第3章-高爐本體設(shè)計(jì)(2)資料

1、第3章-高爐本體設(shè)計(jì)(2)3.2.1 爐襯破損機(jī)理爐襯破損機(jī)理（1）高溫渣鐵的滲透和浸蝕；）高溫渣鐵的滲透和浸蝕；（2）高溫和熱震；）高溫和熱震；（3）爐料和煤氣流的摩擦沖涮及煤氣碳素）爐料和煤氣流的摩擦沖涮及煤氣碳素沉積的破壞作用；沉積的破壞作用；（4）堿金屬及其他有害元素的破壞作用。）堿金屬及其他有害元素的破壞作用。 爐底破損分兩個(gè)階段，初期是鐵水滲入將磚爐底破損分兩個(gè)階段，初期是鐵水滲入將磚漂浮而形成鍋底形深坑；漂浮而形成鍋底形深坑； 鐵水滲入的條件：鐵水滲入的條件： （1）爐底砌磚承受著液體渣鐵、煤氣壓力、）爐底砌磚承受著液體渣鐵、煤氣壓力、料柱重量的料柱重量的1012； （2）砌磚存

2、在磚縫和裂縫。）砌磚存在磚縫和裂縫。 開爐初期，鐵水在高壓下深入磚縫，開爐初期，鐵水在高壓下深入磚縫，1150時(shí)凝固，凝固過程析出石墨，體積膨脹，如此相時(shí)凝固，凝固過程析出石墨，體積膨脹，如此相互作用，形成互作用，形成“鍋底鍋底”。 1. 爐底：高溫高壓環(huán)境，機(jī)械沖涮與化學(xué)侵蝕爐底：高溫高壓環(huán)境，機(jī)械沖涮與化學(xué)侵蝕第二階段是熔結(jié)層形成后的化學(xué)侵蝕。第二階段是熔結(jié)層形成后的化學(xué)侵蝕。 鍋底坑下的磚襯在長期的高溫高壓下，部分鍋底坑下的磚襯在長期的高溫高壓下，部分軟化重新結(jié)晶，形成熔結(jié)層。氣孔率顯著降低，體軟化重新結(jié)晶，形成熔結(jié)層。氣孔率顯著降低，體積密度顯著提高，熔結(jié)層中磚與磚已燒結(jié)成一個(gè)整積密度

3、顯著提高，熔結(jié)層中磚與磚已燒結(jié)成一個(gè)整體，能抵抗鐵水的滲人。此時(shí)化學(xué)侵蝕成為破損主體，能抵抗鐵水的滲人。此時(shí)化學(xué)侵蝕成為破損主因。因。 SiO2+2C+Fe=FeSi+2CO（1）中心死料柱透氣性和透液性差，鐵水環(huán)流發(fā)展；）中心死料柱透氣性和透液性差，鐵水環(huán)流發(fā)展；（2）鐵水滲入和碳熔損。）鐵水滲入和碳熔損。象腳形侵蝕象腳形侵蝕：(1)中心死料堆的透氣性和透液性差爐缸內(nèi)鐵水環(huán)流中心死料堆的透氣性和透液性差爐缸內(nèi)鐵水環(huán)流發(fā)展。發(fā)展。(2)死料堆坐落在爐底中心，使?fàn)t底鐵水流動(dòng)停滯，溫死料堆坐落在爐底中心，使?fàn)t底鐵水流動(dòng)停滯，溫度下降。度下降。(3)鐵水滲入和碳熔損。鐵水滲入和碳熔損。(4)炭磚導(dǎo)熱

4、性能好、尺寸大，因此其承受的熱應(yīng)力相炭磚導(dǎo)熱性能好、尺寸大，因此其承受的熱應(yīng)力相應(yīng)增大，有產(chǎn)生環(huán)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)裂縫會(huì)造成的氣應(yīng)增大，有產(chǎn)生環(huán)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)裂縫會(huì)造成的氣體間隙或渣鐵裂縫，熱阻增大導(dǎo)致炭磚熱端的化學(xué)體間隙或渣鐵裂縫，熱阻增大導(dǎo)致炭磚熱端的化學(xué)侵蝕加劇，如果侵蝕深入環(huán)縫爐缸就存在燒穿的危侵蝕加劇，如果侵蝕深入環(huán)縫爐缸就存在燒穿的危險(xiǎn)。險(xiǎn)。（1）是承受的高壓；）是承受的高壓；（2）是高溫；）是高溫；（3）是鐵水和渣水在出鐵時(shí)的流動(dòng)對(duì)爐底）是鐵水和渣水在出鐵時(shí)的流動(dòng)對(duì)爐底的沖刷；的沖刷；（4）磚襯在加熱過程中產(chǎn)生溫度應(yīng)力引起）磚襯在加熱過程中產(chǎn)生溫度應(yīng)力引起磚層開裂；磚層開裂；（5）在

