高爐耐火磚

　　高爐用耐火磚主要有黏土磚、高鋁磚、剛玉磚等。

　　黏土磚和高鋁磚具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性和抗渣性均好，成本較低，普遍用于高爐的各個(gè)部位。高爐用黏土磚和高鋁磚要求具備如下性能：

　　(1) 化學(xué)成分中氧化鋁含量高而氧化鐵含量低。氧化鋁含量高保證黏土質(zhì)耐火材料具備較高耐火度;由于氧化鐵與一氧化碳相互作用生成海綿鐵和石墨碳沉積，劣化襯料組織而破壞爐襯，為此標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)有嚴(yán)格要求。

　　(2) 耐火度和荷重軟化要求高。

　　(3) 重?zé)湛s率要小。它是表征材料升到高溫后產(chǎn)生裂紋可能性的大小。

　　(4) 氣孔率要低，可抑制石墨和鋅沉積磚襯中，延長(zhǎng)其使用壽命。

　　爐冶煉是高溫下復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，爐襯被破壞到一定程度，需要中修或大修，停爐大修是高爐一代壽命的終止。爐襯破壞機(jī)理歸納為如下幾方面：

　　1、高溫渣鐵的滲透與侵蝕

　　在爐腰及爐腹部位形成熔融的鐵渣，向下流動(dòng)進(jìn)入爐缸，渣中的FeO、 MnO、CaO與磚中的SiO2相互作用，形成低熔點(diǎn)的化合物，使得磚襯表面軟熔。爐腹部位特別嚴(yán)重，開(kāi)爐不久就被侵蝕完畢，僅靠冷卻壁上渣皮在工作。

　　液態(tài)鐵、重金屬及堿金屬的滲透，是爐缸爐底周?chē)茡p的主要原因，鐵水沿砌體縫隙和氣孔滲透到砌體內(nèi)部凝固并析出石墨，體積膨脹，進(jìn)而擴(kuò)大裂縫使磚襯脫落或漂浮。

　　2、 高溫和熱震破損

　　冶煉過(guò)程中，爐內(nèi)溫度經(jīng)常波動(dòng)。當(dāng)溫度梯度產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過(guò)磚襯的限，磚就開(kāi)裂。實(shí)踐表明，爐體中下部磚襯就有裂紋并產(chǎn)生脫落。一般熱應(yīng)力使得磚襯內(nèi)平行于工作表面的50~ 100 mm深處產(chǎn)生裂紋，裂紋相互貫穿后出現(xiàn)大面積脫落。

　　3、爐料和煤氣流的摩擦沖刷及煤氣炭素沉積的破壞作用

　　高爐內(nèi)煤氣實(shí)際流速可達(dá)到15?20 m/s，且攜帶大粉塵，上升煤氣流對(duì)爐襯產(chǎn)生巨大沖刷磨損作用。爐腰部位折角處磨損尤為嚴(yán)重。爐身中上部爐料較為堅(jiān)硬，具有棱角，下降爐料的摩擦是磚襯破壞的重要原因。上升的煤氣中含有25%左右的CO，進(jìn)人磚襯氣孔和裂縫中的CO在400?800℃分解產(chǎn)生炭素沉積，與耐火材料中的Fe2O3作用，使之還原為單質(zhì)Fe，而單質(zhì)Fe是CO分解的催化劑，加速炭素的沉積。隨著沉積碳所發(fā)生的晶型轉(zhuǎn)變而附帶產(chǎn)生的體積變化，磚襯組織松弛，強(qiáng)度下降，以至龜裂破壞。該破壞作用在爐襯的爐腰和爐身中下部較為嚴(yán)重。

　　4、堿金屬和其他有害元素的破壞作用

　　爐料中的堿金屬和鋅，在高溫作用下沉積到爐料上再循環(huán)，部分沉積在爐襯上，其余隨爐氣被排出。這些氧化物與爐襯中氧化鋁和氧化硅反應(yīng)形成低熔點(diǎn)的鋁硅酸鹽，使得爐襯軟熔并被沖刷損壞;堿金屬與熾熱的焦炭發(fā)生反應(yīng)，生成氰化物并同水蒸氣和CO2反應(yīng)生成氰化氫。氰化氫滲入磚襯內(nèi)分解產(chǎn)生碳沉積，對(duì)爐襯起破壞作用。

　　綜上所述，高爐內(nèi)任何部位的破壞，都適多種破壞機(jī)理的交替綜合作用的結(jié)果。高爐壽命是爐型設(shè)計(jì)、爐襯結(jié)構(gòu)及材質(zhì)、高爐冷卻設(shè)備與工藝制度、冶煉條件等因素的綜合作用的結(jié)果。