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    耐材行業資訊

    高爐爐基材料及爐前耐火材料介紹

    編輯:耐火磚???瀏覽:???時間:2020-10-17


     
    高爐是用鋼板作爐殼,底部由爐基進行加固和支撐,今天為大家介紹一下高爐爐基材料及爐前耐火材料,下面請看詳細介紹。
    高爐殼內砌耐火磚內襯,高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。
    高爐基礎由埋在地下的鋼筋混凝土基座和露出地面的耐火混凝土等耐火材料基墩兩部分組成。它的作用是將所承受的力均勻地傳給地層。
    1爐基的負荷及對爐基的要求1.1爐基的負荷經常影響高爐基礎強度的負荷有:靜負荷、動負荷、熱應力的作用,其中溫度造成的熱應力作用影響大:(1)靜負荷。高爐基礎承受的靜負荷約為高爐有效容積的13~15倍。它包括高爐內部的爐料、渣和鐵,耐火材料砌體、爐基,金屬構筑物,冷卻水及冷卻設備,附屬設備(爐頂裝料設備、煤氣導出管、熱風圍管、各層平臺、走梯)等,還有爐前建筑物、斜橋、料車卷揚機等,此外還有風、雪造成的活荷重。上述荷重中有的是對稱的,有的是不對稱的。不對稱的荷重是引起力矩的因素,可能產生不均勻下沉。(2)動負荷。高爐生產中,常有崩料、人工坐料、煤氣爆炸等引起的動負荷。(3)熱負荷。即高溫造成的熱應力。由于爐缸內貯存著高溫渣鐵水使爐基的溫度里高外低、上高下低,而產生熱應力;另外,爐基材料本身受熱時也會損壞。
    1.2對爐基的要求(1)高爐基礎應能把全部荷載傳給地基而不發生過度沉陷,特別是不均勻下沉。(2)高爐基礎本身要有足夠的強度和耐熱性。(3)結構簡單,造價低。2高爐爐基的構造高爐基礎其結構由耐熱混凝土基墩和鋼筋混凝土基座兩部分組成。高爐爐底和基座之間為耐熱混凝土基墩,起隔熱和傳力的作用,形狀為圓柱體,其直徑與爐底相同,都包于爐殼之內,其高度不小于其直徑的四分之一。
    基墩材料一般用硅酸鹽水泥耐火混凝土,它采用硅酸鹽水泥做膠結料,黏土熟料粉、廢耐火磚粉做摻和料,用粘土熟料、廢耐火粘土磚粉做骨料,整體澆灌而成。其高使用溫度為1000~1200℃。在其周圍砌一圈345mm厚的耐火磚,再外層即為爐殼,在爐殼與耐火磚之間留l00mm寬的縫隙,內填鉻碳質填料。為了防止基墩周圍開裂和保證有足夠的強度,整體基墩應配以環行鋼筋。基座是爐基的承重部位,其水平截面以圓形好,可使溫度均勻分布減少熱應力。但為了施工方便,常以多邊形(如八邊形、十六邊形)代替,基座上表面的圓面積應能放置下基墩和支柱,而其下表面的面積應保證地基的承載力不超過地層耐壓力的允許值。由基座上表畫過渡到其下表面,截面逐漸加大,其傾斜角一般為25℃左右。在基墩和基座之間,由于上下處于不同的溫度條件,為避免熱應力的影響,故二者之間留有膨脹縫,其內填以特殊的填料。如純石英砂和白色耐火黏土(高嶺土)等調制的硬質塑性砂漿,抹平后再撒上10mm厚的石墨粉。在基墩下端與基座相接處有爐殼氣封結構,以避免爐內煤氣的逸出和爐外冷卻水的流入。煤氣封板與爐殼之間的間隙為100~150mn。.內填炭素填料。基座的上表面抹上砂漿泄水坡,以利排水。3高爐地基處理高爐基礎好建筑在天然的地面巖石上,或者在允許承壓為0.2--0.5MPa的沖擊土壤上。當土壤的承載壓力低于設計要求時,需要進行地基處理。地基處理的方法有加墊層、打樁、沉箱法等。基座的埋置深度應使基座底面在冰凍線以下0.1~0.25m。基礎的下端打入地下約20~40m達到支持層。
     
