煉鋼系統(tǒng)各設備用耐火材料
(一)高爐:
爐底和爐缸:大量使用碳質耐火材料,如高密度炭塊、微孔炭塊、半石墨化質炭塊、石墨塊等。這些材料高溫下體積穩(wěn)定性好、機械強度高、耐侵蝕性好。此外,也采用陶瓷杯 + 炭磚復合技術,陶瓷杯能起到隔熱和保護炭磚的作用。例如,現代高爐爐缸通常采用這種結構,以延長爐缸壽命。
爐身:大高爐爐身及小高爐爐襯的爐喉、爐身、爐底可使用高爐用粘土磚。這種磚常溫耐壓強度高,能抵抗爐料長期作業(yè)磨損;高溫長期作業(yè)下體積收縮小,有利于爐體保持整體性;顯氣孔率低和Al?O?含量低,可減少碳素在氣孔中的沉積。爐身上部溫度相對較低,也可使用粘土磚;爐身下部、爐腰及爐腹多采用Si?N?結合SiC磚(國內)或SiAlON結合 SiC磚(美國及歐洲國家),它們抗堿侵蝕性好,且具有良好的抗熱震性、耐磨性和高溫體積穩(wěn)定性。
風口:風口耐火材料需承受強氣流沖刷、熱震影響及堿性氣氛侵蝕,常需修補或更換。一般采用與爐缸材質相匹配的鐵口組合磚砌筑,有炭質、半石墨碳 - 碳化硅質、莫來石質、碳化硅質等。
出鐵口:采用與爐缸材質相匹配的鐵口組合磚,如炭質、半石墨碳 - 碳化硅質等。出鐵口工作條件惡劣,要求耐火材料具有良好的抗沖刷和抗侵蝕性能。
(二)轉爐:轉爐主要使用堿性耐火材料,如鎂碳磚。鎂碳磚中MgO含量一般在76% 左右,碳含量在15%,對熔渣侵蝕性小,耐侵蝕、耐剝落性好,特別適用于多爐連澆場合。此外,轉爐在損毀時一般采用耐火噴涂料進行修補,如濺渣護爐技術,可提高爐襯壽命。
(三)電爐:電爐的干式振動料、預制或現澆爐蓋或爐蓋三角區(qū)等部位,可獲得較好使用效果。電爐也常用鎂碳磚等堿性耐火材料,在損毀時同樣采用耐火噴涂料進行修補,方法有手工投補、濕式、干式或火焰噴涂和濺渣護爐等。
(四)鋼包:
永久層:可使用粘土磚,其Al?O?含量一般在30%,價格相對較低,能起到一定的隔熱和支撐作用。
工作層:
高鋁磚:磚中Al?O?含量在50%,用于鋼包工作層,熱穩(wěn)定性較好。
蠟石磚:SiO?含量高,一般在80%以上,比粘土磚的抗侵蝕性和整體性好,且不掛渣,常用于鋼包壁和包底。
鋯英石磚:主要用于鋼包渣線部位,磚中ZrO?含量一般在60%,能抵抗熔渣的侵蝕。
鎂碳磚:是鋼包渣線部位常用的耐火材料,特別適用于多爐連澆場合,耐侵蝕、耐剝落性好。
鋁鎂澆注料:在鋼水作用下,澆注料中的MgO和Al?O?反應生成鋁卵形尖晶石,改善了內襯的抗渣性和抗熱震性,主要用于鋼包體。
鋁鎂碳磚:在鋁鎂澆注料的基礎上發(fā)展而來,使用壽命長。
不燒磚:制作工藝相對簡單,價格較低,具有一定的機械強度和耐侵蝕性,便于施工砌筑,目前用于鋼包的燒成磚材料幾乎都能制成相對應的不燒磚。
(五)中間包:中間包包襯用絕熱板或鎂質類涂料、擋渣堰用莫來石質、鋁鎂質和鎂質耐火澆注料制作,可滿足連續(xù)鑄鋼的技術要求。絕熱板能起到隔熱作用,減少鋼水熱量損失;耐火澆注料制成的擋渣堰可有效阻擋熔渣進入結晶器,提高鋼坯質量。
二、其他附屬設備用耐火材料
(一)熱風爐:熱風爐的球頂可采用整體澆灌的方法,使用耐火澆注料。過去熱風爐球頂使用多種型號耐火磚生產艱難,而整體澆灌更方便。此外,熱風爐也會用到高鋁磚、粘土磚等。高鋁磚荷重軟化溫度高,熱穩(wěn)定性較好;粘土磚抗熱震性良好。
(二)魚雷罐和混鐵爐:有廠家全部使用耐火澆注料,使用效果明顯。耐火澆注料施工方便,整體性好,能滿足魚雷罐和混鐵爐儲存和運輸鐵水的需求。
(三)軋鋼系統(tǒng)加熱爐:使用不同的不定形澆注料貫穿整個爐襯。不定形澆注料能適應加熱爐的復雜形狀和工況,具有良好的隔熱和耐磨性能。
三、不定形耐火材料在鋼廠的應用**:不定形耐火材料在鋼廠應用廣泛,具有施工方便、整體性好等優(yōu)點。
耐火澆注料:是不定形耐火材料的主要品種,生產工藝簡單,機械化程度高,施工簡便,材料利用率高??煞譃橹旅苣突饾沧⒘虾透魺崮突馃⒘?;按結合劑分有水硬性結合、化學結合、凝聚結合耐火澆注料;按耐火骨料分有粘土質骨料、高鋁質骨料、硅質骨料、堿性骨料、特殊骨料和隔熱骨料等。例如,連鑄的中間罐用耐火澆注料堰板預制件安裝,方便快捷。低水泥系列耐火澆注料是新一代耐火材料,具有高密度、低氣孔、高強度、低磨損、耐熱震和抗侵蝕等特點,廣泛應用于煉鐵(高爐出鐵溝)、煉鋼(鋼包)、軋鋼等領域。
耐火噴補料:用于高爐、轉爐、電爐等設備的修補,如高爐的噴涂造襯由以前的水泥結合的噴涂材料提高為硅熔膠結合的方式,雖造價高,但使用周期長,減少了維修麻煩。
耐火搗打料:可用于一些需要搗打施工的部位,如爐底水冷管系埋設在澆注料和炭搗料之間,炭搗料可起到填充和隔熱的作用。
四、耐火纖維在鋼廠的應用:耐火纖維是一種高效絕熱材料,具有輕質、高強度、高耐熱、高絕緣、低導熱等特性。
陶瓷纖維:具有高耐熱性、高強度、高絕緣性能,廣泛用于工業(yè)窯爐、高溫管道、高溫容器等。例如,在鋼廠的一些高溫設備隔熱保溫中可發(fā)揮作用。
硅酸鋁纖維:具有低導熱、高耐熱等特性,廣泛用于高溫隔熱、防火涂料等領域??捎糜阡搹S設備的隔熱層,降低熱損失。
五、其他特殊耐火材料:在特殊場合還會用到一些特殊耐火材料,如高溫氧化物材料(氧化鋁、氧化鑭、氧化鈹、氧化鈣、氧化鋯等)、難熔化合物材料(碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等)、高溫復合材料(金屬陶瓷、高溫無機涂層和纖維增強陶瓷等)。這些材料具有耐高溫、抗腐蝕、抗熱振、耐沖刷等綜合優(yōu)良性能,可滿足鋼廠一些特殊工藝和工況的需求。