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本平臺每日更新技術 2高爐爐襯 概念：按照設計爐型，以耐火材料砌筑的實體為高爐爐襯。 作用： （1）在于構成高爐的工作空間； （2）減少高爐的熱損失； （3）保護爐殼和其它金屬結構免受熱應力和化學侵蝕的作用。 1. 爐底：爐底破損分兩個階段，初期是鐵水滲入將磚漂浮而形成鍋底形深坑； 鐵水滲入的條件： （1）爐底砌磚承受著液體渣鐵、煤氣壓力、料柱重量的10～12％； （2）砌磚存在磚縫和裂縫。 第二階段是熔結層形成后的化學侵蝕。 鐵水中的碳將磚中二氧化硅還原成硅，并被鐵水所吸收。 影響爐底壽命的因素： （1）是承受的高壓； （2）是高溫； （3）是鐵水和渣水在出鐵時的流動對爐底的沖刷； （4）磚襯在加熱過程中產生溫度應力引起磚層開裂； （5）在高溫下渣鐵對磚襯的化學侵蝕，特別是渣液的侵蝕更為嚴重。 2. 爐缸： （1）渣鐵的流動、爐內渣鐵液面的升降，大量的煤氣流等高溫流體對爐襯的沖刷是主要的破壞因素； （2）化學侵蝕； （3）風口帶為最高溫度區。 3. 爐腹： （1）高溫熱應力作用很大； （2）由于爐腹傾斜故受著料柱壓力和崩料、坐料時沖擊力的影響； （3）承受初渣的化學侵蝕。 4. 爐腰： （1）初渣的化學侵蝕； （2）上、下折角處高溫煤氣流的沖刷磨損。 （3）高溫熱應力的影響； 5. 爐身： 爐身中下部： （1）熱應力的影響； （2）受到初渣的化學侵蝕； （3）堿金屬和Zn的化學侵蝕。 在爐身上部： （1）下降爐料的磨損； （2）夾帶著大量爐塵的高速煤氣流的沖刷。 6. 爐喉： 受到爐料落下時的撞擊作用。用金屬保護板加以保護，又稱爐喉鋼磚。 7. 決定爐襯壽命的因素： （1）爐襯質量，是關鍵因素。 （2）砌筑質量。 （3）操作因素。 （4）爐型結構尺寸是否合理。 高爐用耐火材料 一. 對耐火材料的要求： （1）耐火度要高。 耐火度是指耐火材料開始軟化的溫度。 （2）荷重軟化點要高。 荷重軟化點是指將直徑36mm，高50mm的試樣在0.2Mpa荷載下升溫，當溫度達到某一值時，試樣高度突然降低，這個溫度就是荷重軟化點。 （3）Fe2O3含量要低。 （4）重燒收縮要小。 重燒收縮也稱殘余收縮，是表示耐火材料升至高溫后產生裂紋可能性大小的一種尺度。 （5）氣孔率要低。 （6）外形質量要好。 二. 高爐常用耐火材料 陶瓷質材料：粘土磚、高鋁磚、剛玉磚和不定型耐火材料等； 碳質材料 ：碳磚、石墨碳磚、石墨碳化硅磚、氮結合碳化硅磚等。
高爐爐襯的設計與砌筑 一. 爐襯設計要考慮的因素： （1）高爐各部位的工作條件及其破損機理； （2）冷卻設備形式及對磚襯所起的作用； （3）要預測侵蝕后的爐型是否合理。 二. 磚型與磚數 1.磚型：直形磚和楔形磚兩種。 磚的厚度一致；長度有230mm和345mm兩種，使錯縫方便。 我國高爐用粘土磚和高鋁磚形狀及尺寸見下表 2. 磚數計算： （1）爐底： 爐底磚數：砌磚總容積除以每塊磚的容積。 每層磚數：用爐底砌磚水平截面積除以每塊磚的相應表面積來計算。 磚的重量：用每塊磚的重量乘以磚數。考慮2～5％的損耗。 （2）高爐其它部位： 都是環形圓柱體或圓錐體 ，需要楔形磚和直形磚配合使用。 一般以G－1直形磚與G－3或G－5楔形磚配合；G－2直形磚與G－4或G－6楔形磚相配合。 每個環圈使用的楔形磚數ns只與楔形磚兩頭寬度和磚長度有關，而與環圈直徑無關。
單獨用上述四種楔形磚所砌環圈的內徑依次是4150mm、3450mm、1840mm、1897mm。 計算例題： 試用G－3與G－1磚砌筑內徑為7.2m的圓環，磚縫為0.4mm，求所需楔形磚數及直形磚數。 三. 高爐各部位爐襯設計與砌筑 1、爐底
