高溫模壓炭磚在高爐爐缸部位使用與高爐長(zhǎng)壽技術(shù)探討

摘 要：針對(duì)近年來很多高爐開爐后不久，爐缸側(cè)壁及爐缸底部溫度升高，造成爐缸燒穿事故。探討了高溫模壓炭磚（熱壓炭磚）及配套產(chǎn)品在高爐爐缸部位的使用，使?fàn)t缸長(zhǎng)壽技術(shù)得到相應(yīng)提高。

關(guān)鍵詞：熱壓炭磚；高溫高強(qiáng)炭質(zhì)膠泥；高導(dǎo)熱炭素?fù)v打料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.064

高爐爐缸炭磚使用發(fā)展趨勢(shì)，高爐炭磚生產(chǎn)技術(shù)是上世紀(jì)50年代從原蘇聯(lián)引進(jìn)的，當(dāng)時(shí)高爐壽命較短，一般在3—5年就會(huì)大修更換爐缸炭磚，因此對(duì)普通高爐炭磚的要求不高，隨著我國(guó)煉鐵技術(shù)的進(jìn)步，70年代—80年代高爐炭磚面臨高質(zhì)量的要求。因此生產(chǎn)出由電煅燒無煙煤做骨料生產(chǎn)的炭磚，使原來無煙煤煅燒溫度由1300℃提高至1800℃。通過這一新技術(shù)的應(yīng)用，使炭磚多項(xiàng)性能得到很大提高。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能，隨后又研制出微孔炭磚。超微孔炭磚。隨著煉鐵高爐爐容不斷擴(kuò)大，冶煉強(qiáng)度不斷提高，如何延長(zhǎng)高爐壽命成為高爐工作者關(guān)注問題，近年來，許多高爐開始在爐缸部位使用熱壓炭磚，延長(zhǎng)了高爐爐缸壽命。

1 不同炭磚工藝特點(diǎn)分析

1.1 傳統(tǒng)炭磚工藝特點(diǎn)分析

傳統(tǒng)炭磚工藝特點(diǎn)是壓型和焙燒是分開進(jìn)行的。無煙煤在1100℃—1800℃條件下進(jìn)行電煅燒，冷卻后的電煅煤經(jīng)過配料（加入一定量的人造石墨或金屬硅粉等添加劑）加煤瀝青混捏，混好的糊料裝入模具中模壓成型。制成生制品，焙燒是在專用的爐窯中進(jìn)行的。通常焙燒時(shí)間為15—30天。焙燒最高溫度，半石墨質(zhì)炭磚達(dá)到1300℃，微孔炭磚、超微孔炭磚達(dá)到1400℃以上。再降溫冷卻出爐加工成成品。

1.2 高溫模壓炭磚工藝特點(diǎn)分析

高溫模壓炭磚工藝特點(diǎn)是壓型和焙燒在同一機(jī)器上同時(shí)進(jìn)行的，特點(diǎn)是把立式模壓機(jī)和相應(yīng)功率的供電變壓器組合在一起，在立式模壓機(jī)的塞頭對(duì)模具內(nèi)粉料加壓的同時(shí)通電加熱，通電時(shí)間只要5—10分鐘。產(chǎn)品溫度很快達(dá)到1400℃，使粉料中的黏結(jié)劑在高溫及高壓下短時(shí)間達(dá)到碳化。從而縮短了焙燒周期，降低能源消耗，提高了炭磚質(zhì)量，提高了制品體積密度，降低了滲透率，提高了炭磚熱導(dǎo)率。下面是幾種炭磚理化指標(biāo)：[1]

通過以上數(shù)據(jù)對(duì)比來看，熱壓炭磚體積、密度、透氣度、熱導(dǎo)率等指標(biāo)明顯高于普通炭磚。

2 爐缸磚襯結(jié)構(gòu)對(duì)高爐壽命影響

（1）高爐爐缸部位熱量，通過炭磚及炭素?fù)v打料傳遞至高爐冷卻壁，通過冷卻壁內(nèi)循環(huán)水把熱量帶走，達(dá)到平衡，使得與渣鐵接觸部位磚襯處形成保護(hù)層，達(dá)到保護(hù)爐襯目的。熱壓炭磚具有良好的導(dǎo)熱性能，及時(shí)傳遞出爐缸內(nèi)高溫?zé)崃浚档土颂看u與陶瓷杯溫差，降低爐墻熱應(yīng)力，避免炭磚由于熱應(yīng)力過大出現(xiàn)裂紋，減少渣鐵滲透炭磚機(jī)率，防止?fàn)t缸燒穿。

