【正文】 CaO或以 MgO 這類耐火材料的耐火度都比較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)侵蝕具有較強(qiáng)的抵抗能力。 的銳角； 特異型 ： （尺寸比） Max:Min8:1；或不多于 4 個凹角；或有一個 30～ 50176。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 22 按成型與否分 定性耐火材料 ， 具有一定的形狀。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 23 燒成磚： 經(jīng)過高溫?zé)伞? 熔鑄磚： 將配好的原料通過高溫熔融，然 后澆鑄、退火得到的定性耐火制 品。 按氣孔率分（ 7類） 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 25 四、耐火材料的特點(diǎn) 1．耐火原料品種多； 2．耐火材料的產(chǎn)品多；表現(xiàn)在配方多。一個配 方在鋼鐵工業(yè)和水泥工業(yè)或化學(xué)工業(yè)使用不 同；另外還表現(xiàn)在同一種耐火材料在一個廠家 使用與在另一個廠家使用的效果也不一樣。 陶瓷的燒制離不開耐火材料，如裝瓷器用的匣缽和砌筑窯體材料。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 27 據(jù) 《 世界金屬導(dǎo)報 》 2022年 11月 27日報道：全世界約有 2022多家耐火材料公司，年生產(chǎn)能力約 4000萬噸 ，全球耐火材料市場為2200～ 2500萬噸，總價值約為 1000億 美元。 2022年全世界范圍年銷售額在 1億美元以上的耐火材料公司 20強(qiáng)中，排名第一的是奧地利的 RHI公司，年銷售額達(dá) 16億美元。 新中國成立后 ，特別大煉鋼鐵時代，耐火材料有了一次飛躍，各大鋼廠都建立了配套的耐火廠。“二五”期間，投資近 4億元，“三五”“四五”又投資了 ；到 1980年 “五五”結(jié)束，年產(chǎn)量達(dá)到 。引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，使我國耐火材料工業(yè)取得了前所未有的長足發(fā)展。 2022年、 2022年和 2022年，中國粗鋼產(chǎn)量分別為： 、 ； 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 33 存在的問題和今后的發(fā)展 ?鋼鐵工業(yè)的競爭日趨激烈，耐火材料生產(chǎn)廠家面臨更大的 成本壓力； ?中國耐火材料企業(yè)的研發(fā)力量有待加強(qiáng)。如：礦山的管理、耐火材料的 回收利用、環(huán)境友好耐火材料的使用； ?潔凈鋼的生產(chǎn)對耐火材料提出了更高的要求，除了要求 長壽以外，還要求對鋼水無污染； 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 34 出口情況： 耐火原料： 我國已成為世界耐火原料市場的主要供應(yīng)國。 出口耐火制品： ，同比增加 %，創(chuàng)匯 ，平均價格： /噸。著重開發(fā)氧化物和非氧化物復(fù)合的耐火材料。 精密化： 研制復(fù)雜和高精度形狀的加工技術(shù)。 發(fā)展趨勢： 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 36 六、寶鋼 —耐火材料的應(yīng)用 寶鋼一、二期國家概算投資 ，三期為 。） 1998年初投入熱負(fù)荷試車，當(dāng)年年產(chǎn)鋼能力超過 1000萬噸；達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)粗鋼 1100萬噸，產(chǎn)品板材 。 耐火材料主要應(yīng)用在冶金行業(yè)，～ 70％；其次是用在建筑行業(yè)，～ 20％；其它行業(yè)～ 10％。主要部分為碳化室。碳化室工作室工作是周期性的，裝煤時爐墻表面溫度降至 500～ 600 ℃ ，結(jié)焦末期爐墻表面溫度又升至 1000～ 1100 ℃ 。 裝煤和推焦時，爐墻和爐底經(jīng)常受到強(qiáng)烈的機(jī)械磨損和撞擊，另外，爐墻還承受化學(xué)侵蝕和碳素沉積的作用。 ２、碳化室用耐火材料 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 46 焦?fàn)t，尤其現(xiàn)代化大型焦?fàn)t對硅磚的要求時及其嚴(yán)格的。磚的棱角齊整、尺寸公差小。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 47 工業(yè)發(fā)達(dá)國家所生產(chǎn)的硅磚真密度一般為： ~，控制硅磚中殘存石英含量使殘余膨脹幾乎為零。