5、高溫下渣鐵對(duì)磚襯的化學(xué)侵蝕，特）在高溫下渣鐵對(duì)磚襯的化學(xué)侵蝕，特別是渣液的侵蝕更為嚴(yán)重。別是渣液的侵蝕更為嚴(yán)重。 影響爐底壽命的因素：影響爐底壽命的因素：（1）渣鐵的流動(dòng)、爐內(nèi)渣鐵液面的升降，）渣鐵的流動(dòng)、爐內(nèi)渣鐵液面的升降，大量的煤氣流等高溫流體對(duì)爐襯的沖刷是大量的煤氣流等高溫流體對(duì)爐襯的沖刷是主要的破壞因素；主要的破壞因素；（2）還原劑對(duì)磚襯）還原劑對(duì)磚襯Fe2O3、SiO2的還原作用的還原作用化學(xué)侵蝕；化學(xué)侵蝕；（3）風(fēng)口帶為最高溫度區(qū)，鼓風(fēng)中）風(fēng)口帶為最高溫度區(qū)，鼓風(fēng)中O2、H2O、CO2的氧化作用。的氧化作用。 2. 爐缸：貯存渣鐵和燃燒焦炭的地方爐缸：貯存渣鐵和燃燒焦炭的地方（1）

6、高溫?zé)釕?yīng)力作用很大；）高溫?zé)釕?yīng)力作用很大；（2）由于爐腹傾斜故受著料柱壓力和）由于爐腹傾斜故受著料柱壓力和崩料、坐料時(shí)沖擊力的影響；崩料、坐料時(shí)沖擊力的影響；（3）承受初渣（）承受初渣（FeO、MnO、CaO）的化學(xué)侵蝕及機(jī)械沖涮。的化學(xué)侵蝕及機(jī)械沖涮。（4）煤氣流和固態(tài)爐料的沖刷作用。）煤氣流和固態(tài)爐料的沖刷作用。 3. 爐腹：爐腹：實(shí)際靠渣皮工作。實(shí)際靠渣皮工作。（1）初渣的化學(xué)侵蝕；）初渣的化學(xué)侵蝕；（2）上、下折角處高溫煤氣流的沖刷）上、下折角處高溫煤氣流的沖刷磨損。磨損。（3）高溫?zé)釕?yīng)力的影響；）高溫?zé)釕?yīng)力的影響；4. 爐腰爐腰爐身中下部：爐身中下部： （1）爐料和煤氣流的摩擦、沖刷

7、；）爐料和煤氣流的摩擦、沖刷； （2）受到初渣的化學(xué)侵蝕；）受到初渣的化學(xué)侵蝕； （3）堿金屬和）堿金屬和Zn的化學(xué)侵蝕。的化學(xué)侵蝕。在爐身上部：在爐身上部： （1）下降爐料的磨損；）下降爐料的磨損； （2）夾帶著大量爐塵的高速煤氣流的沖刷。）夾帶著大量爐塵的高速煤氣流的沖刷。 5. 爐身：爐身：（1）爐料的沖擊；）爐料的沖擊；（2）高速粉塵煤氣流的沖涮；）高速粉塵煤氣流的沖涮；（3）熱震。）熱震。 為保持完整形狀，控制爐料和煤氣為保持完整形狀，控制爐料和煤氣流合理分布。用金屬保護(hù)板加以保護(hù)，流合理分布。用金屬保護(hù)板加以保護(hù)，又稱爐喉鋼磚。又稱爐喉鋼磚。 6. 爐喉：爐喉：（l）爐襯質(zhì)量，是關(guān)

8、鍵因素。）爐襯質(zhì)量，是關(guān)鍵因素。（2）砌筑質(zhì)量。）砌筑質(zhì)量。（3）操作因素。）操作因素。（4）爐型結(jié)構(gòu)尺寸是否合理。）爐型結(jié)構(gòu)尺寸是否合理。（5）冷卻設(shè)備及爐殼的保護(hù)作用。）冷卻設(shè)備及爐殼的保護(hù)作用。7. 決定爐襯壽命的因素：決定爐襯壽命的因素：3.2.2 高爐用耐火材料高爐用耐火材料 （l）耐火度要高、荷重軟化溫度要高、高溫體積）耐火度要高、荷重軟化溫度要高、高溫體積穩(wěn)定性要好。穩(wěn)定性要好。 耐火度是指耐火材料開始軟化的溫度。耐火度是指耐火材料開始軟化的溫度。 荷重軟化點(diǎn)是指將直徑荷重軟化點(diǎn)是指將直徑36mm，高，高50mm的試的試樣在樣在0.2Mpa荷載下升溫，當(dāng)溫度達(dá)到某一值時(shí)，荷載下升

9、溫，當(dāng)溫度達(dá)到某一值時(shí)，試樣高度突然降低，這個(gè)溫度就是荷重軟化點(diǎn)。試樣高度突然降低，這個(gè)溫度就是荷重軟化點(diǎn)。 熱穩(wěn)定性：對(duì)及冷及熱溫度波動(dòng)的抵抗能力。熱穩(wěn)定性：對(duì)及冷及熱溫度波動(dòng)的抵抗能力。 一一. 對(duì)耐火材料的要求：對(duì)耐火材料的要求：（2）組織致密、體積密度大、）組織致密、體積密度大、氣孔率要低氣孔率要低；（3）Fe2O3含量要低。（與含量要低。（與SiO2反應(yīng)和加速反應(yīng)和加速碳素沉積）碳素沉積） （4）良好的化學(xué)穩(wěn)定性，提高抵抗化學(xué)侵蝕）良好的化學(xué)穩(wěn)定性，提高抵抗化學(xué)侵蝕能力；能力；（5）重?zé)湛s要小。）重?zé)湛s要小。 重?zé)湛s也稱殘余收縮，是表示耐火材料重?zé)湛s也稱殘余收縮，是表示耐火材

