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隨(sui)著高(gao)爐(lu)冶煉(lian)的(de)(de)(de)(de)技術的(de)(de)(de)(de)不斷提高(gao)，對(dui)耐(nai)(nai)(nai)火材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)也更(geng)高(gao)，研究高(gao)爐(lu)耐(nai)(nai)(nai)火材(cai)(cai)料是(shi)否易破(po)損的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)越來(lai)越高(gao)，高(gao)爐(lu)耐(nai)(nai)(nai)火材(cai)(cai)料也應(ying)(ying)該滿足高(gao)爐(lu)冶煉(lian)的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)。高(gao)爐(lu)設計選擇耐(nai)(nai)(nai)火材(cai)(cai)料時應(ying)(ying)重在結(jie)構合理、選材(cai)(cai)適(shi)(shi)當、配置優化。高(gao)爐(lu)各(ge)部(bu)(bu)位(wei)耐(nai)(nai)(nai)材(cai)(cai)內襯(chen)應(ying)(ying)與各(ge)部(bu)(bu)位(wei)的(de)(de)(de)(de)熱(re)流強(qiang)度相適(shi)(shi)應(ying)(ying)，以保持強(qiang)熱(re)流的(de)(de)(de)(de)沖(chong)擊下內襯(chen)的(de)(de)(de)(de)整體性和穩定(ding)性，高(gao)爐(lu)各(ge)部(bu)(bu)位(wei)耐(nai)(nai)(nai)材(cai)(cai)內襯(chen)應(ying)(ying)與各(ge)部(bu)(bu)位(wei)的(de)(de)(de)(de)侵蝕破(po)損機理，即爐(lu)料的(de)(de)(de)(de)磨損、煤氣的(de)(de)(de)(de)沖(chong)刷(shua)、堿金屬的(de)(de)(de)(de)侵蝕、渣鐵水的(de)(de)(de)(de)熔蝕等相適(shi)(shi)應(ying)(ying)，緩(huan)解內襯(chen)破(po)損速度，以達到(dao)高(gao)爐(lu)長壽(shou)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。
1、高爐用耐火材料特點
1.1風(feng)口(kou)組合磚
高爐用(yong)風口組合磚， 必須(xu)要關(guan)注耐火材(cai)料的砌筑質量以及實物質量。某鋼(gang)鐵廠高爐風口組合磚采用過自結(jie)合SiC 磚(zhuan)、硅線石磚(zhuan)和D級大型組合磚，其4號高爐(lu)、2號高(gao)爐(第二代)使用的硅(gui)線石磚抗剝落(luo)性不理(li)想，1號高爐(第三代)使(shi)用的自結合SiC磚的抗(kang)堿性(xing)和抗(kang)渣侵蝕性(xing)都優于(yu)前者， 3號高(gao)爐使用的(de)是D級大型(xing)組合磚。風口組合磚的性能如(ru)表1所示。
1.2爐身耐火材料
隨著時(shi)代不斷變化，冶金技術(shu)不斷提高(gao)，某鋼鐵廠(chang)高(gao)爐設計時(shi)對爐體耐材的選擇發(fa)生(sheng)了較大變化，3號高爐(lu)在爐(lu)體(ti)耐材(cai)配置上(shang)爐(lu)體(ti)冷卻壁的鑲磚主要為(wei)碳(tan)化(hua)硅結合氮化(hua)硅磚， 耐磨性能較好； 爐(lu)體(ti)采(cai)用(yong)了耐磨的賽龍SIC磚、4號(hao)高爐、2號高爐(第二代)及1號高爐(第(di)三代)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)體使用(yong)導熱(re)性(xing)能良(liang)好(hao)的(de)(de)石墨磚(zhuan)和(he)碳(tan)化硅(gui)(gui)相結(jie)合，爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)腹(fu)至(zhi)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)身中下(xia)部(bu)內襯(chen)，該(gai)部(bu)位工(gong)作(zuo)條件惡(e)(e)劣，但銅(tong)冷(leng)(leng)卻壁以(yi)其優異的(de)(de)導熱(re)性(xing)能在(zai)熱(re)面(mian)上(shang)(shang)形成穩(wen)固的(de)(de)渣皮，較(jiao)好(hao)地保護冷(leng)(leng)卻設備。