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 48 爐門 由于經(jīng)常開啟，溫度波動較大，朝向碳化室一側(cè)一般 采用粘土磚砌筑 ，也可用堇青石磚和不定形耐火材料，耐火材料與外殼之間充填隔熱材料。 爐頭和爐門損壞時一般用磚補(bǔ)砌，或用耐火可塑料及澆注料修補(bǔ)，較好的修補(bǔ)方法為火焰噴補(bǔ)法。爐墻與碳化室共用，需砌筑嚴(yán)密，不得有氣體串通，該側(cè)面主要受高溫、煤中所含鹽類和燃?xì)獾淖饔谩Ｈ紵夜ぷ鲗佑?硅磚砌 筑，其技術(shù)要求與碳化室用磚相同。 現(xiàn)代焦?fàn)t是由成千種磚形，上萬噸耐火材料砌筑的龐大熱工設(shè)備。 焦?fàn)t的一個爐役約 20～ 30年，有的高達(dá) 45年。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 51 焦?fàn)t硅磚使用性能要求 荷重軟化溫度高 焦?fàn)t硅磚在高溫下能承受爐頂上裝煤車的動負(fù)荷，并可在長期使用中不變形。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 52 高溫時有良好的熱震穩(wěn)定性能 由于焦?fàn)t周期性的裝煤、出焦，引起燃燒室墻兩側(cè)硅磚的溫度急劇變化。 體積穩(wěn)定性 晶型轉(zhuǎn)化良好的硅磚中，殘存石英不大于 1％，加熱時的膨脹集中在 600 ℃ 以前，之后膨脹顯著趨緩。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 53 某焦?fàn)t硅磚的理化性能 項(xiàng) 目 指 標(biāo) 備 注 SiO2，％ ≥94 耐火度， ℃ ≥1690 荷重軟化溫度， ℃ ≥1620 重?zé)€變化 ,1450℃ ,% ≤ 顯氣孔率，％ 22～ 25 依使用部位而定 常溫耐壓強(qiáng)度， MPa ≥20 碳化室墻和爐底 ≥30MPa 熱導(dǎo)率， W/(m?K) ≥ 參考指標(biāo) 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 54 焦?fàn)t硅磚的礦物組成： 真密度為 ，其礦物組成為：鱗石英 60～ 70％，方石英 15～ 25％，殘存石英 3～5％，玻璃相及其它～ 10％。 注： 新砌焦?fàn)t烘爐的溫度－時間升溫曲線應(yīng)合理制定，尤其是在 600℃ 前膨脹較激烈的階段應(yīng)嚴(yán)格控制。 爐體絕熱層用硅藻土磚和粘土質(zhì)隔熱磚，工作層用 粘土磚，焙燒帶以下用高鋁磚 。 （二）保護(hù)環(huán)境 由于球團(tuán)礦料層透氣性好，強(qiáng)度高，粉末少，故煙氣含塵量少，相對燒結(jié)礦可減少排入大氣的灰塵量，有利于改善環(huán)境。而球團(tuán)礦生產(chǎn)是同高爐配套的，其燃料來源主要是高爐煤氣 。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 58 高爐示意圖 高爐示意簡圖 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 59 高爐爐體由 爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸 5部分組成。 高爐爐襯按其使用損毀特點(diǎn)可分為 上、中、下三段； 上段包括 爐喉、爐身上部和中部； 中段包括 爐身下部、爐腰和爐腹； 下段為 爐缸和爐底。因此，高爐爐體易損部位均設(shè)有冷卻系統(tǒng)，以提高爐襯的使用壽命。） 承受爐料下降時的直接沖擊和摩擦，極易磨損，多采用高強(qiáng)度的 粘土磚和高密度的高鋁磚 砌筑，并采用鑄鋼板保護(hù)。整個爐體中該部位損毀較輕，一般采用 氧化鐵含量較低的致密粘土磚或高鋁磚砌筑。 爐腰處溫度高，爐渣大量形成，渣蝕嚴(yán)重，堿侵蝕及高溫含塵煙氣的沖刷均較爐身嚴(yán)重。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 63 工業(yè)先進(jìn)國家的經(jīng)驗(yàn)以及中國高爐的實(shí)踐表明：碳化硅耐火制品 具有硬度高、高溫強(qiáng)度大，熱膨脹率低、導(dǎo)熱性能、抗堿侵蝕性與抗熱震性優(yōu)良等特點(diǎn)，是高爐中段較為合適的爐襯材料。因?yàn)榈杓?xì)致的纖維狀結(jié)晶作為結(jié)合相，將碳化硅細(xì)粉包裹形成牢固的機(jī)械結(jié)合，因而具有較高的高溫強(qiáng)度與較好的抗堿蝕性能，其用量已占全世界高爐用碳化硅材料的 60％以上。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 64 爐身 非工作層 采用 粘土質(zhì)隔熱磚砌筑 ，也可以用 高鋁水泥隔熱耐火澆注料澆注和噴涂 施工。在高鋁質(zhì)的噴補(bǔ)料中加入一定比例的 SiC材料進(jìn)一步提高材料的耐磨性和耐侵蝕性。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 65 爐缸及爐底（下段） 爐缸是盛裝鐵水和熔渣的部位，其側(cè)壁上設(shè)有出渣口、出鐵口和風(fēng)口。 