    高爐爐前用耐火材料
    1 對爐前常用耐火泥料的要求
    爐前常用的各種泥料都不同程度地工作在高溫和渣、鐵的侵蝕與沖刷的環境下,高爐要確保高冶強下按時出凈渣、鐵,維護好鐵口和渣溝、鐵溝,首先應提高各種泥料的質量。對它們的質量要求主要是:
    (1)具有較高的耐火度(指耐高溫而不熔化的性能)應大于1580℃。
    (2)常溫下有一定的可塑性,高溫下具有一定的強度。
    (3)具有受熱后迅速干燥的能力,干燥后收縮小,體積穩定,不開裂。
    (4)抗熔渣的化學侵蝕性能好。
    (5)耐氧化,不粘渣鐵,易于清理。
    (6)耐急冷急熱而不被破壞的性能好。
    用于不同工作場合的泥料,對它的質量要求也有一定的區別。例如,對炮泥的要求中,可塑性要大些,而泥套泥則可塑性要小些,所以不僅任何單一的耐火泥料難以同時滿足不同的要求,而且各種泥料的配方也都是不相同的。
    2 炮泥中各種原料的作用和性能
    2.1 黏土
    黏土能增加泥料中的可塑性和高溫下的結構強度,但它的主要缺點是水分不能迅速蒸發,干燥后收縮又大,易產生裂紋。因此,配用量不宜過多。生產中要求采用軟質或半軟質黏土,雜質少(<4%),常溫可塑性和黏接性好因黏土中的Fe2O3、SiO2會與渣中的CaO、Mgo作用產生低熔點的物質,經渣鐵流的沖刷,會造成鐵口變大,跑大流等事故。所以黏土中的Fe2O3、SiO2含量應小于55%。
    2.2 熟料
    熟料在泥料中用作骨料,能減少體積收縮,提高耐火泥料的致密度和強度,改善其熱穩定性。但其可塑性較差。
    熟料的來源有經粉碎后的耐火磚和經煅燒后再粉碎的硬質黏土,質量以后者為優。高爐生產要求熟料中的雜質小于4%,并不得混入石灰石。
    2.3 瀝青
    瀝青軟化時可增加泥料的塑性,高溫熔化時起黏接劑的作用,揮發分逸出后殘余炭素結焦,可將配方中的各種散料粒膠接在一起,并具有一定的強度。瀝青在揮發時還會造成許多細小的孔隙,可促使炮泥中的水分蒸發。但若量過多,會受熱熔化,造成事故。
    由于高溫瀝青質量好,但產量少,炮泥配方中多采用中溫瀝青。
    2.4 焦粉
    焦粉具有較高的抗渣性和耐火度,并具有良好的透氣性,使泥料中的水分能較快地蒸發。缺點是可塑性較差,所以配量不可過多。否則會造成打泥困難,因高溫強度差,膠結性差,經不住鐵流的沖刷,新打入的泥不能與原泥套膠接在一起,容易斷裂和脫落,造成鐵口過淺。焦粉是用焦丁粉碎而成的,粒度要細而均勻,不要采用篩下的雜質和灰分較多的焦粉。
    2.5 剛玉和碳化硅
    剛玉和碳化硅都具有較高的軟化溫度,質密,高溫強度好,耐磨性高,抗渣能力強。缺點是可塑性差,所以使用時粒度要細,否則會影響堵口泥的機械強度。
    2.6 絹云母
    絹云母具有中低溫強度好,干燥迅速,燒結性能好的特點。配入炮泥中,有利于提高鐵口孔道中的低溫強度,且堵口后干得快。
    3 炮泥的質量要求
    3.1 炮泥理化性能
    炮泥理化性能要求如下:
    (1)良好的塑性。炮泥能比較容易地從泥炮中推入鐵口,填滿鐵口通道,并具有足夠的密度。
    (2)具有快干、速硬性,在較短時間內能硬化并具有較高的強度,堵口后泥炮能很快退回。
    (3)開口性能好,開口機鉆頭較容易鉆入,不致消耗過多的鉆頭和氧氣等。