因此，設計在(zai)銅(tong)冷(leng)(leng)卻壁熱(re)面(mian)滿鑲導熱(re)性(xing)較(jiao)高的(de)(de)氮(dan)(dan)化硅(gui)(gui)結(jie)合碳(tan)化硅(gui)(gui)磚(zhuan)，爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)腹(fu)部(bu)位內襯(chen)承(cheng)受著化學侵(qin)蝕、沖(chong)刷、熱(re)震，其工(gong)作(zuo)條件惡(e)(e)劣，對高爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)壽命(ming)影響較(jiao)大。設計在(zai)該(gai)區域采用(yong)耐磨性(xing)能和(he)抗渣堿侵(qin)蝕能力良(liang)好(hao)的(de)(de)氮(dan)(dan)化硅(gui)(gui)結(jie)合碳(tan)化硅(gui)(gui)磚(zhuan)。爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)身中上(shang)(shang)部(bu)內襯(chen)主要(yao)受爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)料(liao)和(he)煤氣流的(de)(de)沖(chong)刷及堿金屬沉積產(chan)生的(de)(de)化學侵(qin)蝕，工(gong)作(zuo)條件優于爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)腹(fu)和(he)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)身下(xia)部(bu)。某鋼鐵廠高爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)身部(bu)采用(yong)過(guo) 剛玉磚(zhuan)、Sialon結(jie)合剛玉磚、鑲嵌(qian)SiC磚的冷(leng)卻壁、Sialon結合SiC磚、Si3N 4結合SiC磚、石墨磚等(deng)。
1.3鐵口組合(he)磚
某鋼鐵廠目前生產中(zhong)的4座高爐鐵口(kou)組合(he)磚(zhuan)(zhuan)采用的(de)是熱壓小塊碳磚(zhuan)(zhuan)，所不同的(de)是3號高(gao)爐和(he)1號高爐(第(di)三代)出鐵口孔(kong)道由(you)熱壓(ya)小碳磚直接砌筑(zhu)而成，4，2號高(gao)爐出鐵口(kou)孔道(dao)由熱(re)壓(ya)小碳(tan)磚(zhuan)砌筑后鉆孔而成(cheng)。熱(re)壓(ya)小塊(kuai)碳(tan)磚(zhuan)，除抗氧化性(xing)稍差外， 其耐堿性(xing)、抗剝(bo)落性(xing)等均(jun)較好。某鋼鐵廠(chang)高(gao)爐鐵口(kou)組(zu)合磚(zhuan)曾經采用過硅線石(shi)磚(zhuan)、AI2O 3-SiC-C磚(zhuan)、大(da)塊超微孔炭BC-8SR磚和熱(re)壓小塊(kuai)碳磚NMD的理(li)化性能見表2。
1.4爐底爐缸耐材
對于(yu)(yu)爐缸(gang)爐底易受鐵(tie)水(shui)、鋅和堿(jian)的(de)滲透(tou)，最重要的(de)是選擇氣(qi)孔(kong)(kong)細微的(de)耐火磚(zhuan)。由于(yu)(yu)通常所用碳磚(zhuan)的(de)氣(qi)孔(kong)(kong)孔(kong)(kong)徑較大(da)，鐵(tie)水(shui)滲透(tou)甚為(wei)嚴(yan)重。微孔(kong)(kong)碳磚(zhuan)氣(qi)孔(kong)(kong)的(de)平(ping)均直徑由原(yuan)來一般碳磚(zhuan)的(de)4~5pm降到0.3um，降到0.05pm即稱超微孔碳(tan)磚，其機(ji)械強(qiang)度、抗鐵水性能、高溫性能隨之提高。表(biao)4比(bi)較了普通碳(tan)(tan)磚和微孔碳(tan)(tan)磚的(de)性能(neng)。某(mou)鋼(gang)鐵(tie)廠爐(lu)底爐(lu)缸結構(gou)有日本NDK的大塊碳磚結構、美國UCAR的大碳塊加熱壓小碳磚結構和法國SAVOIE的陶瓷(ci)杯(bei)加(jia)日本NDK大(da)碳塊結構(gou)以及德國SGL大碳(tan)磚加美國UCAR熱(re)壓(ya)小碳(tan)磚(zhuan)結構。隨(sui)著(zhu)高(gao)爐冶煉技術發展， 某鋼鐵廠高(gao)爐設(she)計(ji)時對爐缸(gang)耐材的選擇發生了較大(da)變化(hua)，高(gao)爐爐底(di)采用(yong)了陶瓷墊、石墨碳(tan)磚(zhuan)結合大(da)塊(kuai)碳(tan)磚(zhuan)，爐缸(gang)側(ce)壁為熱(re)壓(ya)小塊(kuai)碳(tan)磚(zhuan)。熱(re)壓(ya)小塊(kuai)碳(tan)磚(zhuan)可以利用(yong)磚(zhuan)縫膠泥吸收耐火磚(zhuan)的高(gao)溫熱(re)膨(peng)脹(zhang)，從而(er)減小磚(zhuan)的高(gao)溫熱(re)應力。