爐缸上部風(fēng)口區(qū)溫度最高，可達(dá) 1700～ 2022℃ 以上。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 66 目前，國內(nèi)外大中型高爐普遍采用致密度高、導(dǎo)熱性和抗侵蝕性好的 石墨碳磚和微孔碳磚。此外， ② 碳磚遇有水蒸氣等物質(zhì)時發(fā)生氧化，也是損毀的原因。當(dāng)侵蝕達(dá)到一定深度，即達(dá)到鐵水凝固線時，鐵水與熔渣的滲入即中止。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 68 在大型高爐上廣泛采用 砌筑陶瓷杯 來保護(hù)爐底及爐缸壁。 新開發(fā)的微孔碳磚、半石墨磚及石墨磚 與傳統(tǒng)的加入氧化物的碳磚相比，抗?jié)B透性、抗鐵、堿及爐渣侵蝕性以及導(dǎo)熱性能等均有明顯的改進(jìn)，高爐自采用全碳磚爐底和綜合爐底以來， 壽命可長達(dá) 15～ 20年。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 69 馬鋼： 陶瓷杯采用的是“ 隔熱、保溫” 技術(shù) , 選用低導(dǎo)熱、高 荷軟、抗渣鐵侵蝕性能好的剛玉質(zhì)預(yù)制塊砌筑于炭塊 內(nèi)側(cè) , 使 ℃ 等溫線高度集中在低導(dǎo)熱的陶瓷層內(nèi) , 使炭 塊免受高溫渣鐵侵蝕。(m 出鐵溝和出渣溝是流放鐵水與熔渣的通道，承受較強(qiáng)的鐵水流和渣流的機(jī)械沖刷、化學(xué)侵蝕和急冷急熱等作用，極易損毀，需要經(jīng)常維護(hù)。 對鐵溝內(nèi)襯用耐火材料的 要求是 耐鐵水和熔渣的侵蝕和沖刷能力強(qiáng)，抗熱震性能好及重?zé)w積變化小，此外還要求不粘結(jié)渣鐵、易于施工與拆除，且不產(chǎn)生有害氣體。 上世紀(jì) 80年代以來，大型高爐采用的鐵溝料已從搗打料發(fā)展成 澆注料 ，其主要材質(zhì)為 電熔剛玉、碳化硅、少量金屬硅與金屬鋁粉以及適量的外加劑等 原料配制，再輔以超細(xì)粉使其具有較高密度，通鐵量已達(dá) 50～ 100萬 t。對炮泥的要求 可塑性、粘結(jié)性及燒結(jié)性好，不產(chǎn)生裂紋與收縮，強(qiáng)度高、耐侵蝕，同時應(yīng)易打開，保證鐵水或熔渣順暢流出。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 76 四、 鐵水預(yù)處理用耐火材料 Refractories for hot metal retreatment 鐵水預(yù)處理是鐵水在進(jìn)入煉鋼爐冶煉前，為除去某些有害成分或回收某種有益成分的處理過程。鐵水預(yù)處理可分為鐵流攪拌法、機(jī)械攪拌法、氣體攪拌法等。 這些處理劑對耐火材料具有強(qiáng)烈的侵蝕作用，特別是蘇打灰的主要成分為 Na2CO3，除強(qiáng)烈的侵蝕耐火材料外，還能使含石墨的耐火制品受到嚴(yán)重氧化。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 78 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 79 幾種處理劑對耐火材料侵蝕程度 處理內(nèi)容 處理劑 對磚的相對侵蝕程度 脫 磷 Na2CO3 1 大 ↑ 侵蝕 ↓ 小 CaOCaF2FeO 2 脫 硅 FeO 3 CaOCaF2 4 脫 硫 CaF2 5 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 80 鐵水預(yù)處理過程中爐渣由酸性變?yōu)閴A性，倒入鐵水時承受高溫和熱震，在運(yùn)輸和裝卸鐵水時發(fā)生沖刷和振動等，這些因素均能加劇耐火材料的損毀。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 81 出鐵溝用耐火材料 鐵水通常在出鐵溝中首先 脫硅 ，以粉狀鐵鱗作處理劑，將其噴入鐵水中，可使硅含量脫到小于 %，使用 Al2O3SiCC質(zhì)澆注料作出鐵溝內(nèi)襯，由于其中的 SiC和 C被氧化，使內(nèi)襯損毀加劇，使用壽命不長。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 82 為了高爐供應(yīng)的鐵水和轉(zhuǎn)爐的需要之間保持平衡，在高爐和轉(zhuǎn)爐之間，設(shè)置了 臨時儲存鐵水及混合鐵水成分和溫度 的設(shè)備。 （一）魚雷罐鐵水車用耐火材料 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 83 在魚雷罐車中用碳化鈣＋氧化鈣或鎂粉＋石灰等脫硫劑進(jìn)行 脫硫 操作，所形成的大量堿度大于 2的高堿度渣對傳統(tǒng)的粘土磚和高鋁磚侵蝕十分嚴(yán)重。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 84 鐵水罐用