高炉热风炉用耐火材料分析课件

热风炉用耐火材料的选择与使用热风炉用耐火材料的选择与使用1、简述n n热风炉是高炉的重要附属设备之一，对热风炉的总要求是：实现高风温和长寿。n n热风炉各部位的工作环境 a、热风炉炉衬和格子砖经常受到急冷急热变化的作用；b、受到碱金属的侵蚀；c、热风炉本身受载荷作用；1、简述热风炉是高炉的重要附属设备之一，对热风炉的总要求是：高炉热风炉用耐火材料分析课件高炉热风炉用耐火材料分析课件n n综上所述，热风炉砌体受：12001350的高温作用；热交换过程中温度的急剧变化的作用；高炉煤气带入灰尘的化学侵蚀作用；燃烧气体的冲刷作用；机械载荷作用等。所以选择耐火材料时的总体要求是：蠕变率小，热容量大，高温强度及热稳定性好，具有良好的抗热震性。综上所述，热风炉砌体受：2、耐火材料的选择n n热风炉用耐火材料的选择主要是由热风温度决定的，当热风温度低于900 时，一般选择黏土砖砌筑，有的使用寿命可达20年；当风温高于900 时，高温部位的炉衬和格子砖则采用高铝砖、莫来石砖、硅线石砖和硅砖等。当然，还要考虑材料的价格等经济因素。2、耐火材料的选择热风炉用耐火材料的选择主要是由热风温度决定n n我国热风炉结构形式除采用传统内燃式外，还采用新我国热风炉结构形式除采用传统内燃式外，还采用新日铁外燃式、顶燃式等，选用的耐火材料也从一般的日铁外燃式、顶燃式等，选用的耐火材料也从一般的高铝砖和黏土砖，到采用高温特性较好的优质高铝砖高铝砖和黏土砖，到采用高温特性较好的优质高铝砖和硅砖，特别是在热风炉高温区必须采用低蠕变耐火和硅砖，特别是在热风炉高温区必须采用低蠕变耐火材料这一观点已为广大设计及生产厂家所接受。随着材料这一观点已为广大设计及生产厂家所接受。随着宝钢宝钢1 1号高炉耐火材料的全套引进以及号高炉耐火材料的全套引进以及2 2、3 3号高炉热风号高炉热风炉耐材的国产化，使我国冶金耐火材料的质量上了一炉耐材的国产化，使我国冶金耐火材料的质量上了一个大的台阶。个大的台阶。n n各地各厂高炉热风炉采用不同的耐火材料，但多数大各地各厂高炉热风炉采用不同的耐火材料，但多数大同小异。但有一个共同点，即在选择耐火材料时必须同小异。但有一个共同点，即在选择耐火材料时必须注意：注意：a a、耐火材料的抗高温荷重蠕变性能；、耐火材料的抗高温荷重蠕变性能；b b、耐火材料的体积稳定性和热膨胀性能；、耐火材料的体积稳定性和热膨胀性能；c c、热风炉的换热效率。、热风炉的换热效率。我国热风炉结构形式除采用传统内燃式外，还采用新日铁外燃式、顶 耐火材料的抗高温蠕变性能耐火材料的抗高温蠕变性能 图中可以看出，硅砖具有图中可以看出，硅砖具有最优越的抗高温蠕变性能，最优越的抗高温蠕变性能，高温蠕变率极小；高温蠕变率极小；其次是高铝砖，包括用高其次是高铝砖，包括用高铝矾土熟料和硅线石类矿铝矾土熟料和硅线石类矿物为原料制造的高铝砖，物为原料制造的高铝砖，它们的抗高温蠕变性能也它们的抗高温蠕变性能也很好，且其组成越接近很好，且其组成越接近莫来石的组成，砖的抗莫来石的组成，砖的抗蠕变性能越好。蠕变性能越好。我国生产的低蠕变制品我国生产的低蠕变制品主要是加入膨胀剂，主要是加入膨胀剂，通过其莫来石化所产生通过其莫来石化所产生的膨胀来抵抗蠕变压缩，的膨胀来抵抗蠕变压缩，即所谓即所谓“以胀抵缩以胀抵缩”。耐火材料的抗高温蠕变性能图中可以看出，硅砖具有我国生硅砖的缺点：体积密度小，蓄热能力差，在硅砖的缺点：体积密度小，蓄热能力差，在600 600 以下时，以下时，易发生晶型转化，破坏整体性。