一種適合於鉻鐵冶煉的熔化－還原高爐爐缸內襯結構的製作方法
2023-06-17 10:52:06 1
專利名稱：一種適合於鉻鐵冶煉的熔化－還原高爐爐缸內襯結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及高爐爐缸的內襯結構，特別涉及一種鉻鐵冶煉的熔化-還原高爐爐缸耐火材料內襯結構，適用於冶煉鉻鐵合金鐵水高爐，也適用於冶煉條件苛刻的高冶煉強度、高富氧、長壽命的大型生鐵高爐。
背景技術：
由於鉻鐵礦本身的特點，冶煉鉻鐵礦所用的高爐內襯必須要求具備耐高溫、抗侵蝕、抗衝刷性能好、高壽命的特點。而目前的高爐爐缸結構都難以同時滿足這些要求。
要使高爐爐缸具有很好的保溫性能，一般都要採用陶瓷杯結構。陶瓷杯的特點是利用低導熱的陶瓷質材料，將1150℃等溫線阻滯在陶瓷層內，使炭磚延遲損壞。但目前陶瓷杯通常在使用3～5年後即被侵蝕衝刷掉，因為使用壽命和陶瓷杯的材質特性與結構密切相關。鉻鐵冶煉鐵水溫度高、渣的侵蝕性強，更容易把陶瓷杯侵蝕掉，因此爐缸的壽命很難保證。
專利ZL02284146.6「高爐爐缸新結構」採用了陶瓷杯形式，該專利中靠近冷卻壁的部位使用焙燒小塊炭磚或焙燒大炭塊，和液態渣、鐵接觸的部位選用陶瓷砌體，陶瓷材料的磚型都是標準的形式。焙燒炭磚和陶瓷砌體採用搭接咬合頂緊砌築結構，砌築時磚縫隙為1.0～1.5mm。但該專利只考慮了爐缸側壁的炭磚與陶瓷砌體交叉咬合。然而，陶瓷砌體本身作為一個完整的結構，沒有考慮互相咬合以保持砌體結構穩定的措施。同時，該專利中爐底陶瓷墊採用了通常的立砌，沒有特別的結構特點，而且其陶瓷砌體採用了剛玉質磚，這種材料有較好的抗鐵水侵蝕性，但其氣孔孔徑較大，抗鐵水滲透性較差，會影響使用壽命。
因此，要想使高爐爐缸滿足冶煉鉻鐵的要求，爐缸內襯的材料選用非常重要，同時也必須和其布置結構匹配起來。
發明內容
因此，本實用新型的目的是提供一種適合於鉻鐵冶煉的熔化—還原高爐爐缸內襯結構，滿足生產鉻鐵所需要的爐缸保溫性能好、內襯材料抗侵蝕性、抗衝刷性能好的要求，達到鉻鐵冶煉生產順行、內襯使用壽命長的目的。
為達到上述目的，本實用新型提供一種高爐爐缸內襯結構，採用高導熱性的碳質材料+陶瓷杯組合爐缸爐底內襯結構。爐底底部採用碳質材料，可以選用大塊炭磚、微孔炭磚、石墨炭磚中的兩種或三種組合應用。爐底頂層採用陶瓷杯磚。該碳質材料宜採用大塊磚型，儘量減少磚的接縫，上層大塊碳磚斜面結合，形成自鎖咬合結構。
為配合冷卻壁的使用，爐缸側壁採用高導性的碳質材料，可以是焙燒炭磚、微孔炭磚、燒成微孔鋁炭磚、模壓炭磚、半石墨焙燒炭磚等。為了抵抗熔融鐵水、熔渣的侵蝕衝刷，出鐵口側壁的炭磚要比其它側壁厚(厚度根據側壁爐殼溫度要求和鐵口深度確定)。為了適應高強度冶煉的需要，在風口以下的爐缸部位就採用了陶瓷杯形式，且靠近爐底的側壁上的陶瓷杯磚向爐中心突出，同時壓住爐底陶瓷墊磚，。