    (4)耐高溫渣鐵的沖刷和侵蝕性好。出鐵過程中鐵口孔徑不擴大,鐵流穩定。
    (5)良好的體積穩定性,炮泥在鐵口中隨溫度升高體積變化小,中間不斷裂,密封性好。
    (6)適宜的氣孔率,使炮泥具有足夠的透氣性,有利于炮泥中揮發分的外逸。
    (7)不污染環境及對周圍砌體(炭磚)保持穩定狀態。
    3.2 炮泥的使用和管理
    A 炮泥使用中的問題
    小型高爐堵口一般使用有水炮泥,大中型高爐堵口使用無水炮泥。大中型高爐或事故情況,出鐵不正常時,也可以短時間使用無水炮泥。
    B 炮泥的管理
    炮泥的管理要求:
    (1)炮泥在使用和配料過程中,防止渣、鐵等異物混入。根據使用中功能的變化進行組成的調整。
    (2)無水炮泥用聚乙烯塑料袋包裝。
    (3)有水炮泥應裝在專門的容器內。在貯存、運輸及使用過程中,力求做好夏季防干和冬季的防凍工作。
    (4)鐵口泥消耗由高爐基本操作條件決定。另外,可通過改進炮泥質量以及打開鐵口裝置的變化、強化爐前操作、使用插棒法開鐵口,通過延長出鐵時間,減少每日出鐵次數,可降低泥料消耗。一般情況下炮泥單耗為0.5~0.8kg/h。
    (5)當有水炮泥與無水炮泥相互轉換使用時,應先將泥缸中的殘余炮泥除去,不得混用。
    C 炮泥質量檢測
    a 原料化學分析和粒度組成
    化學分析的主要項目包括Al2O3、SiO2、SiC、C等的質量分數。粒度組成的主要項目包括:3.0 mm、2.3 mm、1.0 mm、0.21 mm、0.088(0.074)mm及<0.043 mm的質量百分率。
    b 原料耐壓強度、抗折強度及線變化率檢測方法
    以總壓力12.5 MPa,均勻加壓于40 mm&times;40 mm&times;160 mm試樣。置于耐火匣缽內,然后放在電爐內(還原性氣氛)升溫到1400℃,2h保溫,再自然冷卻到200℃出爐,進行耐壓、抗折和線變化率測定。此外,也進行體積密度與氣孔率測定。
    c 塑性值的測定方法
    取新碾制的炮泥500 g,待其溫度在50℃時制成直徑70 mm圓柱試樣,置于壓杯內,杯下有排泥孔。當杯內活塞向下勻速運動時,杯內炮泥逐漸受壓,從杯底排出,此時的壓力值即為炮泥的推入壓力,該值稱為塑性值,又稱為馬夏值。該值小說明炮泥塑性好,否則相反。
    高爐焦油炮泥的塑性值應根據高爐容積的大小以及開口機的形式選擇不同的數值。對于埋棒式開口機,焦油炮泥的塑性值50℃時0.65~O.75 MPa為佳;有水炮泥塑性值時約為0.4 MPa。塑性值過低,炮泥嚴重變形;塑性值過高,則表現為泥炮打泥困難。
    4 鐵溝料
    高爐出鐵溝襯在周期性鐵水和熔渣的作用下,使用條件十分苛刻,必須滿足如下性能要求:
    (1)有優良的抗高溫耐磨和渣鐵沖刷性。
    (2)耐熔渣侵蝕性和防氧化能力強。
    (3)重燒體積變化小,耐急冷急熱性強,不產生裂紋。
    (4)搗打料具有一定的塑性。澆注料的初、終凝時間適當,確保較好的施工性。
    (5)舊材料與新材料膠結性好,不粘渣鐵。
    (6)快干性好,快速烘烤而不出現裂紋和炸裂。
    (7)施工中不產生有害氣體,不污染環境。
     
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