10、料升至高溫后產(chǎn)生裂紋可能性大小的一種尺度。升至高溫后產(chǎn)生裂紋可能性大小的一種尺度。（6）機(jī)械強(qiáng)度要高，外形質(zhì)量要好。）機(jī)械強(qiáng)度要高，外形質(zhì)量要好。 粘土磚、高鋁磚、剛玉磚和粘土磚、高鋁磚、剛玉磚和不定型耐火材料等；不定型耐火材料等； 陶瓷質(zhì)材料：陶瓷質(zhì)材料：碳磚、石墨碳磚、石墨碳化碳磚、石墨碳磚、石墨碳化硅磚、氮結(jié)合碳化硅磚等。硅磚、氮結(jié)合碳化硅磚等。 碳質(zhì)材料碳質(zhì)材料 ：二二. 高爐常用耐火材料高爐常用耐火材料基本特性：基本特性：（1）良好的物理機(jī)械性能；）良好的物理機(jī)械性能；（2）抗渣性好；）抗渣性好；（3）成本較低。）成本較低。 1.粘土磚和磷酸浸漬粘土磚粘土磚和磷酸浸漬粘土磚 高爐用粘

11、土磚比一般粘土磚具有優(yōu)良性能。高爐用粘土磚比一般粘土磚具有優(yōu)良性能。 主要用于高爐爐身，要求常溫耐壓強(qiáng)度高，能夠抵主要用于高爐爐身，要求常溫耐壓強(qiáng)度高，能夠抵抗?fàn)t料長期作業(yè)磨損；在高溫長期作業(yè)下體積收縮抗?fàn)t料長期作業(yè)磨損；在高溫長期作業(yè)下體積收縮小，有利于爐襯保持整體性；顯氣孔率低和小，有利于爐襯保持整體性；顯氣孔率低和Fe203低，低，減少碳在氣孔中沉積，避免磚在使用過程中膨脹疏減少碳在氣孔中沉積，避免磚在使用過程中膨脹疏松而損壞；低熔點(diǎn)物形成少。松而損壞；低熔點(diǎn)物形成少。AL2O3含量大于含量大于48%的耐火制品。的耐火制品?；咎匦裕夯咎匦裕海?）比粘土磚有更高的耐火度和荷重軟）比粘土

12、磚有更高的耐火度和荷重軟化點(diǎn)；化點(diǎn)；（2）由于）由于AL2O3為中性，故抗渣性較好；為中性，故抗渣性較好；（3）耐磨性好，加工困難，成本較高。）耐磨性好，加工困難，成本較高。（4）不足是熱穩(wěn)定性差。）不足是熱穩(wěn)定性差。 2. 高鋁磚：高鋁磚： 粘土磚和高鋁磚的外形質(zhì)量也非常重粘土磚和高鋁磚的外形質(zhì)量也非常重要，對(duì)于制品的尺寸允許偏差及外形分級(jí)要，對(duì)于制品的尺寸允許偏差及外形分級(jí)規(guī)定見下表。規(guī)定見下表。 允允許許偏偏差差 單單位位 一一級(jí)級(jí) 二二級(jí)級(jí) 長長度度 1.0 1.5 爐爐底底磚磚長長度度 mm 2 3 寬寬度度 2 2 厚厚度度 mm 1 2 爐爐底底磚磚，不不大大于于 mm 1 1

13、扭扭曲曲 其其它它部部位位用用磚磚，不不大大于于 mm 1.5 2 缺缺角角深深度度，不不大大于于 mm 3 5 缺缺棱棱深深度度，不不大大于于 mm 3 5 熔熔洞洞直直徑徑，不不大大于于 mm 3 5 渣渣蝕蝕 不不準(zhǔn)準(zhǔn)有有 不不準(zhǔn)準(zhǔn)有有 裂裂紋紋寬寬度度不不大大于于0.25mm，長長度度不不大大于于 mm 不不限限制制 不不限限制制 裂裂紋紋寬寬度度0.260.50mm，長長度度不不大大于于 mm 15 15 裂裂紋紋寬寬度度0.50mm，長長度度不不大大于于 mm 不不準(zhǔn)準(zhǔn)有有 不不準(zhǔn)準(zhǔn)有有 粘土磚和高鋁磚尺寸允許偏差及外形分級(jí)粘土磚和高鋁磚尺寸允許偏差及外形分級(jí) 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：

14、（1）耐火度高，極高的荷重軟化溫度；（）耐火度高，極高的荷重軟化溫度；（2）抗渣性能好；抗渣性能好； （3）良好導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性；）良好導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性；（4）熱膨脹系數(shù)小，體積穩(wěn)定性好；）熱膨脹系數(shù)小，體積穩(wěn)定性好；（5）致命弱點(diǎn)是易氧化，對(duì)氧化性氣氛抵）致命弱點(diǎn)是易氧化，對(duì)氧化性氣氛抵抗能力差。（抗能力差。（O2、水蒸汽、水蒸汽、CO2、FeO） 3. 碳質(zhì)耐火材料：碳質(zhì)耐火材料：（1）高爐炭塊 半石墨炭磚是采用高溫燃燒無煙煤、石半石墨炭磚是采用高溫燃燒無煙煤、石墨、添加劑為主要原料而制成的耐火制品。墨、添加劑為主要原料而制成的耐火制品。石墨質(zhì)炭磚配方中一般不使用冶金焦為粉料，石墨質(zhì)炭磚配方中

