高溫模壓炭磚在高爐爐缸部位使用與高爐長壽技術(shù)探討

摘 要：針對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，使爐缸長壽技術(shù)得到相應(yīng)提高。

關(guān)鍵詞：熱壓炭磚；高溫高強炭質(zhì)膠泥；高導(dǎo)熱炭素搗打料

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

高爐爐缸炭磚使用發(fā)展趨勢，高爐炭磚生產(chǎn)技術(shù)是上世紀50年代從原蘇聯(lián)引進的，當時高爐壽命較短，一般在3—5年就會大修更換爐缸炭磚，因此對普通高爐炭磚的要求不高，隨著我國煉鐵技術(shù)的進步，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，使炭磚多項性能得到很大提高。為了進一步提高產(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大，冶煉強度不斷提高，如何延長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，延長了高爐爐缸壽命。

1 不同炭磚工藝特點分析

1.1 傳統(tǒng)炭磚工藝特點分析

傳統(tǒng)炭磚工藝特點是壓型和焙燒是分開進行的。無煙煤在1100℃—1800℃條件下進行電煅燒，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行的。通常焙燒時間為15—30天。焙燒最高溫度，半石墨質(zhì)炭磚達到1300℃，微孔炭磚、超微孔炭磚達到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分析

高溫模壓炭磚工藝特點是壓型和焙燒在同一機器上同時進行的，特點是把立式模壓機和相應(yīng)功率的供電變壓器組合在一起，在立式模壓機的塞頭對模具內(nèi)粉料加壓的同時通電加熱，通電時間只要5—10分鐘。產(chǎn)品溫度很快達到1400℃，使粉料中的黏結(jié)劑在高溫及高壓下短時間達到碳化。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：[1]

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

2 爐缸磚襯結(jié)構(gòu)對高爐壽命影響

（1）高爐爐缸部位熱量，通過炭磚及炭素搗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，達到平衡，使得與渣鐵接觸部位磚襯處形成保護層，達到保護爐襯目的。熱壓炭磚具有良好的導(dǎo)熱性能，及時傳遞出爐缸內(nèi)高溫熱量，降低了炭磚與陶瓷杯溫差，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率，防止爐缸燒穿。

（2）提高炭素搗打料的導(dǎo)熱能力，延長爐缸壽命，實踐證明，炭素搗打料導(dǎo)熱性能，對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，達到傳熱平衡。如果爐墻存在氣隙，炭素搗打料導(dǎo)熱系數(shù)過低。熱量不能通過冷卻水導(dǎo)出，致使熱負荷小，耐材溫度可能很高，如果冷卻壁周圍竄煤氣，熱負荷更不能反應(yīng)耐材真實狀況，爐缸或爐墻出現(xiàn)局部侵蝕嚴重時，導(dǎo)致爐缸燒穿事故發(fā)生。高導(dǎo)熱炭素搗打料指標。

炭素搗打料導(dǎo)熱系數(shù)6—18（ w?m·℃），有陶瓷杯時，搗料層熱阻占爐缸磚襯總熱阻的比例為2%—7%，無陶瓷杯時，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使用，起到穩(wěn)定炭磚和密封磚縫達到導(dǎo)熱目的，高強炭磚膠泥理化指標。

3 熱壓炭磚在爐缸部位使用

（1）由于熱壓炭磚目前平均價格比普通炭磚價格高出許多。許多國內(nèi)高爐在爐缸重點部位即容易侵蝕的“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，延長爐缸壽命。

（2）國內(nèi)某煉鐵廠使用熱壓炭磚后“象腳”侵蝕點侵蝕對比。

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”侵蝕點炭磚溫度上升較慢，爐缸安全系數(shù)提高。延長了爐缸使用壽命。

4 結(jié)語

（1）高爐爐缸使用壽命長短，有諸多因素影響，冷卻強度、冶煉強度、操作制度、磚襯結(jié)構(gòu)等都對爐缸壽命造成影響，從實際生產(chǎn)來看，冷卻強度雖然重要，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，但對高爐經(jīng)濟指標影響較大。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)來維護爐缸。使用好的炭磚仍是延長爐缸壽命的重要環(huán)節(jié)。

（2）熱壓炭磚的使用。通過其良好的導(dǎo)熱性能，無疑對延長高爐壽命起到關(guān)鍵作用。目前國內(nèi)許多耐材廠家相繼研制出各種型號熱壓炭磚。質(zhì)量達到國外同類產(chǎn)品標準，價格相對較低，給國內(nèi)煉鐵廠高爐大修和重建帶來技術(shù)進步，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：

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

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