大型高炉各部位用哪些耐火材料

 
高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。
通常，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，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。
因此，无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。
由于高炉生产是连续进行的，一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300℃），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。    

高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭与鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还副产高炉渣和高炉煤气。

a,炉身上部用耐火材料：

   该部位冷却壁镶砖损毁主要原因：机械侵蚀、气流、炉料的磨损以及温度剧烈变化造成的热负荷，工作环境十分恶劣。

   因此，该部位推荐采用抗化学侵蚀性、耐磨性和耐剥落性好和导热性好氮化硅结合碳化硅砖。

b,炉身中部用耐火材料： 为有效防止该部位高温气流的剧烈冲刷，确保炉衬的导热能力， 降低砖衬的温度及侵蚀， 推荐采用高质量氮化硅结合碳化硅砖或赛隆结合碳化硅砖。

c,  炉身下部:采用镶砖冷却壁结构，炉身下部是炉渣初成区，为有效阻止初成渣和高温炉气对炉衬的双重剧烈侵蚀，镶砖采用抗热冲击性好、高温强度高、导热性好的耐火材料，根据近几年来国内外的高炉内衬设计经验，在炉身下部选用综合性能较优越的Sialon结合碳化硅砖已经成为一种改进方向。

d,炉腰、炉腹耐材:炉腰/炉腹承受的温度高 ，耐火材料损毁的程度与炉身下部相近甚至过之。为防止渣铁、碱金属的侵蚀、高温气流的冲刷，故该部位仍采用抗热冲击性好、高温强度高、导热性好的Sialon-SiC砖，或Sialon- Al2O3砖，以利于渣皮的形成。

e,风口区:风口区温度波动大，温度高，氧化严重，因此，为适应风口的恶劣工况，该部位选用抗热震性好，抗氧化能力强、抗渣、抗碱好的Sialon结合SiC砖组合砖或赛隆刚玉砖，也可以大型刚玉预制块或硅线石大砖。

f,炉缸－炉底部位:内侧采用低导热的陶瓷杯陶瓷垫相结合的炉底炉缸陶瓷杯综合技术。  陶瓷杯：选用Sialon结合刚玉砖  陶瓷垫：上一层选用低铝莫来石保护砖，第二层选用刚玉莫来石砖。

高炉炉壳内部砌有一层厚345～1150毫米的耐火砖，以减少炉壳散热量，砖中设置冷却设备防止炉壳变形。高炉各部分砖衬损坏机理不同，为了防止局部砖衬先损坏而缩短高炉寿命，需要根据损坏、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火砖衬。炉缸、炉底传统使用高级和超高级粘土砖。这部分砖是逐渐熔损的，因收缩和砌砖质量不良，过去常引起重大烧穿事故，现在炉缸、炉底大多用碳素耐火材料，基本上解决了炉底烧穿问题。炉底使用碳砖有三种型式：全部为碳砖；炉底四周和上部为碳砖，下部为粘土砖或高铝砖；炉底四周和下部为碳砖，上部为粘土砖或高铝砖。后两种又称为综合炉底。设计炉底厚度有减薄趋势(由0.5d右减至0.3d左右或炉壳内径的1/4厚度，d为炉缸直径)。碳砖的缺点是易受空气、二氧化碳、水蒸气和碱金属侵蚀。炉腰特别是炉身下部砖衬，由于磨损、热应力、化学侵蚀等,容易损坏。采用冷却壁的高炉，投产两年左右,炉身下部砖衬往往全被侵蚀。炉身上部和炉喉砖衬要求具有抗磨性和热稳定性的材料，以粘土砖为宜。炉腹砖衬被侵蚀后靠“渣皮”维持生产。
近几年应用喷补技术修补砖衬已相当普遍。喷补高铝质耐火材料（含Al2O340～60%），寿命为砌衬的3/4。

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