陶瓷杯磚以近似「S」型磚設計，避免了爐底保護磚的垂直通縫。爐底陶瓷杯磚為垂直方向的「S」型，側壁陶瓷杯磚為水平設置爐缸徑向的「S」型，有利於使用時應力的消除、自鎖咬合性能好，整體結構穩定。爐缸側壁底部陶瓷磚適量向爐中心突出，同時壓住爐底陶瓷墊磚，這樣可以防止產生爐缸「蒜頭狀」的異常侵蝕。陶瓷杯材料採用超微孔Al2O3-C-SiC(鋁—碳—碳化矽)磚。它的特點是超細微孔、抗鹼性能好，平均孔徑為0.1微米，小於1微米的氣孔率在97％以上。所以抗鐵水滲透性非常好。可以有效防止鐵水等金屬滲透而引起的耐材結構性損壞。陶瓷杯材料不損壞，其後面的炭磚也不會損壞，所有可以保證預期的長壽目標。
鐵口採用組合磚結構。出鐵口磚以保證出鐵口深度，防止煤氣洩漏，提高出鐵口耐用性為目的，要求具有良好的抗鹼性、抗渣性、抗氧化性、熱震性，還需要與炮泥有良好的粘結性。因此選用Al2O3-C-SiC質或碳質組合磚。出鐵時渣、鐵流衝擊力很大，堵鐵口時泥炮對鐵口有擠壓作用，要求鐵口區域結構穩定，採用組合磚結構。
風口區採用大型組合磚結構。為了有較好的抗鹼、抗渣性能，可採用碳化矽質磚。由於高爐爐底耐火磚的膨脹容易對風口區局部產生向上的推力，導致風口損壞，所以要求風口磚的結構非常穩定，因此風口區應採用大型組合磚。
風口以上爐腹採用抗鹼、抗渣、抗CO侵蝕性能好、有良好熱震性能的耐火磚，可以是剛玉磚、Sialon(賽隆)結合的剛玉磚、Si3N4(氮化矽)結合的SiC(碳化矽)磚、Sialon(賽隆)結合的SiC(碳化矽)磚。可根據爐腹的冷卻方式和經濟成本的不同要求來選用。
冷卻壁和側壁碳質耐火磚之間填充碳質搗打料。
爐底水冷管放置在爐底碳質找平層材料中。
與現有技術相比，本實用新型具有以下優點(1)整體結構穩定。陶瓷杯磚以近似「S」型磚設計，避免了爐底保護磚的垂直通縫。底部墊磚為垂直方向的「S」型，側壁磚為水平爐缸徑向的「S」型，有利於使用時應力的消除、自鎖咬合性能好，整體結構穩定。側壁的「S」型就避免了熔融鐵水、渣對縫的直接貫通侵蝕，對於高爐的長壽是非常有利的。
爐底上部大塊炭磚為斜面結合，也可實現自鎖咬合，避免底部炭磚在使用時的結構性上浮；底部不同層炭磚錯縫砌築，避免炭磚的直縫，避免鐵水容易滲入。
鐵口、風口分別採用組合磚結構，抗衝擊力、抗結構應力強。出鐵口側壁炭磚加厚，有利於抗渣侵蝕和衝刷。
(2)本陶瓷杯結構和材料的選用，可以阻止鐵水滲透侵蝕、減輕鐵水機械衝刷、消除「蒜頭狀」異常侵蝕和爐缸環裂，降低爐缸熱損失、提高出鐵水、渣的溫度，同時大幅度延長爐體壽命。
(3)有利於鉻鐵冶煉操作，保證高的出鐵水、渣的溫度，並可防止爐缸堆積等事故，適應大渣量的排除，內襯耐火材料耐高溫、抗侵蝕、保溫性能好、高壽命。
通過以上爐缸結構的設計和材質的合理選用，新型高爐內襯結構能夠適應鉻鐵冶煉的工藝要求，同時可以最大限度地延長高爐壽命。不僅適用於冶煉鉻鐵合金熔化—還原高爐，也適用於高冶煉強度、高富氧、長壽命的生鐵冶煉高爐。
圖1是高冶煉強度的熔化—還原高爐爐缸內襯結構示意圖，圖中右半部分為出鐵口側爐缸結構，側壁厚度比圖中左半部分的非出鐵口側側壁厚；圖2是沿圖1的A-A線的方向剖面示意圖；圖3是陶瓷杯底墊磚的磚型示意圖，為了顯示清楚對磚的比例進行了放大。
