本文章主要讲述高炉炼铁化学方程(炼铁高炉的介绍,高炉炼铁化学方程),生活百科网主要提供生活常识,数码科技,有氧运动,家庭美食,科普答疑,衣物护理,生活乐趣等生活百科知识

一、衬砌破坏机理

高炉炉衬的寿命决定了第一代高炉的寿命。高炉不同部位发生不同的物理化学反应，需要详细分析各部位炉衬的破坏机理。

1.炉底

根据高炉停炉大修前炉底破损和生产过程中炉底温度的检测结果，可知炉底破损可分为两个阶段，初期为铁水渗入浮砖形成锅底形坑，第二阶段为烧结层形成后的化学侵蚀。铁水渗入的条件:一是炉底砌砖承受10% ~ 20%的液态渣铁、气体压力和料柱重量；第二，砌砖有裂缝和裂痕。

烧结层的砖和砖已经烧结成一个整体，可以抵抗铁水的渗透，坑底铁水温度也较低。砖缝不再是铁水渗入的薄弱环节。此时炉衬损坏的主要原因是转化为铁水中的碳使砖中的二氧化硅还原成硅，硅被铁水吸收进行化学侵蚀。反应方程式如下:

SiOz+2[C]+[Fe] - [FeSi]+2CO

从上述炉底的损坏机理可以看出，影响炉底使用寿命的因素有:一是承受的压力高，二是温度高，三是出钢时铁水和渣水的流动对炉底的侵蚀，炉底砖衬在加热时产生温度应力，引起转换层开裂。此外，渣铁在高温下对砖衬也有化学侵蚀作用，尤其是渣液的侵蚀更为严重。

2.炉膛

炉膛下部是盛放熔渣的地方，定期聚集和排出，所以熔渣的流动、炉内熔渣液面的升降以及大量气流等高温流体对炉衬的侵蚀是主要的破坏因素。高炉渣是碱性的，常用的耐火砖是酸性的，所以高温下的化学结渣是炉缸砖衬的重要破坏因素。整个高炉的最高温度区域是炉缸上方的风口区，这里的炉衬内表面温度高达1300℃~1900℃，因此砖衬的耐高温性能和相应的冷却措施非常重要。

3、炉腹

它靠近风口带，所以高温热应力的作用很大。由于炉腹是倾斜的，受料柱压力和料塌坐时冲击力的影响。此外，它还承受着初渣的化学侵蚀。由于初渣中FeO、MnO和游离CaO含量高，初渣中的FeO、MnO和CaO与砖衬中的SiO反应生成低熔点化合物，在砖衬表面软熔，在液态渣铁和气流的冲刷下脱落。在实际生产中，这部分炉衬往往在开炉后不久就被完全侵蚀，增加炉衬厚度也无济于事，只能靠冷却壁上的渣皮维持生产。

4.炉体

炉身中下部温度高，热应力影响大，还受到初渣和碱金属、锌的化学侵蚀。此外，积碳也是造成这部分衬里损坏的一个原因。炉体上部炉料坚硬有棱角，下降炉料的磨损和带大量炉灰的高速气流的冲刷是该部位炉衬损坏的主要原因。

5.炉喉

由于下落炉料的冲击，炉喉由金属保护板保护，也称为炉喉钢砖。即便如此，它在高温下仍会失去强度，并因温度分布不均匀而产生热变形，当炉内气体流量频繁变化时，损坏更为严重。对于大中型高炉来说，炉身是整个高炉的薄弱环节。这里的工作条件虽然比下部好，但是因为没有渣皮保护，使用寿命较短。对于中小型高炉来说，炉缸是薄弱环节，由于冷却不良，堵铁口泥泡能力差，经常发生炉缸烧穿事故。

最终决定衬里寿命的因素有:

