驗(yàn)正如所示的那樣，在對(duì)焦?fàn)t壽命提高的貢獻(xiàn)中，由于炭化室接縫、耐火磚氣孔中炭素物質(zhì)的侵入，適應(yīng)了碳氧化物類復(fù)合組織的形成和操作爐齡，特別是開(kāi)爐初期存在爐體內(nèi)耐火磚構(gòu)造拘束應(yīng)力的極小的調(diào)格控制(由于護(hù)爐拉條)也是如此。

　　這方面不僅只限于焦?fàn)t的炭化室，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間使用耐火材料的對(duì)策，除了耐火材料自身之外，爐體設(shè)計(jì)、操作方法的因素也很大。在焦?fàn)t超過(guò)20年壽命的情況下，其爐齡的各種經(jīng)驗(yàn)反映在下一代耐火材料的材質(zhì)上是非常難的工作，這里，對(duì)這種極長(zhǎng)壽命爐所采取的耐火材料技術(shù)方面的措施是有其一定難度的，需要下很大的功夫。

　　作為焦?fàn)t炭化室耐火材料的硅磚，包含其經(jīng)濟(jì)性，若去除其中的一個(gè)難點(diǎn)，可以說(shuō)是合適的材料，其難點(diǎn)是熱傳導(dǎo)性低。

　　對(duì)此，從兩個(gè)方面探討了提高其熱導(dǎo)率的對(duì)策，一個(gè)是與硅磚相比，用熱導(dǎo)率高的耐火磚材質(zhì)更換。有若干個(gè)研究機(jī)構(gòu)(如西德的Bergbau-Forschung公司)，從1970年到1980年之間研究了氧化鎂、碳化硅質(zhì)材料轉(zhuǎn)換的可能性，但都沒(méi)有成功。

　　另一個(gè)是保持硅磚所具有的特性(體積穩(wěn)定性)，通過(guò)添加物質(zhì)使其致密化進(jìn)一步促進(jìn)的方法。嘗試了作為添加物的Cu2O、 TiO2、金屬Si等方法，也嘗試了磷酸類的浸漬方法，添加Si3N4方式的作為超致密“super-dense”的硅磚得到較高的評(píng)價(jià)。添加 SiN4后的組織致密化結(jié)構(gòu)，由于在1000℃燒成時(shí)產(chǎn)生氧化膨脹， 其主要特性值見(jiàn)表7-8。

　　主要特性

　　焦?fàn)t心臟部位的炭化室、燃燒室以外也使用大量的耐火材料，其大部分是黏土，我們可以看到在這半個(gè)世紀(jì)當(dāng)中黏土的質(zhì)量有很大變化，但是，為代替以往的黏土，從1960年開(kāi)始，各國(guó)在炭化室的入口部位有效的使用了耐熱沖擊性更好的材料(例如，熔融硅質(zhì))。伴隨著上升管內(nèi)附著炭素物質(zhì)的除去后而產(chǎn)生的對(duì)內(nèi)襯 損傷效果的措施，近年來(lái)，嘗試了熱噴補(bǔ)和新材質(zhì)(涂釉堇青石耐火磚)的使用方法。

　　進(jìn)一步的是從1970年開(kāi)始，各公司以附屬焦?fàn)t的形式采取了排熱回收方式和環(huán)保措施，設(shè)立的CDQ (焦?fàn)t干熄焦設(shè)備)設(shè)備中也使用了耐火材料，主要是高爐爐身上部的黏土耐火磚中使用了類似的物質(zhì)其損傷結(jié)構(gòu)因部位不同而不同，近判定主要損傷為機(jī)械摩擦損耗和熱沖擊所造成。

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