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高炉用耐火材料
发布时间：2017/10/18 14:59:43 点击率： 来源:艾米 作者：荣盛耐材高炉用耐火材料，从19世纪中叶开始定型，日本战后也为高炉炉衬标准材料的黏土耐火砖，其耐用性方面显然不能满足。有关其损伤结构已经进行了很多方面的研究，另外，对于停
炉后其内衬损伤断面的情况也进行了很多研究。
炉壁耐火材料在使用过程中的损伤原因的要素是重复作用， 另外，由于操作条件所产生的强度的变化，对于当时来讲不是很容易就能够拿出对策的，目前为止所采取的技术措施屮
大体可分为三方面：
(1) 耐火材枓材质的合理化;
(2) 冷却方式的改善;
(3) 诊断修补技术的开发。
作为从耐火材料材质方面所采取的措施表现为20世纪50年代到60年代的以黏土耐火砖为对象以及60年代后半期通过高铝质耐火砖等的使用向各种高级材质方向的变化，例如，由
HarbisonWaIker公司开发的莫来石结合的刚玉质耐火砖或是其类似产品从60年代到70年代被各国广泛使用。
许多损耗的主要原因当中，炉壁侵蚀的大部位中(炉身下部周围)影响大的可判断为伴随着碳的析出，碱性化合物的形成所产生的组织脆化，耐碱性试验法也由各国提出了和实际
炉子条件相似的良好物质，即在CO气体共存的条件下碱蒸气的反应方式，因此，探索了许多材质之后，冷却效果也被探明并达到目标的是碳化硅质耐火材料。
世界上初实际试用碳化硅耐火砖的是新日铁、室兰第3高炉从1974年5月开始1年6个月的操作。碳化硅质耐火砖(氮化硅结合剂型)与高铝质等其他材质的耐火砖相比，实践证明具有
优良的耐侵蚀性。
在同一时期，美国和欧洲等国也发表了对高炉炉身下部应用碳化硅的可能性，随后，碳化硅砖(硅酸盐结合剂型)作为高炉炉身下部用适合的材质普及开来。现在，高炉炉内装入的
碱性物质 (Na2O+K2O2)比如在2~3 kg每1t达到时，将来不能不考虑碱性下的炉内条件。
有关对高炉内衬保护的冷却效果的利用，自19世纪半叶徳国采用水冷方式以来，可以认为也是强有力的内衬保护措施。冷却效果的研究连动了炉内附着物的形成机理研究。 因此
，作为大限度利用冷却的想法，适用于高炉的“Self-Lining” 的方式是在1957年由欧洲提出(图3)的，把耐火材料作为不需要的这种内衬方式应用于高炉冷却技术上的技术人员
、经营人员之后却没有涌现出来，这种方法的延续线上出现的是所谓热的平衡理论。
耐火砖的炉内物质的反应起始(停止)温度(Tu)越高、耐火砖的热 传导系数U，>越高，可以认为到达热平衡状态时的耐火砖的残余厚度就越大e这个公式，不仅是对高炉、而且在扩大
使用方面也是 具有很大意义的想法。
高炉炉壁的冷却方式是把铜制冷却板插入内衬中的内部冷却方式，这种冷却方式占据了炉壁冷却方式的主流。1967年和歌山炼铜厂还有名古屋炼铁厂采用了外部冷却的逐段冷却方式
，由此以来，从这两种冷却方式中选择使用适应于高炉的冷却方式。当初，耐火砖保持能力优良的冷却板方式占主体地位，像新日铁君津三号高炉使用高铝质<90% Al2O3耐火砖并取
得极好数果的例子很少，但是，通过改造每一代逐段冷却方式，发挥其砌炉时的施工性能和操作中的整备特性的长处，近，其主流方向转变为内装碳化硅耐火砖铸成的“炉壁耐火
砖一体型逐段冷却”(图5)方式，这种逐段冷却改造的过程中，通过对逐段冷却调査的损耗结构的分析起到了重要的作用。
