耐火材料在钢铁工业中的运用.ppt

第八章耐火材料在钢铁工业中的应用前言耐火材料和钢铁工业密不可分,从人类开始从事炼铁技术以来,人们就开始使用耐火材料。耐火材料主要应用在冶金行业,~70%;其次是用在建筑行业,~20%;其它行业~10%。2020/2/11第一节高炉用耐火材料第二节热风炉用耐火材料第三节焦炉用耐火材料第四节混铁炉用耐火材料第五节铁水预处理用耐火材料第六节转炉用耐火材料第七节炉外精练用耐火材料第八节连续铸钢用耐火材料第九节加热炉用耐火材料2020/2/11一、高炉(blastfurnace)简介高炉是利用鼓入的热风使焦炭燃烧及还原熔炼铁矿石的竖式炉,是在高温和还原气氛下连续进行炼铁的热工设备。高炉用耐火材料损毁的原因主要是炉料机械磨损、碳素沉积、渣铁侵蚀、碱金属侵蚀和铅锌渗透、热应力和高温荷重等综合因素,其中温度是决定性的因素。因此,高炉炉体易损部位均设有冷却系统,以提高炉衬的使用寿命。第一节高炉用耐火材料2020/2/112020/2/11高炉炉体用耐火材料高炉炉体由炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸5部分组成。炉体附设有风口、出渣口、出铁口、冷却系统及加料装置等设施。高炉炉衬按其使用损毁特点可分为上、中、下三段;上段包括炉喉、炉身上部和中部;中段包括炉身下部、炉腰和炉腹;下段为炉缸和炉底。2020/2/111、炉喉、炉身上部及炉身中部用耐火材料炉喉承受炉料下降时的直接冲击和摩擦,极易磨损,多采用高强度的粘土砖和高密度的高铝砖砌筑,并采用铸钢板保护。炉身上部和中部温度不超过700℃,无炉渣形成和炉渣侵蚀,除承受炉料滑行与冲击以及热烟气所携粉尘的摩擦而导致机械磨损外,主要是铅、锌侵入沉积,使衬砖组织变的脆弱,甚至鼓胀,还有碳素沉积及粘结物的作用,使炉衬开裂和结构松散。整个炉体中该部位损毁较轻,一般采用氧化铁含量较低的致密粘土砖或高铝砖砌筑。2020/2/112、炉身下部、炉腰和炉腹用耐火材料炉身下部承受炉料下降时的摩擦与炉气上升时粉尘的冲刷作用,该部位温度较高并有大量炉渣形成,碱金属蒸汽的侵蚀作用较重,因此炉衬损毁速度较快。炉腰处温度高,炉渣大量形成,渣蚀严重,碱侵蚀及高温含尘烟气的冲刷均较炉身严重。炉腹部位的温度较炉腰高,其下部炉料温度约为1600~1650℃,气流的温度更高,低粘度的熔渣大量形成,不但渣蚀严重,同时仍然承受焦炭的摩擦以及由上而下的熔体及炙热气流的冲刷,该部位炉衬的损毁最为严重。2020/2/11工业先进国家的经验以及中国高炉的实践表明:碳化硅耐火制品具有硬度高、高温强度大,热膨胀率低、导热性能、抗碱侵蚀性与抗热震性优良等特点,是高炉中段较为合适的炉衬材料。其中以氮化硅结合的碳化硅制品最佳。因为氮化硅细致的纤维状结晶作为结合相,将碳化硅细粉包裹形成牢固的机械结合,因而具有较高的高温强度与较好的抗碱蚀性能,其用量已占全世界高炉用碳化硅材料的60%以上。最新开发的塞隆(Sialon)结合碳化硅制品,与氮化硅结合的制品相比,结晶较大,气孔率较低,抗氧化性能好,经抗碱试验后,高温抗折强度较佳,是高炉炉衬材料的优选。碳化硅砖的理化性能指标见下表所示。2020/2/11中国美国结合方式Si3N4SialonSi3N4Sialon化学成分%SiCSi3N4Sialon7121~23>77>20752575>20体积密度,g/,%15151615常温耐压强度,MPa204220198213抗折强度,MPa常温1400℃5257535038424748线膨胀率,%,W/(m·K)1200℃