熱風爐用低蠕變高鋁格子磚現場質量管理工作實踐

肖哲棟

摘 要：為實現高爐、熱風爐長壽可持續(xù)使用，并保證某設計院EPC總包項目順利完成，優(yōu)質的低蠕變高鋁格子磚是關鍵，采取科學成熟的配方和完善工藝的質量，運用系統(tǒng)的現場質量管理，生產出質量穩(wěn)定、滿足要求的產品，取得良好效果。

關鍵詞：熱風爐 低蠕變高鋁格子磚 現場質量管理 檢測

隨著國家基礎建設的大力發(fā)展，鋼鐵工業(yè)仍占據著國民經濟重要地位，而高爐、熱風爐是鋼鐵工業(yè)中最重要的設備。西方發(fā)達國家的高爐、熱風爐一般能維持15-20年的壽命，而我國大部分高爐、熱風爐基本只有8年的壽命，耐火材料又是其長壽面的關鍵因素。

上世紀50年代，我國熱風爐主要采用粘土磚，基本滿足當時800-900℃的風溫技術指標。60年代，隨著運用高爐噴吹新技術，熱風爐風溫逐步提高，開始在其高溫部位使用高鋁磚，其形狀也由板狀發(fā)展為整體多孔，風溫隨即提高到1000-1100℃。到了70年代，熱風爐開始推廣使用硅磚。80年代，我國大部分熱風爐高溫部位都使用高鋁磚，可這種磚荷重軟化溫度高、高溫蠕變性能低。于是硅磚進一步推廣，并應用了組合磚。隨后90年代至今，各大鋼廠改造和新建的熱風爐，平均風溫要求達到1100℃以上，國內各大耐火材料研究單位和生產單位業(yè)開始研制開發(fā)低蠕變粘土磚、低蠕變高鋁磚和熱風爐用硅磚這一系列的耐火材料產品。

近些年，因國內各大鋼鐵設計院EPC總包項目增多，其采購的耐火材料數量也多，材料質量的好壞直接影響到整個項目質量的好壞。同時，耐火材料企業(yè)訂單增多多、又追逐利益最大化，導致生產的耐材質量不穩(wěn)定，波動大。加之，耐火材料作為高爐、熱風爐設備的工作內襯，高爐、熱風爐日常停爐維修耐火材料內襯不便利、費工費時，直接影響到高爐、熱風爐后期使用壽命。伴隨著國內各大鋼鐵設計院對執(zhí)行的EPC項目質量要求日益嚴格的形勢，耐火材料的現場質量管理工作應運而生。受某設計院委托，引入第三方國家耐火材料檢測中心-中冶耐火材料檢測中心進行現場質量管理工作。

1.發(fā)展現狀

目前國內熱風爐耐火材料的結構形式主要為：1）硅磚-高鋁磚-粘土磚；2）莫來石磚-高鋁磚-粘土磚；3）硅磚-低蠕變高鋁磚-低蠕變粘土磚-粘土磚。無論形式如何，熱風爐高溫段材質的選擇最關鍵，一般用硅磚和低蠕變磚兩類材料材質。風溫在1100℃-1200℃時，一般選用高鋁磚、莫來石磚和硅磚做爐襯和格子磚；當風溫≥1200℃時，熱風爐頂和隔墻及蓄熱室都需用硅磚，但在硅磚層下部依然采用大量低蠕變高鋁磚。低蠕變高鋁磚的抗蠕變性能主要由形成的莫來石結構或剛玉莫來石鑲嵌結構決定，雜質（Fe2O3、TiO2和R2O）對其蠕變性能的影響很大。當下，低蠕變高鋁磚主流配方是剛玉、礬土或莫來石，添加部分少量的三石原料制成。因為所用的原材料品種多且質量層次不齊，使得這類產品的質量不穩(wěn)定，加之某些企業(yè)最求利益最大化，使得原料、生產工藝上以次充好、偷工減料的情況時有發(fā)生，這些正是需要現場質量管理的工作。

2 現場質量管理的工藝、配方及原料

2.1低蠕變高鋁格子磚指標見表1

2.2原料

上述指標低蠕變高鋁格子磚主要以紅柱石、白剛玉、硅線石及α-Al2O3粉為原料，紙漿廢液作為結合劑。原料的具體理化指標見表2.