15、一般不使用冶金焦為粉料，而使用磨碎的石墨為粉料半石墨炭磚的而使用磨碎的石墨為粉料半石墨炭磚的導(dǎo)導(dǎo)熱性熱性能非常好，而且能非常好，而且抗堿金屬鹽類腐蝕的能抗堿金屬鹽類腐蝕的能力力也比普通炭磚好。也比普通炭磚好。（3）碳化硅磚）碳化硅磚 碳化硅磚的主要特征是碳化硅磚的主要特征是SiC為共價(jià)結(jié)合，不為共價(jià)結(jié)合，不存在通常的燒結(jié)性，依靠化學(xué)反應(yīng)生成新相達(dá)到存在通常的燒結(jié)性，依靠化學(xué)反應(yīng)生成新相達(dá)到燒結(jié)。燒結(jié)。 A、 SI3N4結(jié)合碳化硅磚結(jié)合碳化硅磚 Si3N4結(jié)合碳化硅磚是用結(jié)合碳化硅磚是用SiC和和Si粉為原料，粉為原料，經(jīng)氮化燒成的耐火制品。在多級(jí)配的經(jīng)氮化燒成的耐火制品。在多級(jí)配的sic顆粒和

16、細(xì)顆粒和細(xì)粉中，加人磨細(xì)的工業(yè)硅粉，粉中，加人磨細(xì)的工業(yè)硅粉，Si與與N2在高溫下進(jìn)在高溫下進(jìn)行行2N2+3Si Si3N4 反應(yīng)燒結(jié)。反應(yīng)時(shí)生成的反應(yīng)燒結(jié)。反應(yīng)時(shí)生成的Si3N4與與SiC顆粒緊密結(jié)合而形成以顆粒緊密結(jié)合而形成以Si3N4為結(jié)合為結(jié)合相的碳化硅制品。相的碳化硅制品。B、Sialon結(jié)合SiC磚n在氮化硅結(jié)合碳化硅制品的生產(chǎn)過程中，加入適量在氮化硅結(jié)合碳化硅制品的生產(chǎn)過程中，加入適量加入物，使氧進(jìn)入加入物，使氧進(jìn)入Si3N4晶格，生成一定數(shù)量的晶格，生成一定數(shù)量的Sialon固熔體相，制出固熔體相，制出Sialon結(jié)合結(jié)合SiC磚。磚。C、自結(jié)合、自結(jié)合SiC磚磚 在工業(yè)在工業(yè)

17、SiC原料中加人工業(yè)硅和碳，在高原料中加人工業(yè)硅和碳，在高溫還原氣氛下發(fā)生溫還原氣氛下發(fā)生Si(s)+C=SiC(s)的反應(yīng)生成的反應(yīng)生成SiC，與原生高溫型，與原生高溫型SiC顆粒結(jié)合，制出自結(jié)顆粒結(jié)合，制出自結(jié)合合SiC材料，使制品具有良好的性能。材料，使制品具有良好的性能。 我國生產(chǎn)的我國生產(chǎn)的SiC質(zhì)耐火制品各方面指標(biāo)均達(dá)質(zhì)耐火制品各方面指標(biāo)均達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平。到了國外同類產(chǎn)品的水平。（4）鋁炭磚）鋁炭磚n高爐鋁炭磚采用特級(jí)高鋁礬土熟料、鱗片狀石墨及高爐鋁炭磚采用特級(jí)高鋁礬土熟料、鱗片狀石墨及SiC為主要原料。一般大型高爐使用燒成為主要原料。一般大型高爐使用燒成(燒成溫度不高于

18、燒成溫度不高于1450)鋁炭磚。鋁炭磚。n高爐鋁炭磚具有氣孔率低、透氣度低、耐壓強(qiáng)度高、熱高爐鋁炭磚具有氣孔率低、透氣度低、耐壓強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率高、抗渣、抗堿、抗鐵水溶蝕及抗熱震性好等各種導(dǎo)率高、抗渣、抗堿、抗鐵水溶蝕及抗熱震性好等各種優(yōu)良性能，且價(jià)格便宜。優(yōu)良性能，且價(jià)格便宜。n燒成微孔鋁炭磚。燒成微孔鋁炭磚是指平均孔徑不大于燒成微孔鋁炭磚。燒成微孔鋁炭磚是指平均孔徑不大于1m的孔容積占開口氣孔總?cè)莘e的比例的孔容積占開口氣孔總?cè)莘e的比例()不小于不小于70的燒成鋁炭磚。燒成微孔鋁炭磚，按的燒成鋁炭磚。燒成微孔鋁炭磚，按YBT1131997理化指標(biāo)分為理化指標(biāo)分為WLT1、WLT2和和WLT3三

19、個(gè)等級(jí)。三個(gè)等級(jí)。（5）國外炭磚）國外炭磚n美國美國UCAR公司生產(chǎn)的熱壓小塊炭磚，采用熱壓制磚法公司生產(chǎn)的熱壓小塊炭磚，采用熱壓制磚法BP工藝工藝(即熱模壓即熱模壓)成型。把配好的料經(jīng)過加熱混煉，與定成型。把配好的料經(jīng)過加熱混煉，與定量的糊料一起放到模具內(nèi)進(jìn)行模壓，通電加熱。脫模以后，量的糊料一起放到模具內(nèi)進(jìn)行模壓，通電加熱。脫模以后，焙燒結(jié)束。這種熱壓小塊炭磚具省下列特點(diǎn)：優(yōu)良的高溫焙燒結(jié)束。這種熱壓小塊炭磚具省下列特點(diǎn)：優(yōu)良的高溫性能；熱導(dǎo)率高，導(dǎo)電性好；良好的抗堿侵蝕性能：抗熱性能；熱導(dǎo)率高，導(dǎo)電性好；良好的抗堿侵蝕性能：抗熱震性、熱沖擊性好；低滲透性，孔陳皮小，氣孔封閉，吸震性、熱沖