以上是有关高炉炉壁重要部位(炉身中、下部)的有代表性的冷却技术发展过程，由于化学性质变化的热冲击和机械损耗作用为损耗主要原因的炉身上部，无论是哪一种冷却方式，一
般多采用高铝质耐火砖等。1960年，为适应损耗程度和结构，把耐火材质分开使用的想法成为窑炉设计的基本思想，高炉也不例外。
炉衬损耗状况的检査监视不仅仅是对于操作的重要性，而且对于炉衬的修补也可以作为参考。其技术办法也显示出历史的多样性变化。
从1950年到I960年，采用RI埋入的方法广泛用于钢铁窑炉的内衬损耗测定上，这种方法也在高炉上进行了尝试，其结果是损耗在开炉后1 ~3个月以内急剧发展，之后接近平衡状态，
同时，RI确认了内衬监视中的可用性。其他的方法(热电偶法等)也得到了采用。近些年，由于传感器技术的进步而运用了更新的方式(表7-4)]。另外，冷却效果和内衬损耗速度关系
的定量化分析成为可能，其数学模型也可以表示出来。
炉壁的修补，由于当初若干延长大修的时间操作也停止了，采用了从炉内向损耗部位喷吹浇注料的方法，从不能真正得到修补的意义上看，这种操作被称做“中间大修”。这种方法
在情况好的1960年，特别在美国得到普及，开发了各种适应炉衬部位的喷吹材料。有5天之内完成修补的实例和等待两个月的延期大修而进行喷补以及延期22个月的实例。另外，在
西德等国家中，原样对风口下部保温，炉内组成塔状，至中修时进行更换并砌筑内衬耐火砖的方式。但是，这种方式在日本一般还没有实行。
日本诞生并使用真正的炉衬修补技术是从经济高度成长末期的1970年开始，在提高炉子寿命的方法中，根据各个高炉的具体情况，采取了多种多样的措施。作为技术上的指导原理，
炉身上部采用热喷补法为主、炉身下部采用压入修补为主的方法。 另外，被称为可铸性修补法的炉身上部的断面修缮技术为一种压入工艺方法，其效果很好。
炉后其内衬损伤断面的情况也进行了很多研究。
炉壁耐火材料在使用过程中的损伤原因的要素是重复作用， 另外，由于操作条件所产生的强度的变化，对于当时来讲不是很容易就能够拿出对策的，目前为止所采取的技术措施屮
大体可分为三方面：
(1) 耐火材枓材质的合理化;
(2) 冷却方式的改善;
(3) 诊断修补技术的开发。
作为从耐火材料材质方面所采取的措施表现为20世纪50年代到60年代的以黏土耐火砖为对象以及60年代后半期通过高铝质耐火砖等的使用向各种高级材质方向的变化，例如，由
HarbisonWaIker公司开发的莫来石结合的刚玉质耐火砖或是其类似产品从60年代到70年代被各国广泛使用。
许多损耗的主要原因当中，炉壁侵蚀的大部位中(炉身下部周围)影响大的可判断为伴随着碳的析出，碱性化合物的形成所产生的组织脆化，耐碱性试验法也由各国提出了和实际
炉子条件相似的良好物质，即在CO气体共存的条件下碱蒸气的反应方式，因此，探索了许多材质之后，冷却效果也被探明并达到目标的是碳化硅质耐火材料。
世界上初实际试用碳化硅耐火砖的是新日铁、室兰第3高炉从1974年5月开始1年6个月的操作。碳化硅质耐火砖(氮化硅结合剂型)与高铝质等其他材质的耐火砖相比，实践证明具有
优良的耐侵蚀性。
在同一时期，美国和欧洲等国也发表了对高炉炉身下部应用碳化硅的可能性，随后，碳化硅砖(硅酸盐结合剂型)作为高炉炉身下部用适合的材质普及开来。现在，高炉炉内装入的
碱性物质 (Na2O+K2O2)比如在2~3 kg每1t达到时，将来不能不考虑碱性下的炉内条件。