2.3生產工藝流程圖

低蠕變高鋁格子磚生產工藝如下：

原料→配料→混練→成型→干燥→燒成→成品→驗收→包裝入庫

2.4工藝配方及性能

此次低蠕變高鋁格子磚的骨料的顆粒級配上，采取的是“兩頭大、中間小”的粒度組成即>0.5mm的粗顆粒和<0.088mm的細顆粒要多，而0.5-0.088mm的顆粒要少，這樣的級配能保證制品燒結致密[1]。

2.5配料、混練成型

按配比要求稱量一定量的粗、中顆粒、細粉及結合劑。先按比例將細粉充分預混，再濕碾機中進行混練。

泥料混練的質量好壞直接影響成型和制品的性能，在實際生產中，通常以檢測坯料的顆粒組成和水分含量來評定其合格與否。

2.6成型

成型是磚泥料借助外力和模型，成為具有一定尺寸、形狀和強度的坯體或制品的過程，也是一個泥料內顆粒密集和空氣排出、形成致密坯體的過程。低蠕變高鋁格子磚的坯料水分控制在5%左右[2]，采用400t摩擦壓磚機成型。

2.7燒成

成型后的半成品再進行燒成，通過該過程中一系列物理化學變化，形成穩(wěn)定的組織結構和礦物相，從而獲得制品的各種性能。

燒成的工藝過程包括裝窯、燒窯和出窯三道工序。低蠕變高鋁格子磚的磚坯直接進入隧道窯干燥和燒成，溫度控制在1480℃左右。

3現場質量管理過程

3.1原料現場質量管理

本次低蠕變高鋁格子磚所采用的原料，均在生產之前堆放整齊、成垛放好，驗收合格后方能投入生產。原料全部進廠后，都按《GB/T17617-1998（2004） 耐火原料和不定形耐火材料 取樣》標準取樣檢測，并根據之前合同協(xié)商的批次進行抽樣送檢。

3.2工藝過程現場質量管理

對成型的半成品按批次隨機進行重量和外觀、尺寸檢測，包括單重、缺棱掉角、疏松、裂紋、層裂、扭曲、長、寬、高等。對于發(fā)現超過標準、有問題的磚要及時剔除出去，并對出現的問題磚坯的數量進行統(tǒng)計分析，找出主要問題出現的原因，提高半成品的合格率。

在烘干和燒成階段，要注意觀察烘干溫度、燒成溫度的燒結溫度點和保溫時間，是否能滿足之前廠方提供給采購方的合同要求的溫度點和保溫時間。同時，與廠方協(xié)商，若能看到其整個干燥及燒成階段的溫度控制曲線，對其曲線及溫度記錄進行核實。

3.3成品現場質量管理

對于出窯的成品按合同要求進行首批抽樣理化檢測，檢測合格后再進行下一個工序。本產品的抽樣及合格判定規(guī)則按照《GB/T10325-2012 定形耐火制品驗收抽樣檢驗規(guī)則》標準嚴格執(zhí)行，具體本產品后續(xù)中間過程的抽樣批次按照合同要求批次執(zhí)行。所有抽樣的樣品檢測都是送往擁有國家級資質的專業(yè)檢測機構-中冶耐火材料檢測中心進行檢測。實際檢測的三批檢測結果見表3。

3.4成品外觀、尺寸現場質量管理

理化檢測合格后，對成品包括尺寸偏差、外觀質量和斷面質量三個方面驗收。外觀缺陷包括裂紋、飛邊、熔洞、缺角和缺愣等，斷面主要檢查如層裂、顆粒剝落等，尺寸則主要測定其公差、楔度差、垂直度等。主要測量工具有鋼卷尺、卡尺、塞絲、塞尺、測深規(guī)、楔形規(guī)等。

現場質量管理時，各方都根據合同要求批次執(zhí)行抽檢驗收。成品尺寸和外觀方面的質量判定的詳細方法可參考《GB/T10325-2012 定形耐火制品驗收抽樣檢驗規(guī)則》和《GB/T10326-2001 定形耐火制品尺寸、外觀及斷面的檢查方法》操作。

4結論

通過本次第三方的專業(yè)人員現場質量管理，對各個工序環(huán)節(jié)的管理，給用戶提供了質量穩(wěn)定可靠低蠕變高鋁格子磚產品，并為設計院EPC項目的順利完成提供了重要保障。截止到現在，其熱風爐使用效果良好，風溫正常。

參考文獻

[1]鐘香崇 李廣平 提高耐火材料質量的八項措施，鋼鐵，1959，（17），747-751

[2]王維邦，耐火材料工藝學，冶金工業(yè)出版社，16-18