耐火材料使用性能的应用.doc

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1、耐火材料使用性能的应用耐火材料作为工业窑炉最重要的炉衬材料，对窑炉的使用寿命、寿命、使用效果起着决定性的作用。发展至今天，耐火材料已经由最初的冶金辅助材料变成冶金主体材料。许许多多冶金新产品、新材料的开发都离不开优质高档耐火材料的配合。但是，当今耐火材料在应用时由于受传统观念的影响，考虑最多的还是其一般固有性质。对其使用中表现出的使用性质还存在着认识不够的问题，正是该问题的存在，才给实际使用的耐火材料带来了一系列的问题，诸如，应用设计不分轻重指标一律照搬；理化检验不管指标是否合理盲目采用一些同类型的检验标准；生产使用按照传统使用经验选取耐

2、火材料材质等等。这种撇开耐火材料使用性质片面的采用其一般经验作为耐火材料使用准则的做法，给耐火材料的实际使用带来了相当大的被动耐火材料的使用性能是影响高炉寿命很重要的一个因素。2O世纪80年代以前，国内高炉炉衬一般采用高铝砖、粘土砖和普通炭砖砌筑，寿命很短。当时对高炉耐火材料使用性能的研究很少，因为产品标准中只有几项常规指标，如炭砖的灰分、抗压强度、气孔率、体积密度，高铝砖的抗压强度、气孔率、体积密度、耐火度、荷重软化点、Al2O3含量、Fe2O3含量等。这些常规指标不能反映生产过程中高炉炉衬的实际工作状态，因而这些指标的高低与高炉寿命的

3、关系并不密切。在20世纪70～80年代，武钢利用大修机会对几座高炉的破损状况开展了系统的调研工作。在调研过程中，我们对观察到的炉缸炭砖环状裂缝、炉底炭砖溶蚀，硅铝质耐火材料的碱金属侵蚀和炉渣侵蚀留下了深刻的印象。为了寻求减缓炉衬侵蚀的对策，我们模拟高炉内的温度、气氛等条件，在实验室开展了系统的高炉耐火材料使用性能的研究。对于炭砖，主要研究其抗氧化性、铁水渗透性、铁水溶蚀性、导热率、气孔分布特性、抗碱性；对硅铝质耐火材料，主要研究其抗渣性、抗碱性、气孔分布特性等指标。我们设计了专门的试验装置和试验流程，对高炉耐火材料的上述性能进行试验，以比

4、较其优劣。1991～1997年期间，武钢接受了起草7个高炉耐火材料试验方法标准的任务，随着这些试验方法标准的发布和实施，这些试验装置和试验方法已逐渐规范化，它们在鉴别耐火材料使用性能的优劣和开发新型耐火材料中起到了重要的作用。本文针对近年我国高炉寿命的薄弱环节，对导热率、抗铁水溶蚀性、抗碱侵蚀性和气孔分布特性等指标的重要性以及试验方法要点进行介绍，并比较国内外各种高炉耐火材料的使用性能。1、耐火材料性能与评价    耐火材料产品作为窑炉内衬的砌筑材料，在高温使用状态下，它将遇到更加苛刻的条件，它与炉渣、分解气体、粉尘接触，发生局部的热应力

5、，而且有时会受到高压。因此，耐火材料在使用中也时刻发生变化，必须确立使用中或使用后设定的实验方法。    在表示耐火材料的性能时，可分为两种性能，即耐火材料固有的一般性能和被应用时能耐得住蚀损的性能。在选择和使用耐火材料时，必须掌握能耐得住直接蚀损的性能。当然，它与耐火材料本身固有的一般性能具有极其密切的关系，从一般性能可以类似推出耐蚀损的性能。    在做耐火材料的性能测度与质量评价时，应仔细考虑一般性能与耐蚀损的直接性能之间的关系，需要考察分析的能力和对于这些特性值测定方法读取数据的能力。关于一般性能，大部分已经标准化、规格化；关于直

6、接的性能，一部分已经规格化，而大部分尚未修整。    在工业窑炉上使用耐火材料时，存在着使用地点、操作条件、工业窑炉设计条件等，特别是在操作条件方面，由于炉内容积、炉型、操作温度、炉内压力、炉内气氛、溶解物、加热物、炉壳温度的不同，选择的耐火材料也不同。2.抗碱侵蚀性烧结矿、焦炭等原燃料带人高炉的碱金属和锌是引起炉衬侵蚀和破坏的重要因素。在一定温度下产生的钾蒸气能渗透到砖衬内部，与硅铝质成分发生反应，生成硅酸钾、钾霞石等化合物。这些反应过程中伴随有体积膨胀，因而会破坏砖衬，特别是炉身到炉腹常用的硅铝质砖衬。很多高炉炉缸、炉底侧墙炭砖中存在

7、环缝，也与碱金属和锌的侵蚀作用有关。抗碱侵蚀性试验方法标准号为GB/T14983～1994，试验流程见图4。该试验方法是模拟高炉内的温度、气氛和碱金属形态等条件设计的。高炉内的碱金属侵蚀主要是钾，该试验方法以K2CO3。作为带入钾的试剂。试验采用还原气氛，温度选择1100℃是考虑高炉内碱金属和锌还原反应的情况。试验时问、检验结果表示方法及评价也是经过大量试验，经过反复探索确定的。该试验方法采用30mmX30mmX30mm的立方体试样，以木炭和K2CO3为试剂。将试样放入密封的坩埚中，用试剂将试样周围的空隙填满，然后放人加热炉中升温到110

8、0℃，保温30h。试样冷却后检测其试验前后性能的变化，包括抗压强度下降率、体积膨胀率和试样的外观、裂纹等，以综合判断其抗碱性的优劣。典型高炉耐火材料抗碱试验的结果见表3（表3详见原文）。从表3