因此各国均规定了硅砖的易发生晶型转化，破坏整体性。因此各国均规定了硅砖的最低使用温度，一般应大于最低使用温度，一般应大于600 600 ，日本则规定要大于，日本则规定要大于800 800 。另外，在低温阶段烘炉时要慎重进行，以保证晶型的缓慢另外，在低温阶段烘炉时要慎重进行，以保证晶型的缓慢转化而不损伤砌体。转化而不损伤砌体。莫来石砖：荷重软化温度和高温蠕变性能与硅砖相似，莫来石砖：荷重软化温度和高温蠕变性能与硅砖相似，而且低温时体积稳定性好，开停炉较方便；单位体积蓄热能而且低温时体积稳定性好，开停炉较方便；单位体积蓄热能力大。但制造能耗高，成本比硅砖高得多。力大。但制造能耗高，成本比硅砖高得多。黏土砖黏土砖硅砖硅砖硅线石砖硅线石砖莫来石砖莫来石砖1 10.850.851.141.141.21.2硅砖的缺点：体积密度小，蓄热能力差，在600 以下时，黏土 耐火材料的体积稳定性和热膨胀性能耐火材料的体积稳定性和热膨胀性能 热风炉的温度发生周热风炉的温度发生周期性的频繁变化，因期性的频繁变化，因此耐火材料应具有良此耐火材料应具有良好的体积稳定性和均好的体积稳定性和均匀的热膨胀，以保证匀的热膨胀，以保证大型耐火砌体结构的大型耐火砌体结构的整体稳定性。整体稳定性。各种热风炉砖的体积稳定性比较各种热风炉砖的体积稳定性比较各种热风炉砖的体积稳定性比较各种热风炉砖的体积稳定性比较砖砖砖砖 种种种种重烧温度重烧温度重烧温度重烧温度 重烧重烧重烧重烧2h2h后的体积变化后的体积变化后的体积变化后的体积变化%硅砖硅砖硅砖硅砖黏土砖，黏土砖，黏土砖，黏土砖，Al2O3 42%Al2O3 42%红柱石砖，红柱石砖，红柱石砖，红柱石砖，Al2O3 50%Al2O3 50%Al2O3 55%Al2O3 55%Al2O3 60%Al2O3 60%高铝矾土砖，高铝矾土砖，高铝矾土砖，高铝矾土砖，Al2O3 70%Al2O3 70%150015001400140015001500150015001500150016001600+0.4+0.4-0.2-0.2+0.2+0.2+0.2+0.2+0.2+0.2+3.3+3.3 耐火材料的体积稳定性和热膨胀性能各种热风炉砖的体积稳定 热风炉的换热效率热风炉的换热效率在操作条件相同的情况下，热风炉的换热效率主要在操作条件相同的情况下，热风炉的换热效率主要取决于耐火材料的取决于耐火材料的蓄热能力，热导率和耐火砖的蓄热能力，热导率和耐火砖的蓄热能力，热导率和耐火砖的蓄热能力，热导率和耐火砖的形状形状形状形状。蓄热能力见图：蓄热能力见图：高铝类耐火材料的蓄热能力比黏土砖和硅砖高。高铝类耐火材料的蓄热能力比黏土砖和硅砖高。耐火材料的导热性影响格子砖在加热和放热过程耐火材料的导热性影响格子砖在加热和放热过程中的热量储存和释放的速度。中的热量储存和释放的速度。AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2体系中体系中AlAl2 2O O3 3含量的增加，材料的热导率含量的增加，材料的热导率随之提高。随之提高。材料的体积密度越高、气孔率越低，其热导率越高。材料的体积密度越高、气孔率越低，其热导率越高。