高炉、焦炉、铅熔炼炉用耐火材料介绍

用于高炉冶炼的原料主要是铁矿石、燃料(焦炭)和熔剂(石灰石)三部分。一般情况下，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石、0.4-0.6吨焦炭、0.2-0.4吨熔剂，总共需要2-3吨原料。要保证高炉连续生产，就需要充足的原料供应。所以，无论是生铁厂家还是钢厂原材料采购工作尤为重要。

因为高炉是连续生产的，所以一代高炉(从开炉到大修停炉为一代)可以连续生产数年至十几年。在生产过程中，从炉顶(一般炉顶是由料种与料斗组成的，现代化高炉是无料钟的炉顶和炉顶)不断地将铁矿石、焦炭、熔剂从高炉下部的风口吹入热风(1000~1300℃)，并喷入油、煤或天然气等燃料。装在鼓风炉里的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。该过程称为还原，在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳与燃烧产生的一氧化碳将铁矿石中的氧夺走，得到铁。铁矿经还原反应炼铁，从出铁口放出铁水。矿脉石、焦炭、喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合，形成从出铁口和出渣口各排出渣。气体由炉顶排出，除尘后作为工业气体使用。现代高炉也可以利用炉顶高压，部分外排气体发电。

炉体由上至下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。因高炉炼铁具有技术经济指标好、工艺简单、生产能力大、劳动生产率高、能耗低等优点，故该方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。在高炉生产过程中，将铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰)从炉子下部沿炉周的风口吹入预热的空气。一氧化碳和氢气在高温下燃烧焦炭产生的一氧化碳和氢气，在炉内上升时将铁矿石中的氧去除，从而还原成铁。炼钢的铁水从铁口排出。铁矿中未还原杂质与石灰石等熔剂结合形成炉渣，从渣口排出。排烟气由炉顶排出，经除尘后用作热风炉、加热炉、焦炉等燃料。炉渣生产的主要产品是生铁，还是高炉渣和高炉煤气的副产物。

a，用于炉体上部的耐火材料：

主要原因：机械侵蚀、空气流动、炉料磨损及温度剧烈变化引起的热负荷剧烈变化，工作环境非常恶劣。

所以，该部位推荐使用耐化学腐蚀、耐磨损、耐剥落、导热性能好的氮化硅碳化硅砖。

炉身中部用耐火材料：为有效防止炉内高温气流的剧烈冲刷，保证炉衬的导热性，降低炉衬温度和侵蚀，推荐使用高质量的氮化硅碳化硅砖或赛隆硅砖。

炉身下部：炉身下部为镶砖冷却壁结构，炉体下部为初渣区，为有效阻止初成渣和高温炉气对炉衬的双重剧烈侵蚀，炉衬采用抗热冲击性好、高温强度高、导热性好的耐火材料，根据近几年国内外的高炉内衬设计经验，在炉身下部选用抗热冲击性好、高温强度高、耐高温性能好的耐火材料。

d、炉腰、炉腹耐材：炉腰/炉腹承受较高的温度，耐火材料的损坏程度接近或超过炉身下部。为了防止渣皮、碱金属的侵蚀和高温气流的冲刷，故该部位仍采用抗热冲击、高温强度高、导热性好的Sialon-SiC砖或Sialon-Al2O3砖或Sialon-Al2O3砖。

风口区：风口区温度波动大、温度高、氧化严重，因此，为适应风口恶劣的工作环境，选择了抗热震、抗氧化、抗渣、抗碱的Sialon与SiC砖组合砖或赛隆刚玉砖，也可采用大型刚玉预制块或硅线石大砖。

