高炉炼铁热风炉用耐火砖

热风炉是高炉炼铁生产中的主要设施之一，随着高炉大型化，原燃料质量的改善喷吹技术的发展，高炉操作水平的提高，需求的风温更高，对热风炉的总要求是：实现高风温和长寿。为此在设计中必须选择合理的热风炉结构形式和砌筑热风炉的耐火材料，河南耐火材料厂结合设计实践体会对热风炉用耐火砖和隔热砖的选择作一探讨。
1热风炉用耐火砖的性能。
热风炉使用的耐火砖有：粘土砖、硅砖和高铝质耐火砖(包括莫来石砖、硅线石砖、红柱石砖、蓝晶石砖和茧青石砖)。热风炉对耐火砖的总要求是：蠕变率小，高温强度好,具有良好的抗热震性。热风炉用格子砖除上述要求外，还应有较大热容量，我们在进行热风炉设计时，为了能够做到合理选择耐火砖，首先必须了解它们的性能。因为准确的耐火材料特性参数是保证设计正确可靠的基础。
1.1硅砖
硅砖的蠕变率低，在高温下长期使用体积比较稳定，但硅砖中的鳞石英、方石英和残余石英在低温下因晶型变化，体积有较大变化(膨胀)，因此在低温下的热稳定性很差。使用过程中，在以下要缓慢加热å或冷却,尽免产生裂纹,所以不宜在80C以下有温度急变的部位使用。由于其价格比较便宜,被广泛地用在热风炉的拱顶、连络管、燃烧室和蓄热室上部高温区及格子砖上部高温区。应当指出,由于硅砖的若干特性,在设计、制造、施工和生产各环节上均有严格要求,所以,使用硅砖应十分谨慎。在大型(直径≥8m)、风温较高的热风炉高温区宜采用硅砖,而中小型(直径<8m)的热风炉则不宜采用。
1.2粘土砖
粘土砖的耐火度、荷重软化点和蠕变温度均较低,热震稳定性强。广泛用于热风炉内温度低于1000°C的低温区,高密度且碱金属含量低的粘土砖还可以作为陶瓷燃烧器下部用砖。
1.3高铝耐火砖
(1)热风炉用高铝砖
高铝砖质地致密、坚硬,比重大,机械强度高,有良好的耐磨性和导热性,在高温下体积稳定,蠕变率小,宜用于热风炉的高、中温区。若用于拱顶,要求蠕变率小和体积稳定性很高;用作格子砖,则要有足够的热稳定性和很高的体积稳定性;用于燃烧室下部,要求有良好的热稳定性。日本和德国生产的热风炉用优质高铝砖适宜在大型高温热风炉上使用。我国热风炉高铝砖的性能见GB2992一2012标准的有关规定。但是,该标准没有蠕变率指标,因此,在设计和汀货时,应增加蠕变率指标。现在我国的耐火材料厂家用高铝矾土熟料加粘土就可制造出蠕变温度为1205一1305°C的(蠕变率<1%)低蠕变高铝砖,此种砖适用于热风炉中温(100一120°C)区域。
(2)莫来石砖。莫来石砖系用莫来石为主要原料制成的低蠕变砖,具有密度大、高温结构强度高、蠕变率低、热膨胀率小、抗化学侵蚀性强和抗热震等优点,可砌筑在热风炉拱顶及燃烧室的中、上部,还可作陶瓷燃烧器用砖。但它的价格昂贵,应慎用,宜用于大型(直径)sm)、高温()120℃)热风炉拱顶、燃烧室中、上部及热风出口组合砖。
(3)硅线石砖、红柱石耐火砖和蓝晶石砖。硅线石砖系用高铝矾土熟料加入部分硅线石矿
制成的低蠕变砖。红柱石系用红柱石矿等原料制成的低蠕变砖。蓝晶石砖系高铝矾土熟料加蓝晶石矿制成的低蠕变砖。硅线石砖和红柱石砖的耐火度和荷重软化温度高,具有良好的高温稳定性和抗热震性。它们可用于砌筑热风炉拱顶、燃烧室、蓄热室上部和格子砖上部以及陶瓷燃烧器、混合室(或混风管)的冷风入口处。蓝晶石砖的耐火度和荷重软化温度高,蠕变率低,其价格比莫来石砖、硅线石砖和红柱石砖便宜,很适用于中小型(直径<8m)、风温较高(1100一1150°C)的热风炉高温区域。