热风炉的热效率还与格子砖的形状有密切关系，单热风炉的热效率还与格子砖的形状有密切关系，单位容积内的格子砖的总表面积越大，热交换效率位容积内的格子砖的总表面积越大，热交换效率越高越高 热风炉的换热效率3 3、热风炉耐火材料的使用、热风炉耐火材料的使用n n国外热风炉为了保证安全生产国外热风炉为了保证安全生产20302030年无需大年无需大修，根据各部位的温度及其温度变化速度、荷修，根据各部位的温度及其温度变化速度、荷重和气氛等选择适合的耐火材料，一般采用黏重和气氛等选择适合的耐火材料，一般采用黏土砖、高铝砖和硅砖，但在高温热风炉的燃烧土砖、高铝砖和硅砖，但在高温热风炉的燃烧室、炉顶和蓄热室上部使用了优质莫来石砖和室、炉顶和蓄热室上部使用了优质莫来石砖和优质硅砖。优质硅砖。n n国外热风炉用耐火材料除了要求体积密度、抗国外热风炉用耐火材料除了要求体积密度、抗热震性和高温强度等性能外，特别重视抗蠕变热震性和高温强度等性能外，特别重视抗蠕变性。在高温部位一般使用优质硅砖和低蠕变高性。在高温部位一般使用优质硅砖和低蠕变高铝砖，同时推荐使用红柱石砖，在温度为铝砖，同时推荐使用红柱石砖，在温度为1450 1450 时，使用时，使用AlAl2 2O O3 3含量为含量为65%65%的红柱石砖，温度的红柱石砖，温度为为1350 1350 时，使用时，使用AlAl2 2O O3 3含量为含量为55%55%的红柱石的红柱石砖。砖。3、热风炉耐火材料的使用国外热风炉为了保证安全生产2030高炉热风炉用耐火材料分析课件n n日本为了提高高炉的生产能力，降低燃料单耗，日本为了提高高炉的生产能力，降低燃料单耗，不断提高热风炉的送风温度和压力，使热风炉不断提高热风炉的送风温度和压力，使热风炉炉顶的操作温度已由炉顶的操作温度已由1250 1250 升高到升高到1400 1400 以以上，外燃式热风炉炉顶温度已达到上，外燃式热风炉炉顶温度已达到1550 1550 ，因此耐火材料的使用条件越来越苛刻，对于炉因此耐火材料的使用条件越来越苛刻，对于炉顶砖脱落、隔壁墙砖变形损毁、格子砖蠕变变顶砖脱落、隔壁墙砖变形损毁、格子砖蠕变变形损毁等采取了各种措施，尤其是对外燃式热形损毁等采取了各种措施，尤其是对外燃式热风炉和高温操作的内燃式热风炉，通过改进和风炉和高温操作的内燃式热风炉，通过改进和提高耐火材料的抗蠕变性，改变砖的材质，在提高耐火材料的抗蠕变性，改变砖的材质，在高温部位使用各档次的高铝砖和硅砖，显著提高温部位使用各档次的高铝砖和硅砖，显著提高了热风炉的使用寿命，其炉龄已达到高炉高了热风炉的使用寿命，其炉龄已达到高炉2 2个炉役以上。个炉役以上。日本为了提高高炉的生产能力，降低燃料单耗，不断提高热风炉的送高炉热风炉用耐火材料分析课件俄罗斯在新建和改建的热风炉高温部位，其中包括砖格俄罗斯在新建和改建的热风炉高温部位，其中包括砖格子，基本上都使用硅砖，可将预热空气的温度提高到子，基本上都使用硅砖，可将预热空气的温度提高到1200 1200 1300 1300 ，大幅度延长了使用寿命。近年来，大幅度延长了使用寿命。近年来，有钢铁公司研究开发出了热风炉砖格子用镁橄榄石砖有钢铁公司研究开发出了热风炉砖格子用镁橄榄石砖和镁橄榄石铬砖，其耐压强度比硅砖高和镁橄榄石铬砖，其耐压强度比硅砖高0.51.50.51.5倍，导倍，导热率也比硅砖高，在热率也比硅砖高，在1300 1300 以上的高温下，热膨胀率以上的高温下，热膨胀率比较高，可以砌筑在硅砖和莫来石刚玉砖上面，并可比较高，可以砌筑在硅砖和莫来石刚玉砖上面，并可以砌筑在热风炉砖格子高温部位的任何高度上。以砌筑在热风炉砖格子高温部位的任何高度上。