炉缸-炉底部分：内壁采用导热较低的陶瓷杯陶瓷垫组合而成的炉底陶瓷杯综合工艺。瓷杯：选配刚玉砖组合陶瓷垫片：上层选用低铝莫来石保护砖，第二层选用刚玉莫来石砖。

为降低散热率，在炉体内砌筑一层厚345~1150毫米的耐火砖，在炉体内设置了冷却装置，防止炉壳变形。由于高炉各部砖衬损坏机理不同，为防止局部炉衬先损坏，应根据炉体损坏、冷却、高炉运行等因素，选择不同的炉衬，以防止炉衬损坏。传统炉缸、炉底采用高级和超高级粘土砖。此砖已逐渐熔损，因收缩及砌砖质量较差，过去常造成严重烧穿事故，现炉缸、炉底多采用碳素耐火材料，基本解决了炉底烧穿问题。炉底使用的碳砖有三种类型：全部是碳砖；炉底四周和上部是碳砖，炉底的是粘土砖或高铝砖；炉底的四周和下部是碳砖，上部为粘土砖或高铝砖。后者又称综合炉底。而设计的炉底厚度有减薄趋势(从0.5d右降到0.3d左右，或者1/4炉壳内径，d为炉缸直径)。碳砖的缺点是容易被空气、二氧化碳、蒸汽和碱金属侵蚀。尤其是在炉下部的炉腰，因其磨损、热应力、化学腐蚀等原因，易损坏。高炉有冷却壁，投产两年左右，经常出现炉身下部砖衬全腐蚀。在炉体上部及炉喉砖衬里要求耐磨性和耐热稳定性，粘土砖为宜。炉腹砖衬腐蚀后以“渣皮”维持生产。

近年来采用喷补工艺对砖衬进行修补的方法已相当普遍。喷补高铝质耐火材料(含Al2O340~60%)，使用寿命为砌筑的3/4。

炼铅炉用耐火材料

铅熔炼炉一般采用鼓风炉和电熔炉，目前使用较多的铅熔炉为鼓风熔炼炉。

鼓风炉身上部、烟道及炉底非工作层一般采用粘土砖砌筑，炉身下部用铬砖和镁砖做炉衬，风口区因温度高(个别部位可达到1500℃左右)，加上熔渣和粗铅熔液的侵蚀，工作条件较苛刻，一般以高级粘土砖、高铝砖或镁铬砖为衬，炉床粘土砖上应砌筑致密铬砖、镁砖、镁铬砖、镁铬砖、镁铬砖为衬，炉床粘土砖上应砌筑致密铬砖、镁砖、镁铬砖、镁砖等材料也可以用镁砖做工作衬，也可以用镁砖来砌筑。

电熔炉系采用电极加热，一般采用镁铬质耐火捣打料，侧墙及整个炉底都采用镁质耐火捣打料制作，侧墙、出铅口和虹吸管的工作层则用镁砖砌筑。

炼焦耐火材料

炼焦炉层将煤干馏获得焦炭厦化工产品的热工设备，主要由炭化室、燃烧器、炉顶、斜道、蓄热空间和小烟道等组成。如图121所示。

(1)碳化房耐火材料。本实用新型具有周期性，装煤时，炉墙表面温度降到600℃左右，结焦木期炉墙面又升到1000-1100℃。所以，炭化室壁采用硅砖砌筑。碳化室两端的炉头，在千炉门打开时，温度从1000℃降到500c℃以下，越过炉门体积稳定的温度界限(570C)，因此，应选用抗热震性好的制品，“前大部分材料都选用粘土砖，现在倾向于选用高质量铝砖、硅线石砖和红柱石砌筑。

(Z)l燃烧室燃耐火材料。燃烧室与炭化室共用炉墙，绒毛与炭化室相同。

(3)耐火材料用于炉顶。炉上煤孔周围园温波动较大，采用粘土砖砌筑，其它部位采用硅砖。

(4)耐火材料用于斜道。通过斜道将燃烧室与热室连接，要求砖体结掏稳定，抗热应力作用。小焦炉用帖土砖，大中型焦炉采用硅砖砌筑。

(5)再生室用耐火材料。小焦炉蓄热室的单立墙、隔墙和底柏格砖砌筑速率用粘土砖砌筑，大中型焦炉蓄热室中、上部砌体全部采用砖砌筑，以使焦炉整体内隔墙砌筑，

(6)用于小型管道的耐火材料。烟道位于蓄热室底部与烟道相通。

这些小烟道都是用牛粪砌成的。

总体而言，焦炉耐火材料目前以硅砖为主。炼焦硅砖

对外观尺寸要求精确，且体积密度、热导率、高温蠕变性和高温强度足够高；砖中物相成分主要是石英鳞片，残存石英较少。