热风炉用硅质格子砖或低蠕变高铝格子砖的适宜性

1、热风炉用硅质格子砖或低蠕变高铝格子砖的适宜性作者: 日期:热风炉用硅质格子砖或低蠕变高铝格子砖的适宜性一、背景高炉生产上采取了精料方针及喷吹煤粉等措施，加上操作水平的 提咼，保证了炉子的稳定顺行，为咼炉接受咼风温奠定了基础，回收热 风炉烟气余热来预热热风炉助燃空气和煤气等技术进步，解决了热风 炉高温热源不足的矛盾，为热风炉达到高风温创造了条件，在此前提 下，高风温（120GE以上）及长寿就成为热风炉运行的最主要目标， 要保证热风炉具备较高的加热能力（是指一代炉寿所能达到的平均风 温水平,而不是某一阶段所能达到的最高风温水平），最主要的影响因 素是合理的内衬砌体结构以及与之相适应的耐火材料。近年

2、来，在全国新建的顶燃式热风炉格子砖选用的耐火材料也从 一般的高铝砖和粘土砖，到采用高温特性较好的优质高铝砖和硅砖， 特别是在热风炉高温区必须采用低蠕变耐火材料这一观点已为生产 厂人员所接受。由于各种原固，目前我国1000m3以下高炉热风炉高温区用砖有 许多采用高铝质耐火材料，主要原因是同硅砖相比高铝质耐材具有容 量大且附加值高，对耐火材料生产厂而言其经济效益显著，所以，低蠕变高铝质砖成为全国各个耐火材料厂竟相研制开发的目标，各种名 称的低蠕变砖相继问世，从“低蠕变砖”到“高抗蠕变砖”等，对其 性能，质量各家均称万无一失，但据耐火材料专家评价，目前我国生 产的低蠕变制品主要是加入膨胀剂，通过其奠

3、来石化所产生的膨胀来 抵抗蠕变压缩，即所谓“以胀抵缩”，从理论上讲 ，通过调整膨胀剂 的配比、粒度等,可以生产任何蠕变要求的耐火制品（部分生产厂测定 的蠕变指标甚至为正值）,然而当制品生成莫来石的反应结束时，其抵 缩作用将失效，抗蠕变能力将大大降低，特别是对矶土加三石体系的耐火砖，由于莫来石化反应为晶体结构转化反应，持续的时间较短，国内近年来新建（改建）以及正在建设的高炉热风炉用高铝质耐火材 料，大多数是采用该方法生产的，因此其能否满足热风炉一代炉龄10 -20年的要求,还有待时间的检验。事实上低蠕变高铝格子砖频繁在 唐山港陆钢铁有限公司和其他厂运行3 5年发生变形扭曲等现象，可以说采用矶土加

4、三石体系的格子砖在高温区使用并不是特别适应 的。由于高铝质耐火材料的抗侵蚀性不如硅砖，所以目前国内大多数 在高温区采用高铝砖的热风炉在其上部格子砖出现了不同成度的侵 蚀现象，即所谓的“渣化”，从而造成格子砖的孔洞堵塞 .影响了热 风炉的使用寿命。为此除必须严格控制热风炉燃烧煤气的含尘量外，研究和生产抗侵蚀能力强的高铝质耐材也是科研单位和耐火材料厂 需要解决的课题.蓄热室中间偏上部位的格子砖仍处于较高的温度区 ，同时该区域 内的格子砖还承受着上部格砖的荷重，于是就产生了格砖的坍塌现 象。也就是说，在准高温区格子砖的损坏主要是由于蠕变造成格子砖 的不均匀下沉而引起的，特别是当格子砖断面上的高温气流

5、分布不均 时，情况尤为严重。对蓄热室中、下部格子砖，通常采用高铝质、粘 土质耐火材料。随着大型热风炉蓄热室高度的增加，上部格子砖对下 部耐材的压力也越来越大，另外,根据国外对大型高温热风炉格子砖 的破损调查，发现下部格子砖因周期温度波动的影响，引起格子砖的 龟裂、破碎的现象在不断增加，因此对下部粘土砖除必须继续控制其 蠕变特性外，对制品的常温耐压强度、热震稳定性次数必须提出了更 高的要求，二、我国和国外对蠕变率的要求表1我国YB/5 01 6 -2 0 0 0热风炉用低蠕变高铝格子砖理化指标如下:项目单位DR L-15 5DR L-1 5 0DRL -145A l 2O3% 75 65 6 5