其中1——爐殼 2——爐腹耐火磚 3——風口組合磚4——冷卻壁 5——爐缸碳質耐火磚 6——陶瓷杯磚7——碳質搗打料 8——爐底炭磚 9——爐底高導石墨磚10——鐵口組合磚 11——爐底碳質找平層具體實施方式
參見圖1對本實用新型實施例的爐缸爐底結構及其所用材料做詳細說明爐底鋪三層大塊炭質磚(為炭磚或微孔炭磚)8，該磚8之間形成斜縫，最底部一層為導熱性更好的大塊石墨炭磚9，爐底最上層立砌一層S形陶瓷墊磚6(超微孔Al2O3-C-SiC磚)；爐缸側壁砌築一環陶瓷杯壁磚6(超微孔Al2O3-C-SiC磚)；側壁砌築導熱性好的碳質耐火磚5；鐵口採用抗侵蝕性好，與炮泥有良好的粘結性的組合磚10(Al2O3-C-SiC質或碳質組合磚)；風口大型碳化矽質組合磚3；風口上部爐腹部分採用剛玉或碳化矽系列爐腹耐火磚2；爐殼1內部是鑄鐵冷卻壁4，冷卻壁4與耐火磚之間的間隙填充碳質搗打料7，爐底鋪設的水冷管放置在爐底碳質找平層11內。
如圖2所示，爐缸側壁從外向內依次是爐殼1，冷卻壁4，碳質搗打料7，碳質耐火磚5，陶瓷側壁磚6(側壁磚S型排列互相咬合)。
如圖3所示，陶瓷杯底墊磚的磚型近似「S」型。
權利要求1.一種高爐爐缸內襯結構，風口以下的爐缸部位採用陶瓷杯結構，其特徵在於，爐底和爐缸側壁皆為高導熱的碳質材料和陶瓷杯磚組合砌築而成，其中，爐底砌築多層大塊炭質磚，上層大塊炭質磚之間的鄰接面為斜面，爐底炭質磚上方立砌一層S形陶瓷杯磚，陶瓷杯磚之間的鄰接面為S形；爐缸側壁從外向內依次是爐殼，冷卻壁，碳質搗打料，碳質耐火磚，S形陶瓷杯磚，該陶瓷杯磚之間的鄰接面為S形。
2.如權利要求1所述的內襯結構，其特徵在於，爐缸側壁的陶瓷杯磚水平設置為爐缸徑向的「S」型。
3.如權利要求2所述的內襯結構，其特徵在於，所述側壁的陶瓷杯磚在靠近爐底處向爐中心突出，並與爐底陶瓷杯磚相接觸。
4.如權利要求1所述的內襯結構，其特徵在於，所述爐缸側壁碳質材料是焙燒炭磚、微孔炭磚、燒成微孔鋁炭磚、模壓炭磚、半石墨焙燒炭磚的一種。
5.如權利要求1所述的內襯結構，其特徵在於，所述爐底碳質材料是大塊炭磚、微孔炭磚、石墨炭磚的兩種或三種磚的組合應用。
6.如權利要求1所述的內襯結構，其特徵在於，所述陶瓷杯材料採用超微孔Al2O3-C-SiC磚。
7.如權利要求1所述的內襯結構，其特徵在於，所述內襯結構的鐵口區和風口區都採用大型組合磚結構。
專利摘要一種高爐爐缸內襯結構，風口以下的爐缸部位採用陶瓷杯結構，其中，爐底和爐缸側壁皆為高導熱的碳質材料和陶瓷杯磚組合。爐缸側壁的陶瓷杯磚水平設置為爐缸徑向的「S」型；爐底的陶瓷杯磚為「S」型，並在垂直方向上立砌。爐缸側壁用碳質材料是焙燒炭磚、微孔炭磚、燒成微孔鋁炭磚、模壓炭磚、半石墨焙燒炭磚的一種，陶瓷杯材料採用超微孔Al
文檔編號C21B7/06GK2853801SQ20052004299
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月29日 優先權日2005年6月29日
發明者甘菲芳, 周渝生 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司