有关对高炉内衬保护的冷却效果的利用，自19世纪半叶徳国采用水冷方式以来，可以认为也是强有力的内衬保护措施。冷却效果的研究连动了炉内附着物的形成机理研究。 因此
，作为大限度利用冷却的想法，适用于高炉的“Self-Lining” 的方式是在1957年由欧洲提出(图3)的，把耐火材料作为不需要的这种内衬方式应用于高炉冷却技术上的技术人员
、经营人员之后却没有涌现出来，这种方法的延续线上出现的是所谓热的平衡理论。
耐火砖的炉内物质的反应起始(停止)温度(Tu)越高、耐火砖的热 传导系数U，>越高，可以认为到达热平衡状态时的耐火砖的残余厚度就越大e这个公式，不仅是对高炉、而且在扩大
使用方面也是 具有很大意义的想法。
高炉炉壁的冷却方式是把铜制冷却板插入内衬中的内部冷却方式，这种冷却方式占据了炉壁冷却方式的主流。1967年和歌山炼铜厂还有名古屋炼铁厂采用了外部冷却的逐段冷却方式
，由此以来，从这两种冷却方式中选择使用适应于高炉的冷却方式。当初，耐火砖保持能力优良的冷却板方式占主体地位，像新日铁君津三号高炉使用高铝质<90% Al2O3耐火砖并取
得极好数果的例子很少，但是，通过改造每一代逐段冷却方式，发挥其砌炉时的施工性能和操作中的整备特性的长处，近，其主流方向转变为内装碳化硅耐火砖铸成的“炉壁耐火
砖一体型逐段冷却”(图5)方式，这种逐段冷却改造的过程中，通过对逐段冷却调査的损耗结构的分析起到了重要的作用。
以上是有关高炉炉壁重要部位(炉身中、下部)的有代表性的冷却技术发展过程，由于化学性质变化的热冲击和机械损耗作用为损耗主要原因的炉身上部，无论是哪一种冷却方式，一
般多采用高铝质耐火砖等。1960年，为适应损耗程度和结构，把耐火材质分开使用的想法成为窑炉设计的基本思想，高炉也不例外。
炉衬损耗状况的检査监视不仅仅是对于操作的重要性，而且对于炉衬的修补也可以作为参考。其技术办法也显示出历史的多样性变化。
从1950年到I960年，采用RI埋入的方法广泛用于钢铁窑炉的内衬损耗测定上，这种方法也在高炉上进行了尝试，其结果是损耗在开炉后1 ~3个月以内急剧发展，之后接近平衡状态，
同时，RI确认了内衬监视中的可用性。其他的方法(热电偶法等)也得到了采用。近些年，由于传感器技术的进步而运用了更新的方式(表7-4)]。另外，冷却效果和内衬损耗速度关系
的定量化分析成为可能，其数学模型也可以表示出来。
炉壁的修补，由于当初若干延长大修的时间操作也停止了，采用了从炉内向损耗部位喷吹浇注料的方法，从不能真正得到修补的意义上看，这种操作被称做“中间大修”。这种方法
在情况好的1960年，特别在美国得到普及，开发了各种适应炉衬部位的喷吹材料。有5天之内完成修补的实例和等待两个月的延期大修而进行喷补以及延期22个月的实例。另外，在
西德等国家中，原样对风口下部保温，炉内组成塔状，至中修时进行更换并砌筑内衬耐火砖的方式。但是，这种方式在日本一般还没有实行。
日本诞生并使用真正的炉衬修补技术是从经济高度成长末期的1970年开始，在提高炉子寿命的方法中，根据各个高炉的具体情况，采取了多种多样的措施。作为技术上的指导原理，
炉身上部采用热喷补法为主、炉身下部采用压入修补为主的方法。 另外，被称为可铸性修补法的炉身上部的断面修缮技术为一种压入工艺方法，其效果很好。
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