1)炉衬质量是决定炉衬寿命的关键因素，如耐火砖的化学成分、物理性能和形状公差。

2)砌体质量、接缝大小及均匀性、伸缩缝是否合理、填充物是否填充等。

3)操作因素，如烤箱开机时的烤箱质量，正常运行时操作系统是否稳定合理。

4)炉型的结构尺寸是否合理，如炉体角度、炉腹角度等。另一方面，高炉内也有保护炉衬的因素，如合理的冷却设备、渣皮的形成、炉壳的存在等，都有助于保护炉衬，削弱高温热应力的破坏性声音。

2.高炉用耐火材料

1.对高炉耐火材料的要求根据高炉炉衬的工作条件和破坏机理，砌筑材料的质量对炉衬的寿命有重要影响，因此对高炉用耐火材料提出以下要求:

1)耐火性高。耐火材料是指耐火材料开始软化的温度。它显示了耐火材料耐高温的能力。

2)负荷下的软化点要高。直径36mm、高50mm的样品在0.2MPa的载荷下加热，当温度达到一定值时，样品高度突然下降。这个温度就是负荷的软化点。荷重软化点可以更准确地评价耐火材料的性能。

3)3)fe2o 3的含量应该低。

4)再燃后的收缩量要小。再烧收缩率，也称残余收缩率，是耐火材料升至高温后产生裂纹可能性的量度。

5)孔隙率应该低。气孔率是耐火材料的重要指标之一。在高炉冶炼条件下，如果砖衬材料的气孔率较大，为石墨和锌的沉积创造了条件，导致炉衬的损坏。

2.高炉常用耐火材料

高炉常用耐火材料主要有陶瓷材料和碳质材料。陶瓷材料包括粘土砖、高铝砖、钢玉砖和不定型耐火材料。含碳材料包括碳砖、石墨碳砖、石墨碳化硅砖、氮结合碳化硅砖等。

1)粘土砖和高铝砖。

粘土砖是高炉使用最广泛的耐火砖，具有良好的物理力学性能，化学成分与炉渣相似，不易与炉渣反应，力学性能好，成本低。高铝砖是Al2o3含量大于48%的耐火制品，比粘土砖具有更高的耐火度和荷重软化点。由于Al2O3呈中性，所以抗渣性较好，但加工难度大，成本较高。粘土砖和高铝砖的外观质量也很重要，尤其是精细的砌筑部位要求更为严格，有时需要重新打磨才能达到质量要求。所以在储存和运输过程中要注意保护棱角，否则会变质甚至报废。

2)碳质耐火材料

近代以来，高炉逐渐大型化，冶炼强度提高，炉衬热负荷增加。炭质耐火材料具有独特的性能，因此逐渐应用于高炉，尤其是炉缸炉底几乎普遍采用炭质材料，其他部位炉衬的使用量也越来越多。碳素耐火材料的特点是:①耐火性高，碳是在3500℃升华的不溶物，碳素耐火材料在高炉冶炼温度下不熔化、不软化；(2)碳素耐火材料具有良好的抗渣性，对酸性和碱性渣都具有良好的抗侵蚀性；(3)导热率高，抗热震性好，能起到很好的冷却器作用，有利于延长炉衬寿命；④膨胀系数低，热稳定性好；⑤致命弱点是易氧化，耐氧化性气氛差。

3)不定型耐火材料

不定型耐火材料主要包括捣打料、喷漆、浇注料、泥浆和填料。按成分可分为碳质不定型耐火材料和粘土质不定型耐火材料。耐火泥的作用是填充砖的接缝，使之粘结成一个整体。耐火泥浆由大块耐火材料制成，应具有良好的筑炉性能。

性能，良好的流动性、可塑性和保水性，同时还具有良好的高温性能，保证高温下性能稳定，气孔率低。与成型耐火材料相比，不定型耐火材料具有成型工艺简单、能耗低、整体性好、抗热震性和抗剥落性强等优点。还可以减少炉衬厚度，提高导热率。

三。结束语

高炉炉衬是根据设计的炉型用耐火材料制成的。耐火材料直接受到高温、化学侵蚀、炉料磨损和气体运动等因素的影响，所以炉衬结构和耐火材料直接影响炉衬寿命。耐火材料的选择应与高炉内模零件相适应，与原料条件相适应，与冷却设备相适应。

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