20、擊性好；低滲透性，孔陳皮小，氣孔封閉，吸水性能極弱；炭磚尺寸小，單塊炭磚的溫差小。水性能極弱；炭磚尺寸小，單塊炭磚的溫差小。n日本以電燃燒元煙煤、人造石墨為主要原料生產(chǎn)的炭塊也日本以電燃燒元煙煤、人造石墨為主要原料生產(chǎn)的炭塊也具有良好的抗堿侵蝕性能以及優(yōu)良的高溫性能和導(dǎo)熱性能。具有良好的抗堿侵蝕性能以及優(yōu)良的高溫性能和導(dǎo)熱性能。n法國生產(chǎn)的法國生產(chǎn)的AMI01、AMl02型炭磚，熱導(dǎo)率向，抗堿侵蝕型炭磚，熱導(dǎo)率向，抗堿侵蝕性能好。性能好。 目前回產(chǎn)炭磚的性能與國外產(chǎn)品相比存在一定差距，因目前回產(chǎn)炭磚的性能與國外產(chǎn)品相比存在一定差距，因此在大型高爐廠使用國產(chǎn)炭磚較少。此在大型高爐廠使用國產(chǎn)炭磚較

21、少。（6）石墨磚）石墨磚n高爐用石墨磚的主要原料是石油焦、瀝青焦和高爐用石墨磚的主要原料是石油焦、瀝青焦和煤瀝青等。高爐用石墨磚除具右高爐炭塊的一煤瀝青等。高爐用石墨磚除具右高爐炭塊的一般特性外，還具有較高的熱導(dǎo)率。般特性外，還具有較高的熱導(dǎo)率。搗打料：用于爐底炭磚與水冷管之間、風(fēng)搗打料：用于爐底炭磚與水冷管之間、風(fēng) 口、鐵口、渣口周圍及鐵溝?？?、鐵口、渣口周圍及鐵溝。噴涂料：爐殼。噴涂料：爐殼。泥漿：把耐火磚粘結(jié)成為致密的整體爐襯。泥漿：把耐火磚粘結(jié)成為致密的整體爐襯。 要求泥漿的化學(xué)成分與耐火磚的相近。要求泥漿的化學(xué)成分與耐火磚的相近。填料填料 ：用來填充爐殼與冷卻壁、冷卻壁與砌磚：用來填

22、充爐殼與冷卻壁、冷卻壁與砌磚 之間的間隙，起密封和補(bǔ)償收縮作用。之間的間隙，起密封和補(bǔ)償收縮作用。4. 不定形耐火材料：不定形耐火材料：優(yōu)點(diǎn)：成形優(yōu)點(diǎn)：成形工藝簡單、能耗低、整體性好、抗熱工藝簡單、能耗低、整體性好、抗熱震性強(qiáng)、耐剝落，可以減小爐襯厚度。震性強(qiáng)、耐剝落，可以減小爐襯厚度。 n銅冷卻壁熱面主要是形成渣皮保護(hù)，不必襯砌銅冷卻壁熱面主要是形成渣皮保護(hù)，不必襯砌耐火磚。在開爐時(shí)，在冷卻壁熱面采用噴涂不耐火磚。在開爐時(shí)，在冷卻壁熱面采用噴涂不定形耐火材料。定形耐火材料。3.2.3 高爐爐襯的設(shè)計(jì)與砌筑高爐爐襯的設(shè)計(jì)與砌筑 （1）高爐各部位的工作條件及其破損機(jī)理；）高爐各部位的工作條件及其

23、破損機(jī)理；（2）冷卻設(shè)備形式及對(duì)磚襯所起的作用；）冷卻設(shè)備形式及對(duì)磚襯所起的作用；（3）要預(yù)測侵蝕后的爐型是否合理。）要預(yù)測侵蝕后的爐型是否合理。一一. 爐襯設(shè)計(jì)要考慮的因素：爐襯設(shè)計(jì)要考慮的因素： 磚型：磚型： 直形磚和楔形磚兩種。直形磚和楔形磚兩種。 磚的厚度一致，磚的厚度一致，75mm； 長度有長度有230mm和和345mm兩種，使錯(cuò)兩種，使錯(cuò)縫方便?？p方便。我國高爐用粘土磚和高鋁磚形狀及尺寸見下表我國高爐用粘土磚和高鋁磚形狀及尺寸見下表 二二. 磚型與磚數(shù)磚型與磚數(shù)高爐用粘土磚和高鋁磚形狀及尺寸高爐用粘土磚和高鋁磚形狀及尺寸（1）爐底：）爐底：爐底磚數(shù)：砌磚總?cè)莘e除以每塊磚的容積。爐底