侵蚀性强和抗热震等优点,可砌筑在热风炉拱顶及燃烧室的中、上部,还可作陶瓷燃烧器用砖。但它的价格昂贵,应慎用,宜用于大型(直径)8m)、高温()120°C)热风炉拱顶、燃烧室中、上部及热风出口组合砖。我国现在已能按照国外的先进标准制造出大型高温热风炉所需要的莫来石砖,不需进口。
(3)硅线石砖、红柱石砖和蓝晶石砖。硅线石砖系用高铝矾土熟料加入部分硅线石矿制成的低蠕变砖。红柱石砖系用红柱石矿等原料制成的低蠕变砖。蓝晶石砖系高铝矾土熟料加蓝晶石矿制成的低蠕变砖。硅线石砖和红柱石砖的耐火度和荷重软化温度高,具有良好的高温稳定性和抗热震性。它们可用于砌筑热风炉拱顶、燃烧室、蓄热室上部和格子砖上部以及陶瓷燃烧器、混合室(或混风管)的冷风入口处。蓝晶石砖的耐火度和荷重软化温度高,蠕变率低,其价格比莫来石砖、硅线石砖和红柱石砖便宜,很适用于中小型
(直径<8m)、风温较高(1100一1150°C)的热风炉高温区域。
(4)董青石砖是含有董青石成分的高铝砖。它的热膨胀率低,抗热震性能好,适宜作为陶瓷燃烧器上部用砖。
2热风炉用隔热砖的性能
2.1轻质硅砖
轻质硅砖的耐火度、耐压强度、抗渣性、抗侵蚀性及导热能力等都不如硅质耐火砖,应砌筑在硅质耐火砖的背面,作隔热层用。
2.2硅藻土砖
硅藻土砖是用硅藻土为原料制成的轻质耐火材料,它有很好的隔热性能,可砌筑在粘土砖的背面作隔热层。我国硅藻土砖的性能指标详见GB9396一83标准的有关规定。
2.3轻质粘土砖
轻质粘土砖属于气孔类轻质保温材料,砌筑在粘土砖或轻质高铝砖的背面,可作隔热层用。
2.4轻质高铝砖
轻质高铝砖是良好的隔热材料,可用于砌在高铝质耐火砖或轻质硅砖的背面。
3热风炉用耐火砖与隔热砖的选用方案
为了使热风炉实现高风温和长寿的目的,必须合理选择砌筑热风炉的耐火材料。耐火材料种类的选择主要根据设计热风温度和热风炉的尺寸大小来决定,此外,还应考虑耐火砖的价格因素。根据设计实践,笔者认为可按下述方案选择热风炉用耐火砖和隔热砖。
(1)大型高炉热风炉(直径≥8m,风温1200℃):拱顶、燃烧室上部、蓄热室上部和格子砖上部用硅砖;在紧接硅砖的拱顶部分和燃烧室中部(高温区)用莫来石砖;在紧接硅砖的蓄热室和格子砖的中、高温区以及燃烧器顶面以上的燃烧室下部区域用红柱石砖或硅线石砖;炉蓖子以上巧层格子砖宜用红柱石砖或硅线石砖;温度低于1000℃的低温区用粘土砖。
(2)大型高炉热风炉(直径≥8m,风温1150℃):拱顶、燃烧室上部、蓄热室上部和格子砖上部用硅砖。在紧接硅砖的拱顶部分、燃烧室中部、蓄热室和格子砖的中、高温区及燃烧器顶面以上的燃烧室下部区域用红柱石砖或硅线石砖;炉蓖子以上15层格子砖亦宜用红柱石砖或硅线石砖;温度低于1000℃的低温区用粘土砖。
(3)中小型高炉热风炉(直径＜8m,风温1100一1150℃:拱顶、燃烧室中、上部、蓄热室和格子砖上部用蓝晶石砖。燃烧器顶面以上的燃烧室下部区域用红柱石砖。温度低于100℃的低温区(包括格子砖)用粘土砖。
(4)陶瓷燃烧器:上部用茧青石砖或红柱石砖,下部用碱金属含量低的致密粘土砖。
(5)隔热砖的选择:热风炉用隔热砖的种类根据工作层所砌耐火砖的种类决定。当工作层用硅砖砌筑时,硅砖背面应砌轻质硅砖。当工作层用高铝质耐火砖砌筑时,耐火砖背面应砌轻质高铝砖。当工作层用粘土砖砌筑时,粘土砖背面应砌轻质粘土砖或硅藻土砖。