（3）全碳磚爐底： 大型高爐普遍采用。 全碳磚水冷爐底厚度可以進一步減薄。 2. 爐底砌筑 （1）粘土磚和高鋁磚爐底的砌筑： ① 均采用立砌，層高345mm； ② 砌筑由中心開始，成十字形，結構如圖。 ③ 上下兩層的十字中心線成22.5o～45o； ④ 上下兩層中心點應錯開半塊磚。 ⑤ 最上層磚縫與鐵口中心線成 22.5o～45o。
（2）滿鋪碳磚爐底砌筑 有厚縫和薄縫兩種連接形式： 一般是碳磚兩端的短縫用薄縫，而兩側的長縫用厚縫。 滿鋪碳磚爐底的結構見下圖 ：
碳磚砌筑的原則： ① 相鄰兩行碳磚必須錯縫，一般在 200mm以上； ② 上下兩層碳磚磚縫成90o； ③ 最上層碳磚磚縫與鐵口中心線成90o。 （3）綜合爐底砌筑 ① 爐底中心部位的高鋁磚砌筑高度必須與周圍環形碳磚高度一致，為400mm； ② 高鋁磚與環砌碳磚間的連接為厚縫，環砌碳磚為薄縫連接； ③ 爐底滿鋪碳磚側縫為厚縫連接，端縫為薄縫連接。 ④ 環砌碳磚為楔形碳磚。 2、 爐缸 1. 結構形式： （1）粘土磚或高鋁磚爐底——小高爐 （2）碳磚爐缸——大中型高爐 2. 爐缸砌筑： （1）粘土磚或高鋁磚爐缸的砌筑： ① 爐缸各層皆平砌； ② 同層相鄰磚環的放射縫應錯開； ③ 上下相鄰磚層的垂直縫與環縫應錯開；
（2）碳磚爐缸砌筑 ① 每層厚400mm; ② 每層塊數為整數； ③ 同層相鄰磚環的放射縫應錯開； ④ 上下相鄰磚層的垂直縫與環縫應錯開； ⑤ 在碳磚爐缸的內表面設有保護層。過 去砌一層高鋁磚，近來用涂料代替高鋁 磚，涂料層厚5～8mm。 爐缸厚度： 一般規定鐵口水平面處的厚度為 小高爐： 575mm（230＋345）； 中型高爐：920mm（230＋345×2）； 大型高爐：1150mm（230×2 345×2）或更厚些。 （3）美國UCAR熱壓小碳磚爐缸——散熱型 常規大碳磚與熱壓小碳磚的主要性能比較見下表
特點： 提高爐襯的導熱性能，又稱導熱爐襯。 增大了爐缸的熱損失。 （4）法國“陶瓷杯”——隔熱保溫型 概念：所謂“陶瓷杯”是指爐底砌磚的下部為垂直或水平砌筑的碳磚，碳磚上部為1～2層剛玉莫萊石磚。爐缸壁是由通過一厚度灰縫（60mm）分隔的兩個獨立的圓環組成，外環為碳磚，內環是剛玉質預制塊。爐底采用水冷、油冷或空氣冷卻系統
陶瓷杯作用：保溫和保護碳磚。 碳磚的高導熱性可以將陶瓷杯輸入的熱量，很快傳導出去 。 陶瓷杯爐底爐缸結構的優越性 ： ① 提高鐵水溫度； ② 易于復風操作 ； ③ 防止鐵水滲漏。 （5）熱壓小碳磚——陶瓷杯技術 1994年首鋼1號高爐（2536m3）引進美國UCAR公司的熱壓碳磚和法國Savie公司的陶瓷杯技術 。爐缸結構如圖 ：
3、爐腹、爐腰和爐身下部 （1）爐腹： 一般砌一層高鋁磚或粘土磚，厚度為345mm。 （2）爐腰 爐腰有三種結構形式：厚壁爐腰、薄壁爐腰和過渡式爐腰。
厚壁爐腰結構：優點是熱損失少，但侵蝕后操作爐型與設計爐型變化大。 薄壁爐腰結構：熱損失大些，但操作爐型與設計爐型近似。 過渡式爐腰結構：處于兩者之間。 （3）爐身下部 爐身下部砌磚厚度為690～805mm，目前趨于向薄的方向發展，有的爐襯厚度采用575mm或345mm。 傾斜部分按三層磚錯臺一次砌筑。 4、 爐身上部和爐喉 爐身上部： 一般采用高鋁磚或粘土磚砌筑。 砌磚與爐殼間隙為100～150mm，填以水渣——石棉隔熱材料。為防止填料下沉，每隔15～20層磚，砌二層帶磚即磚緊靠爐殼砌筑，帶磚與爐殼間隙為10～15mm。 爐喉： 爐喉鋼磚或條狀保護板：為鑄鐵或鑄鋼件。 爐喉圓周有幾十塊保護板，板之間留20～40mm膨脹縫。爐喉高度方向只有一塊。
未完待續 （冶金信息裝備網，鋼鐵冶金） |
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