24、磚數(shù)：砌磚總?cè)莘e除以每塊磚的容積。每層磚數(shù)：用爐底砌磚水平截面積除以每每層磚數(shù)：用爐底砌磚水平截面積除以每 塊磚的相應(yīng)表面積來計(jì)算。塊磚的相應(yīng)表面積來計(jì)算。磚的重量：用每塊磚的重量乘以磚數(shù)。磚的重量：用每塊磚的重量乘以磚數(shù)。考慮考慮25的損耗。的損耗。2. 磚數(shù)計(jì)算：磚數(shù)計(jì)算： 都是環(huán)形圓柱體或圓錐體都是環(huán)形圓柱體或圓錐體 ，需要楔，需要楔形磚和直形磚配合使用。形磚和直形磚配合使用。 一般以一般以G1直形磚與直形磚與G3或或G5楔楔形磚配合；形磚配合；G2直形磚與直形磚與G4或或G6楔楔形磚相配合。形磚相配合。 （2）高爐其它部位：）高爐其它部位：楔形磚和直形磚配合磚數(shù)計(jì)算：楔形磚和直形磚配合

25、磚數(shù)計(jì)算：總磚數(shù)：總磚數(shù)：bDn式中：式中：n總磚數(shù)；總磚數(shù)； b磚大頭寬度，磚大頭寬度，mm； D環(huán)圈外徑，環(huán)圈外徑，mm。 楔形磚數(shù)：楔形磚數(shù)：12bbabDns式中：式中： ns楔形磚數(shù)，磚型確定后，是一常數(shù)；楔形磚數(shù)，磚型確定后，是一常數(shù)； a磚長度，磚長度，mm； b楔形磚大頭寬度，楔形磚大頭寬度，mm； b1楔形磚小頭寬度，楔形磚小頭寬度，mm； 每個(gè)環(huán)圈使用的楔形磚數(shù)每個(gè)環(huán)圈使用的楔形磚數(shù)ns只與楔形磚兩頭只與楔形磚兩頭寬度和磚長度有關(guān)，而與環(huán)圈直徑無關(guān)。寬度和磚長度有關(guān)，而與環(huán)圈直徑無關(guān)。 用用G3砌環(huán)圈需要磚數(shù)砌環(huán)圈需要磚數(shù)9713515023014. 32sn用用G4砌環(huán)圈

26、需要磚數(shù)砌環(huán)圈需要磚數(shù) 8712515034514. 32sn用用G5砌環(huán)圈需要磚數(shù)砌環(huán)圈需要磚數(shù) 用用G6砌環(huán)圈需要磚數(shù)砌環(huán)圈需要磚數(shù) 4812015023014. 32sn5411015034514. 32sn 單獨(dú)用上述四種楔形磚所砌環(huán)圈的內(nèi)徑依次單獨(dú)用上述四種楔形磚所砌環(huán)圈的內(nèi)徑依次是是4150mm、3450mm、1840mm、1897mm。 式中：式中： nz直形磚數(shù)；直形磚數(shù)； ns楔形磚數(shù)；楔形磚數(shù)； n總磚數(shù)；總磚數(shù)；直形磚數(shù)：直形磚數(shù)：sznnn試用試用G3與與G1磚砌筑內(nèi)徑為磚砌筑內(nèi)徑為7.2m的的圓環(huán)，求所需楔形磚數(shù)及直形磚數(shù)。圓環(huán)，求所需楔形磚數(shù)及直形磚數(shù)。計(jì)算例題：計(jì)

27、算例題：解：楔形磚數(shù)：解：楔形磚數(shù)：9713515023014. 3221bbans總磚數(shù)：總磚數(shù)：直形磚數(shù)：直形磚數(shù)：161 9764zsnnn161150)4607200(bDn 爐底爐底 1）結(jié)構(gòu)形式：）結(jié)構(gòu)形式：（1）粘土磚或高鋁磚爐底）粘土磚或高鋁磚爐底小高爐小高爐爐底厚度大于爐缸直徑的爐底厚度大于爐缸直徑的0.6倍倍 。三三. 高爐各部位爐襯設(shè)計(jì)與砌筑高爐各部位爐襯設(shè)計(jì)與砌筑 綜合爐底是在風(fēng)冷管碳搗層上滿鋪幾綜合爐底是在風(fēng)冷管碳搗層上滿鋪幾層層400mm碳磚，上面環(huán)形碳磚砌至風(fēng)口中碳磚，上面環(huán)形碳磚砌至風(fēng)口中心線，中心部位砌數(shù)層心線，中心部位砌數(shù)層400mm高鋁磚，環(huán)高鋁磚，環(huán)砌碳

28、磚與中心部位高鋁磚相互錯(cuò)臺(tái)咬合。砌碳磚與中心部位高鋁磚相互錯(cuò)臺(tái)咬合。 綜合爐底的厚度為爐缸直徑的綜合爐底的厚度為爐缸直徑的0.3倍。倍。 結(jié)構(gòu)見下圖：結(jié)構(gòu)見下圖：（2）綜合爐底）綜合爐底 綜合爐底結(jié)構(gòu)示意圖綜合爐底結(jié)構(gòu)示意圖1冷卻壁；冷卻壁；2碳磚；碳磚；3碳素填料；碳素填料；4水冷管；水冷管；5粘土磚；粘土磚；6保護(hù)磚；保護(hù)磚；7高鋁磚；高鋁磚；8耐熱混凝土耐熱混凝土大型高爐普遍采用。大型高爐普遍采用。全碳磚水冷爐底厚度可以進(jìn)一步減薄。全碳磚水冷爐底厚度可以進(jìn)一步減薄。 （3）全碳磚爐底或復(fù)合碳磚爐底結(jié)構(gòu)：）全碳磚爐底或復(fù)合碳磚爐底結(jié)構(gòu)：（1）粘土磚和高鋁磚爐底的砌筑：）粘土磚和高鋁磚爐底的