6、显气孔率%W 20W21W21体积密度2. 652 .852. 652.852.50270常温耐压强度M Pa6 0 60 60蠕变率C 0.2 MP%1500 C1 5 0 0C1 4 5 0Ca*5hW 0.8W 0.8w 0.8重烧线变化率(TX%1 550 C1550 C1550 C2 h)-0.2 0. 1-0 .2 0. 1-0.2 0 .1表2某国生产的低蠕变高铝格子砖理化指标项目单位9O Al75 A l耐火度C 1880 l880显气孔率%16 I815 17体积密度2.9 2 3. 12. 682.8常温耐压强度MPa9 6.198157重烧线变化率(T X 2%1650C

7、165 0Ch )000 .2MPs荷重软化点 :C 1 6 50: 158 0热态线膨胀(1 000C)%W 0.65W0 .5 2蠕变率%1 500 C150 0 CC 0 .1 9 6MP一5dhW 0.5W 0. 5Al 2O3%9176.2SiO2%7. 922.1F e2 O3%0. 50.8从我国标准和国外对比可以看出：我国热风炉用低蠕变高铝砖存 在以下不足：1、蠕变率较高；2、显气孔率较高;3、常温耐压强度较低;4、对0 .2MPa 荷重软化温度没做规定要求；5、对杂质成分及 FeO 3没有要求；6、 重烧线变化率大在使用过程中相应可能会产生以下问题：1、长期使用会导致变形几率

8、大；2、对煤气中的灰尘吸附强;3、在荷 重情况下,变形几率增大；4、有些产品不考虑荷重软化温度，导致荷 重软化温度较低，变形几率增大；5、低熔点物质出现，可能和砖体形成低共融物，导致砖体被侵蚀；6、重烧线变化不均匀。可见我国热风炉用低蠕变高铝格子砖的门槛准入较低，或许是热 风炉用低蠕变高铝格子砖使用中出现问题的伏笔。目前，国外高铝质耐火材料的蠕变指标已达到较高的水平，达到蠕 变率小于等于0.2%，我国高铝质耐火材料的蠕变率指标在相应条件下 均为W 0. 8% ,同世界先进水平相比还有较大的差距， 笔者热认为热 风炉用低蠕变格子砖应该制定更为严格的技术标准，具体的指表要求 可参考表1表1热风炉用

9、格子砖理化性能项目单位硅砖高铝砖高铝砖粘土砖耐火度C1 71 0 1 8 30 181 01 760显气孔率%1 8 21.5151918 231 5 2o体积密度2.45 2 .62. 3 52.52.0 5 2.2真比重2. 3 2.33常温耐压强度MPa34 6 8 . 64 9 984 4 78.53 9 5 8 .8重烧线变化（T X2h）%1 5 0 0C150 0 C150 0 C13 5 0 C00000.2MPa荷重软化点C 1615 1650 1580 138 0热态线膨胀（100C）%1. 2 5 0.5 20.520.5 4蠕变率%1400 C1400 C1 3 00

10、C1 1 5 0 CC 0.2MPa 一 5d h0. 2 0.2 0. 2 0. 2耐剥落性试验次10101 0350 C ( 1 h)无龟裂无龟裂无龟裂A l 2 O%0. 5170-72.6 5 -66.5 .36 - 38.5SiO 2%95 96Fad%0. 5 11. 0 1.71. 01.71 .5 2. 5No+ K2 o% 0.6 0. 6 3热风炉低蠕变高铝格子砖必须在蠕变率、重烧线变化率、热震稳定性、显气孔率、杂质含量方面提高档次，才能更好的用于热风炉高 温区，可又涉及到耐火材料厂成本和用户投资增大的问题。三、国内热风炉高温区用格子砖的趋势1、首钢京唐5500m3高炉热风

11、炉蓄热室从上往下依次为：硅质格子砖、 红柱石格子砖、低蠕变粘土质格子砖、粘土质格子砖。2、莱钢银山1 #2# 1 88 0用高炉；莱钢银南1 # 2# 1 0 80卅高炉；莱钢 股份1 #2#10 0 0 m高炉和3# 4#7 5 0 m 3高炉热风炉蓄热室在整个高 度格子砖分布为：1/3硅砖；1 /3低蠕变高铝砖或红柱石砖;1/3低蠕变 粘土砖。3、包钢1513m3!高炉蓄热室格子砖从上而下分别采用硅砖、低蠕变高 铝砖、高铝砖和粘土砖，最下面几层也采用低蠕变高铝砖，以增加耐压 强度。4、本钢2 60 0 m高炉热室格子砖从上而下分别采用硅砖、低蠕变高 铝砖、低蠕变粘土砖。5、 马钢新2# 2