高爐維護用耐火材料主要是噴涂料、灌漿料和硬質壓入料等不定形耐火材料。
表(biao)3普通碳磚和微孔碳磚的性能比較
2.1噴涂料
隨(sui)著耐(nai)材技(ji)(ji)術(shu)(shu)和(he)自動化裝備技(ji)(ji)術(shu)(shu)的進步，現(xian)在可(ke)以(yi)應用(yong)濕法噴涂材料(liao)(liao)及熱態遙控自動噴補(bu)(bu)(bu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，不僅可(ke)以(yi)修補(bu)(bu)(bu)爐(lu)(lu)身內(nei)襯(chen)，而且(qie)可(ke)以(yi)造(zao)襯(chen)，大大延(yan)長高爐(lu)(lu)使用(yong)壽命，二者的結合成為高爐(lu)(lu)噴補(bu)(bu)(bu)先進技(ji)(ji)術(shu)(shu)的發(fa)展趨勢。對露(lu)出的爐(lu)(lu)墻進行(xing)噴補(bu)(bu)(bu)造(zao)襯(chen)一般是在降(jiang)低料(liao)(liao)線(xian)情況(kuang)下，特(te)別適合高爐(lu)(lu)上部無料(liao)(liao)部位與大面積的爐(lu)(lu)墻修補(bu)(bu)(bu)，必要時料(liao)(liao)線(xian)可(ke)降(jiang)至風口以(yi)下，對整個爐(lu)(lu)墻進行(xing)噴補(bu)(bu)(bu)造(zao)襯(chen)。從上世紀80年代起高爐噴(pen)補(bu)(bu)(bu)就在日本(ben)、西歐等企(qi)業廣泛(fan)應用。摩(mo)根、派力固、美(mei)國銘得、美(mei)國美(mei)固美(mei)特、日本(ben)黑崎(qi)等企(qi)業具備先(xian)進的高爐噴(pen)補(bu)(bu)(bu)技術(shu)。高爐噴(pen)補(bu)(bu)(bu)是在冷態還(huan)是在熱態下施工，都有半(ban)干法(fa)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)和濕法(fa)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)兩種。半(ban)干法(fa)噴(pen)補(bu)(bu)(bu)：噴(pen)補(bu)(bu)(bu)料(liao)(骨料、粉料、結合劑、添(tian)加劑)通過高壓空氣送(song)至(zhi)槍口(kou)附近，同時(shi)水也(ye)輸送(song)至(zhi)該處，水與料經過快(kuai)速混合，噴射到需修(xiu)補的高爐(lu)內(nei)襯表面(mian).濕(shi)法(fa)噴(pen)(pen)涂：噴(pen)(pen)補(bu)料(liao)與(yu)水事先在攪(jiao)拌機內(nei)混合好，成(cheng)為可以泵
送的自流料(liao)，再通過(guo)高壓泵、管道等運(yun)送至(zhi)噴(pen)(pen)補槍頭。在(zai)槍頭噴(pen)(pen)出同時(shi)加入液態的促(cu)凝劑，與濕料(liao)迅速混合(he)，噴(pen)(pen)至(zhi)修(xiu)補面。
2.2灌漿(jiang)料
高爐生產以后，爐缸(gang)周圍碳磚逐(zhu)漸(jian)受到侵(qin)蝕，當爐缸(gang)側壁電偶溫度上升或(huo)鐵(tie)口(kou)周圍冒煤氣火大的時候，需要對爐底爐缸(gang)進(jin)行(xing)灌漿(向(xiang)耐(nai)火(huo)磚與爐皮之間(jian)灌漿)。目的是防止爐殼(ke)與耐火磚之間(jian)產生間(jian)隙(xi)，保證良好的導(dao)熱性能(neng)，以便(bian)冷卻發揮效果.壓入(ru)料根據使用的(de)(de)不同部位，結合不同的(de)(de)耐材內(nei)襯，從材質上可(ke)分為(wei)：鋁(lv)硅系、鋁(lv)硅隔熱系、碳(tan)-碳化硅系(xi)、碳質系(xi)，從使用部位分為(wei)爐(lu)身(shen)上部水系(xi)、非(fei)水系(xi)；爐(lu)身(shen)下部至爐(lu)缸處非(fei)水系(xi)。見(jian)表(biao)4.