29、砌筑：均采用立砌，層高均采用立砌，層高345mm；砌筑由中心開始，成十字形，結(jié)構(gòu)如圖。砌筑由中心開始，成十字形，結(jié)構(gòu)如圖。上下兩層的十字中心線成上下兩層的十字中心線成22.545；上下兩層中心點(diǎn)應(yīng)錯(cuò)開半塊磚。上下兩層中心點(diǎn)應(yīng)錯(cuò)開半塊磚。最上層磚縫與鐵口中心線成最上層磚縫與鐵口中心線成 22.545。 2）爐底砌筑）爐底砌筑十字形砌磚十字形砌磚 砌磚中心線砌磚中心線 （2）滿鋪碳磚爐底砌筑）滿鋪碳磚爐底砌筑 有厚縫和薄縫兩種連接形式：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，而一般是碳磚兩端的短縫用薄縫，而兩側(cè)的長縫用厚縫。兩側(cè)的長縫用厚縫。滿鋪碳磚爐底的結(jié)構(gòu)見下圖滿鋪碳磚爐底的結(jié)

30、構(gòu)見下圖 ：滿鋪碳磚爐底砌筑滿鋪碳磚爐底砌筑a薄縫；薄縫；b厚縫；厚縫；c爐殼；爐殼；d冷卻壁；冷卻壁；e碳磚與冷卻壁間填料縫碳磚與冷卻壁間填料縫 相鄰兩行碳磚必須錯(cuò)縫，一般在相鄰兩行碳磚必須錯(cuò)縫，一般在 200mm以上；以上；上下兩層碳磚磚縫成上下兩層碳磚磚縫成90；最上層碳磚磚縫與鐵口中心線成最上層碳磚磚縫與鐵口中心線成90。 碳磚砌筑的原則：碳磚砌筑的原則：（3）綜合爐底砌筑）綜合爐底砌筑 爐底中心部位的高鋁磚砌筑高度必須與爐底中心部位的高鋁磚砌筑高度必須與周圍環(huán)形碳磚高度一致，為周圍環(huán)形碳磚高度一致，為400mm；高鋁磚與環(huán)砌碳磚間的連接為厚縫，環(huán)高鋁磚與環(huán)砌碳磚間的連接為厚縫，環(huán)砌碳

31、磚為薄縫連接；砌碳磚為薄縫連接；爐底滿鋪碳磚側(cè)縫為厚縫連接，端縫為爐底滿鋪碳磚側(cè)縫為厚縫連接，端縫為薄縫連接。薄縫連接。 環(huán)砌碳磚為楔形碳磚。環(huán)砌碳磚為楔形碳磚。 綜合爐底綜合爐底1-冷卻壁；冷卻壁；2-炭磚；炭磚；3-碳素填料；碳素填料；4-冷卻風(fēng)管；冷卻風(fēng)管；5-粘土磚；粘土磚；6-保護(hù)磚；保護(hù)磚；7-高鋁磚；高鋁磚；8-耐火混凝土耐火混凝土高爐綜合爐底高爐綜合爐底A-A 與與D-D為滿鋪炭轉(zhuǎn)爐底為滿鋪炭轉(zhuǎn)爐底剖面剖面B-B與與C-C為混合爐底的剖為混合爐底的剖面面1-滿鋪炭磚；滿鋪炭磚；2-薄縫；薄縫；3-厚縫；厚縫；4-環(huán)形炭磚；環(huán)形炭磚；5-高鋁磚；高鋁磚；6-內(nèi)環(huán)縫；內(nèi)環(huán)縫；7-外

32、環(huán)脹縫；外環(huán)脹縫；8-炭搗層；炭搗層；9-冷卻管冷卻管1）結(jié)構(gòu)形式：）結(jié)構(gòu)形式：（1）粘土磚或高鋁磚爐底）粘土磚或高鋁磚爐底小高爐小高爐（2）碳磚爐缸）碳磚爐缸大中型高爐大中型高爐2. 爐缸爐缸2）爐缸砌筑：）爐缸砌筑： （1）粘土磚或高鋁磚爐缸的砌筑：）粘土磚或高鋁磚爐缸的砌筑： 爐缸各層皆平砌；爐缸各層皆平砌； 同層相鄰磚環(huán)的放射縫應(yīng)錯(cuò)開；同層相鄰磚環(huán)的放射縫應(yīng)錯(cuò)開； 上下相鄰磚層的垂直縫與環(huán)縫應(yīng)錯(cuò)開；上下相鄰磚層的垂直縫與環(huán)縫應(yīng)錯(cuò)開； 爐缸砌磚爐缸砌磚1磚環(huán)；磚環(huán)；2炭素填料；炭素填料；3冷卻壁冷卻壁（2）碳磚爐缸砌筑）碳磚爐缸砌筑 每層厚每層厚400mm;每層塊數(shù)為整數(shù)；每層塊數(shù)為整數(shù)

33、；同層相鄰磚環(huán)的放射縫應(yīng)錯(cuò)開；同層相鄰磚環(huán)的放射縫應(yīng)錯(cuò)開；上下相鄰磚層的垂直縫與環(huán)縫應(yīng)錯(cuò)開；上下相鄰磚層的垂直縫與環(huán)縫應(yīng)錯(cuò)開；在碳磚爐缸的內(nèi)表面設(shè)有保護(hù)層。過在碳磚爐缸的內(nèi)表面設(shè)有保護(hù)層。過 去砌一層高鋁磚，近來用涂料代替高鋁去砌一層高鋁磚，近來用涂料代替高鋁 磚，涂料層厚磚，涂料層厚58mm。 一般規(guī)定鐵口水平面處的厚度為一般規(guī)定鐵口水平面處的厚度為小高爐：小高爐： 575mm（230345）；）；中型高爐：中型高爐：920mm（2303452）；）；大型高爐：大型高爐：1150mm（2302+3452） 或更厚些?；蚋裥t缸厚度：爐缸厚度：（3）美國）美國UCAR熱壓小碳磚爐缸熱壓小碳