（2）提高炭素?fù)v打料的導(dǎo)熱能力，延長(zhǎng)爐缸壽命，實(shí)踐證明，炭素?fù)v打料導(dǎo)熱性能，對(duì)降低爐缸炭磚溫度起很大的作用。在高爐投產(chǎn)之前，應(yīng)把爐缸部位使用耐材熱阻降至最低，達(dá)到傳熱平衡。如果爐墻存在氣隙，炭素?fù)v打料導(dǎo)熱系數(shù)過低。熱量不能通過冷卻水導(dǎo)出，致使熱負(fù)荷小，耐材溫度可能很高，如果冷卻壁周圍竄煤氣，熱負(fù)荷更不能反應(yīng)耐材真實(shí)狀況，爐缸或爐墻出現(xiàn)局部侵蝕嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致爐缸燒穿事故發(fā)生。高導(dǎo)熱炭素?fù)v打料指標(biāo)。

炭素?fù)v打料導(dǎo)熱系數(shù)6—18（ w?m·℃），有陶瓷杯時(shí)，搗料層熱阻占爐缸磚襯總熱阻的比例為2%—7%，無陶瓷杯時(shí)，比例為4%–13%，傳熱的限制性環(huán)節(jié)仍然在炭磚。

（3）高溫高強(qiáng)炭質(zhì)膠泥具有良好的導(dǎo)熱系數(shù)。炭質(zhì)膠泥是以電煅無煙煤和優(yōu)質(zhì)樹脂為主要原料混合而成。在高爐爐缸砌筑炭磚時(shí)使用，起到穩(wěn)定炭磚和密封磚縫達(dá)到導(dǎo)熱目的，高強(qiáng)炭磚膠泥理化指標(biāo)。

3 熱壓炭磚在爐缸部位使用

（1）由于熱壓炭磚目前平均價(jià)格比普通炭磚價(jià)格高出許多。許多國(guó)內(nèi)高爐在爐缸重點(diǎn)部位即容易侵蝕的“象腳”位置使用部分熱壓炭磚。即在爐底和爐缸相交部位，層數(shù)11—17層不等。利用熱壓炭磚良好導(dǎo)熱性能，延長(zhǎng)爐缸壽命。

（2）國(guó)內(nèi)某煉鐵廠使用熱壓炭磚后“象腳”侵蝕點(diǎn)侵蝕對(duì)比。

通過以上數(shù)據(jù)分析來看，使用熱壓炭磚的高爐，爐缸部位“象腳”侵蝕點(diǎn)炭磚溫度上升較慢，爐缸安全系數(shù)提高。延長(zhǎng)了爐缸使用壽命。

4 結(jié)語

（1）高爐爐缸使用壽命長(zhǎng)短，有諸多因素影響，冷卻強(qiáng)度、冶煉強(qiáng)度、操作制度、磚襯結(jié)構(gòu)等都對(duì)爐缸壽命造成影響，從實(shí)際生產(chǎn)來看，冷卻強(qiáng)度雖然重要，如果爐缸炭磚溫度升高，單純提高冷卻水壓、水量和降低冷卻水溫度，對(duì)控制爐缸耐材溫度的快速上升無明顯效果。通過控制冶煉強(qiáng)度及改變操作制度，能夠降低爐缸側(cè)壁及爐底炭磚溫度升高，但對(duì)高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響較大。高爐開爐以后，磚襯結(jié)構(gòu)無法改變，其它因素影響能通過一系列手段改變相應(yīng)數(shù)據(jù)來維護(hù)爐缸。使用好的炭磚仍是延長(zhǎng)爐缸壽命的重要環(huán)節(jié)。

（2）熱壓炭磚的使用。通過其良好的導(dǎo)熱性能，無疑對(duì)延長(zhǎng)高爐壽命起到關(guān)鍵作用。目前國(guó)內(nèi)許多耐材廠家相繼研制出各種型號(hào)熱壓炭磚。質(zhì)量達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格相對(duì)較低，給國(guó)內(nèi)煉鐵廠高爐大修和重建帶來技術(shù)進(jìn)步，推廣使用熱壓炭磚將給高爐帶來一次革命性技術(shù)轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)：

[1]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[K].北京冶金工業(yè)出版社，2002（08）.

作者簡(jiǎn)介：孟景（1974-），男，山東萊蕪人，中專，中級(jí)職稱，研究方向：煉鐵。