表4各種壓入料使用部位
2.3硬質壓入料
傳統的壓入維修：一般(ban)選(xuan)用水泥結合的高鋁(lv)質壓入料， 泵側壓力一般(ban)2~3MPa， 爐側壓力(li)一般小于0.5MPa。壓入料施工(gong)體硬化遲緩，高水分蒸發容易炸(zha)裂，材料氣孔率高，強度(du)低，因而壽(shou)命較短。由于(yu)壓入料受到爐(lu)內溫度(du)和壓力設備(bei)的(de)(de)限制， 進行壓入維修的(de)(de)部(bu)(bu)位在高爐(lu)爐(lu)身(shen)中部(bu)(bu)以上全部(bu)(bu)有爐(lu)料的(de)(de)部(bu)(bu)位。硬質壓入維修：機側壓力18.8MPa， 爐側壓力為5MPa， 相當于(yu)普通壓入設備的10倍， 壓(ya)入維修后(hou)使用壽命3個月以上(shang)， 使用(yong)在爐身中下部、爐腰、爐腹(fu)部位有爐料的(de)區域，采(cai)用(yong)復合樹脂為結合劑，強調材料的(de)耐磨性、施工作業性、適當的(de)硬化(hua)時間、擴(kuo)展性和與內襯(chen)良(liang)好的(de)粘(zhan)結性。1992年某鋼鐵廠從日本引進硬質壓入技術，利用高爐定修，對鐵殼紅熱及溫度較高部位(爐(lu)身中下(xia)部)進行(xing)了壓入造襯(chen)作業(ye)。隨(sui)著(zhu)某鋼(gang)鐵廠高爐休風周期的延長(從最初的1個月到(dao)現在(zai)的4個月(yue))，壓(ya)(ya)入(ru)(ru)工(gong)藝也作了一定的(de)(de)改進(jin)，體現在：壓(ya)(ya)入(ru)(ru)設備的(de)(de)改進(jin)，壓(ya)(ya)入(ru)(ru)料的(de)(de)改進(jin)等，硬質(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)入(ru)(ru)造襯技(ji)術，以其簡便、快捷、有效(xiao)的(de)(de)特點，已成為(wei)某鋼鐵廠高(gao)爐(lu)(lu)內襯日常維修最常用(yong)的(de)(de)手段之一。高(gao)爐(lu)(lu)每(mei)次休風時爐(lu)(lu)身開孔，壓(ya)(ya)入(ru)(ru)硬質(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)入(ru)(ru)料。某鋼鐵廠的(de)(de)硬質(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)入(ru)(ru)技(ji)術，不(bu)僅(jin)適(shi)用(yong)冷(leng)(leng)卻板式(shi)(shi)高(gao)爐(lu)(lu)，而且經(jing)過(guo)近幾年的(de)(de)努(nu)力，已經(jing)可(ke)以適(shi)用(yong)于冷(leng)(leng)卻壁(bi)式(shi)(shi)高(gao)爐(lu)(lu)，并結合微(wei)型冷(leng)(leng)卻器技(ji)術的(de)(de)應用(yong)，大(da)大(da)提高(gao)了硬質(zhi)(zhi)壓(ya)(ya)入(ru)(ru)造襯技(ji)術的(de)(de)適(shi)用(yong)范圍及(ji)造襯效(xiao)果。
3、結語(yu)
高(gao)爐(lu)耐火(huo)材料(liao)的改進，目的是高(gao)爐(lu)壽命更(geng)長(chang)、更(geng)安(an)全、無(wu)事(shi)故。高(gao)爐(lu)耐火(huo)材料(liao)的選擇是與高(gao)爐(lu)爐(lu)底(di)、爐(lu)缸和(he)爐(lu)身各部位的冷卻系統相一致的。