俄罗斯在新建和改建的热风炉高温部位，其中包括砖格子，基本上都4、我国热风炉用低蠕变耐火材料n n我国热风炉用砖，尤其是低蠕变砖的我国热风炉用砖，尤其是低蠕变砖的20002000年才制定了年才制定了热风炉低蠕变高铝砖的行业标准，明确并规范了蠕变热风炉低蠕变高铝砖的行业标准，明确并规范了蠕变率指标。率指标。n n我国低蠕变耐材其技术从无到有，从简到繁，是宝钢我国低蠕变耐材其技术从无到有，从简到繁，是宝钢建设促使的结果，也是长期生产实践的结果。主要参建设促使的结果，也是长期生产实践的结果。主要参考了以下两种技术类型。考了以下两种技术类型。a a、日本型：典型的就是宝钢引进热风炉内衬耐材，规、日本型：典型的就是宝钢引进热风炉内衬耐材，规定明确的蠕变率指标，对荷重软化温度指标没有提要定明确的蠕变率指标，对荷重软化温度指标没有提要求（见下表）。求（见下表）。我国自行设计的武钢我国自行设计的武钢5#5#高炉（高炉（3200m3200m3 3）热风炉用耐材）热风炉用耐材指标也以日本指标为依据。我国的低蠕变高铝砖行业指标也以日本指标为依据。我国的低蠕变高铝砖行业标准的技术指标除了在原有的热风炉高铝砖标准的基标准的技术指标除了在原有的热风炉高铝砖标准的基础上修订外，也主要参考日本指标，尤其是蠕变率。础上修订外，也主要参考日本指标，尤其是蠕变率。4、我国热风炉用低蠕变耐火材料我国热风炉用砖，尤其是低蠕变砖高炉热风炉用耐火材料分析课件高炉热风炉用耐火材料分析课件b b、荷兰型：使用红柱石砖有特色，对红柱石砖要求蠕变、荷兰型：使用红柱石砖有特色，对红柱石砖要求蠕变率的温度并不高，但对化学成分要求苛刻、严格控制是率的温度并不高，但对化学成分要求苛刻、严格控制是荷兰型技术方案的特色。荷兰型技术方案的特色。我国除在我国除在20002000年的行业标准中引入蠕变率指标，在实际年的行业标准中引入蠕变率指标，在实际操作中，各设计院、业主又各显神通，博采众长，综操作中，各设计院、业主又各显神通，博采众长，综合为一体，提出的技术指标标准高、难度大。合为一体，提出的技术指标标准高、难度大。b、荷兰型：使用红柱石砖有特色，对红柱石砖要求蠕变率的温度并n n从我国低蠕变砖的技术质量要求以及产品的内从我国低蠕变砖的技术质量要求以及产品的内在质量可以说达到了国际先进水平的技术指标在质量可以说达到了国际先进水平的技术指标要求。目前，不少厂家产品出现的内在质量偏要求。目前，不少厂家产品出现的内在质量偏差的原因主要是价格定得有些过低造成的。另差的原因主要是价格定得有些过低造成的。另外抗热震性能有待进一步提高。外抗热震性能有待进一步提高。存在的较大的问题在产品的外形方面：飞边大、存在的较大的问题在产品的外形方面：飞边大、尺寸公差大、颜色不均匀等。尺寸公差大、颜色不均匀等。从我国低蠕变砖的技术质量要求以及产品的内在质量可以说达到了国鞍钢新鞍钢新1#1#高炉热风炉采用高炉热风炉采用DCEDCE达涅利达涅利-康利斯公司的高风康利斯公司的高风温长寿命内燃式热风炉技术，热风炉格子砖、大墙砖和温长寿命内燃式热风炉技术，热风炉格子砖、大墙砖和隔墙的重质砖分别采用隔墙的重质砖分别采用1200 1200 低蠕变黏土砖、低蠕变黏土砖、1400 1400 低低蠕变红柱石砖、蠕变红柱石砖、1500 1500 低蠕变硅砖。低蠕变硅砖。鞍钢新1#高炉热风炉采用DCE达涅利-康利斯公司的高风温长寿结语n n欢迎对不足与错误之处提出批评指正欢迎对不足与错误之处提出批评指正n n欢迎对问题进行共同探讨欢迎对问题进行共同探讨n n谢谢各位支持！谢谢各位支持！结语欢迎对不足与错误之处提出批评指正