耐火材料的使用性能是影响高炉寿命很重要的一个因素。20世纪80年代以前,国内高炉炉衬一般采用高铝砖、粘土砖和普通碳砖砌筑,寿命很短。当时对高炉耐火材料使用性能的研究很少,因为产品标准中只有几项常规指标。如炭砖的灰分、抗压强度、气孔率、体积密度,高铝砖的抗压强度、气孔率、体积密度、耐火度、荷重软化点等。这些常规指标不能反映生产过程中高炉炉衬的实际工作状态,因而这些指标的高低与高炉寿命的关系并不密切。随着高铁生产的高速发展,我国高炉炉衬用耐火材料取得了巨大的进步,在生产技、产品品种、质量水平方面,正逐步追赶世界先进水平,取代某些进口产品。延长高炉寿命是我国冶金工业的重要技术政策,炼铁和耐火材料工作者为此做出了很大的努力,并取得了显著的成效。
高炉用的耐火材料只要包扣炭砖和硅铝质耐火材料。高炉炭砖有半石墨炭砖、微孔炭砖、超微孔炭砖、石墨转和模压小炭砖等。
国内、国外个牌号炭砖,目前国内高炉陶瓷杯用砖有复合棕刚玉砖、微孔刚玉砖、刚玉莫来石砖、塑性相结合玉砖、法国陶瓷杯玉砖等5种,复合棕刚玉砖的抗碱性较差,一般大型高炉已不采用。陶瓷杯炉缸结构是法国首先开发的,是一种不经高温烧成的浇注块,其主要优点抗碱性很好,是微气孔砖适用于炉缸转衬。近年国内相继开发出多种陶瓷杯用砖,则都是高温烧成的。国产微孔缸玉砖的各项性能均已达到或优于法国陶瓷杯砖,其中抗炉渣侵蚀性和耐压强度更好。塑性相缸玉砖除微气孔指标较差外,其他性能都较好,是目前应用最多的一种,刚玉莫来石砖由于抗碱性和抗炉渣侵蚀性很差,所以不适合用于炉缸部位,但用于陶瓷杯底仍是使用的。
除炭砖品种外,还要重视碳素捣打料和泥浆的选择。如果采用导热系数很低的碳素捣打料,即使炭砖导热系数很高,但由于炭捣料是绝热层,因而散热仍然不畅,炉缸炉底温度必然很高,影响强化冷却的效果。
对于炭砖,主要研究其抗氧化性、铁水渗透性、铁水溶蚀性、导热率、气孔分布特性、抗碱性;对硅铝质耐火材料,主要研究其抗渣性、抗碱性、气孔分布特性等指标。炭砖有以下几种类型:
(1)微孔炭砖。普通微孔炭砖中,日本的BC__7S和法国的AM—102炭砖已很接近,很多高炉的使用效果较好,例如武钢的高炉使用国内的普通微孔炭砖。
(2)超微孔炭砖。以日本的BC-8SR和德国的7RDN为代表,人们称之为超微孔炭砖。其主要特点是导热系数较高,空容积率大于85%,其他性能也保持优良。
(3)模压小炭砖。以美国NMA、NMD热模压小炭砖为代表的国际产品在我国应用也比较多,使用效果较好。武钢技术中心和国内某耐火材料厂合作进行了模压小炭砖的研制,以电煅无烟煤为原料,以酚醛树脂为结合剂,用磨擦压砖机成型,经高温烧成,生产模压小炭砖,其产品性能以优于美国。
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