34、磚爐缸散熱型散熱型 常規(guī)大碳磚與熱壓小碳磚的主要性能比較見下表常規(guī)大碳磚與熱壓小碳磚的主要性能比較見下表 理念：強(qiáng)化冷卻形成凝結(jié)層理論，其基本原理念：強(qiáng)化冷卻形成凝結(jié)層理論，其基本原理是爐缸側(cè)壁使用具有高導(dǎo)熱的耐材系統(tǒng)，將爐理是爐缸側(cè)壁使用具有高導(dǎo)熱的耐材系統(tǒng)，將爐缸的熱量迅速傳遞給冷卻系統(tǒng)帶出爐外降低了缸的熱量迅速傳遞給冷卻系統(tǒng)帶出爐外降低了爐缸壁的溫度梯度，從而在爐缸側(cè)壁爐襯耐材的爐缸壁的溫度梯度，從而在爐缸側(cè)壁爐襯耐材的熱面形成熱面形成層穩(wěn)定的凝結(jié)保護(hù)層，抵抗?fàn)t缸側(cè)壁層穩(wěn)定的凝結(jié)保護(hù)層，抵抗?fàn)t缸側(cè)壁的的“象腳形象腳形”侵蝕，使?fàn)t缸獲得長壽。侵蝕，使?fàn)t缸獲得長壽。常規(guī)大碳磚與熱壓小碳磚的主

35、要性能比較常規(guī)大碳磚與熱壓小碳磚的主要性能比較透氣率：為常規(guī)大碳磚的透氣率：為常規(guī)大碳磚的1%左右；左右；導(dǎo)熱率：比常規(guī)大碳磚幾乎高一倍導(dǎo)熱率：比常規(guī)大碳磚幾乎高一倍 美國美國UCAR熱壓小碳磚爐缸結(jié)構(gòu)熱壓小碳磚爐缸結(jié)構(gòu)1高鋁質(zhì)耐火磚；高鋁質(zhì)耐火磚；2大碳磚；大碳磚；3混凝土；混凝土；4熱壓小碳磚熱壓小碳磚 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 提高爐襯的導(dǎo)熱性能，又稱導(dǎo)熱爐襯。提高爐襯的導(dǎo)熱性能，又稱導(dǎo)熱爐襯。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 增大了爐缸的熱損失。增大了爐缸的熱損失。（4）法國）法國“陶瓷杯陶瓷杯”隔熱保溫型隔熱保溫型 概念：概念： 所謂所謂“陶瓷杯陶瓷杯”是指爐底砌磚的下部是指爐底砌磚的下部為垂直或水平砌筑的碳磚，碳

36、磚上部為為垂直或水平砌筑的碳磚，碳磚上部為12層剛玉莫萊石磚。爐缸壁是由通過一厚度層剛玉莫萊石磚。爐缸壁是由通過一厚度灰縫（灰縫（60mm）分隔的兩個(gè)獨(dú)立的圓環(huán)組成，）分隔的兩個(gè)獨(dú)立的圓環(huán)組成，外環(huán)為碳磚，內(nèi)環(huán)是剛玉質(zhì)預(yù)制塊。爐底外環(huán)為碳磚，內(nèi)環(huán)是剛玉質(zhì)預(yù)制塊。爐底采用水冷、油冷或空氣冷卻系統(tǒng)采用水冷、油冷或空氣冷卻系統(tǒng) 耐火材料隔熱保護(hù)炭磚理論耐火材料隔熱保護(hù)炭磚理論n即在爐缸炭磚熱面附加一層抗鐵水侵蝕能力強(qiáng)、即在爐缸炭磚熱面附加一層抗鐵水侵蝕能力強(qiáng)、低導(dǎo)熱的優(yōu)質(zhì)莫來石或低導(dǎo)熱的優(yōu)質(zhì)莫來石或SIALON剛玉等耐火陶剛玉等耐火陶瓷杯，它既可在幾年內(nèi)保護(hù)炭磚免遭值鐵的直瓷杯，它既可在幾年內(nèi)保護(hù)炭磚免遭值鐵的直接 侵 蝕 ， 又 降 低 了 炭 磚 的 工 作 溫 度 ， 將接 侵 蝕 ， 又 降 低 了 炭 磚 的 工 作 溫 度 ， 將1150鐵水凝固線控制在陶瓷杯以內(nèi)，防止鐵水凝固線控制在陶瓷杯以內(nèi)，防止鐵水的侵蝕。鐵水的侵蝕。陶瓷杯結(jié)構(gòu)及理論等溫線分布圖陶瓷杯結(jié)構(gòu)及理論等溫線分布圖 碳磚的高導(dǎo)熱性可以將陶瓷杯輸入碳磚的高導(dǎo)熱性可以將陶瓷杯輸入的熱量，很快傳導(dǎo)出去的熱量，很快傳導(dǎo)出去 。陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性 ： 提高鐵水溫度；提高鐵水溫度； 易于復(fù)