12、 500卅高炉热室格子砖从上而下分别采用硅砖、低蠕变 咼铝砖、低蠕变粘土砖。6、 八钢250 0 m3高炉热室格子砖从上而下分别采用硅砖、低蠕变高铝 砖、低蠕变粘土砖。7、大丰联鑫钢铁公司6 0 om高炉热风炉蓄热室高温区采用硅质格 砖。可以看出：国内大型高炉热风炉高温区无一例外的采用硅质格子 砖，中小型高炉已有极大部分在热风炉蓄热室高温区采用硅质格砖。四、硅质格子砖和高铝质格子砖优缺点硅质耐火材料属于酸性耐火材料，对C aOKFe O FesO 3等氧 化物有良好的抵抗性，具有荷重软化温度高、高温体积稳定、热导率高等优点，但低温（800 C以下）热稳定性较差，具体变现为：荷重软化 温度可高达

13、（164 0-168 0 C ）,接近鳞石英的熔点（1670C）,且80 0C 以上热稳定性非常好，能适应温度的较大变化；热风炉用硅砖以鳞石 英为主晶相，在高温负荷下体积稳定蠕变率低， 其抗粘附性能也优于 其它耐火材料，使用得当可使热风炉结构更加稳定。但在20030 0C 和573C时因晶型转变，体积骤然膨胀，易造成结构损坏，因而6 0 0C 以下应避免剧烈的温度变化。高铝质耐火材料同硅砖相比荷重软化温度较低、高温体积稳定性 差、但高铝质耐材具有容量大和热震稳定性较好的优点。？ 目前热风炉采用的燃料基本上是高炉煤气，高炉煤气不可避免的要携带 一些灰尘，灰尘的主要成分见下表：名称NqoK 20全

14、铁CaOMgOS i O2除尘灰0.780.2 62 4 .325.8 32 .1 16. 61硅质耐火材料对煤气中的灰尘吸附较小且对CaO FeO Fe2O3等氧化物有良好的抵抗性，而高铝质耐火材料对煤气中的灰尘吸附强 且主要成分为Al 2 Q易与灰尘中Ca（和全铁形成低共融物，和格子砖机 体发生吸附进而渗透而侵蚀。从损害机理来说，高铝质耐火材料对煤气中的灰尘适应性较差。低蠕变高铝砖和硅砖相比具有性能差和价格昂贵的缺点。高风温热风炉高温区采用硅砖是合理的选择，国外热风炉高温区几乎全部采 用了硅砖。五、生产操作对格子砖使用的影响格子砖是热量的“储存器”，格子砖孔的大小除了取决于燃烧气体 的净化

15、程度外，还取决于生产中的风量。风量大 ，说明高炉需要热风 炉提供的风温要高，因此热风炉存储的热量要多，这就需要增加格孔数量，加大蓄热面积，增加蓄热能力，然而这样会造成格孔堵塞，阻 力增加,不利于传热；热风炉在送风时承受的强度高时，就需要减少格 孔数量,增加格子砖的强度，但会造成热量浪费。因此需要合理配置蓄 热面积和强度。在实际生产中，热气流从上到下流经蓄热砖体时，砖 体依次达到接近饱和状态，然后热量被废气带人烟道。当保证设计的 正常换炉次数时，格子砖的膨胀和收缩都是有规律的进行，砖与砖之 间达到最小程度的压挤，强度满足要求。反之出现送风时间不均时， 为了在相等时间内达到相同热量而人为地造成在单位时间、 单位空间 内热量过剩或不足，热量在气流的带动下，蓄热砖体局部过热或过凉， 改变了格子砖的膨胀和收缩规律，强度下降，格子砖破碎，造成蓄热 砖体有死区，蓄热量下降，风温随之下降。因此，保证合理操作（换炉 次数正常，送风、燃烧时间均匀）是热风炉高风温和长寿的重要保证。六、结论和建议1、目前靠“以胀抵缩