第八章 焦炉、混铁炉、铁水预处理用耐火材料2无机非金属材料工程QQ:454540003无机非金属材料工程4无机非金属材料工程焦炉用耐火材料（Refractories for coke oven)一、简介焦炉是获得焦炭及炼焦化学副产品的热工设备，焦炉炉体结构见下图。5无机非金属材料工程6无机非金属材料工程7无机非金属材料工程二、炭化室用耐火材料炭化室是由炉墙、炉底、炉顶和炉门组成。炭化室 工作是周期性的，装煤时炉墙表面温度降至500600 ，结焦末期炉墙表面温度又升至10001100 。温度的大幅波动，使砌体产生热应力，导致砌体出现裂纹、组织松 散、强度降低，还受到煤料成焦时 的膨胀压力，致使墙面鼓胀和凹陷 等。8无机非金属材料工程装煤和推焦时，炉墙和炉底经常受到强烈的机械磨损和撞击，另外，炉墙还承受化学侵蚀和碳素沉积的 作用。炭化室墙、底用硅砖砌筑。9无机非金属材料工程焦炉，尤其现代化大型焦炉对硅砖的要求是极其严格的。首先是外观上光洁度与平整度要求很高。砖的棱角齐整、尺寸公差小。另外，硅砖为鳞石英、方石英 并与残余石英及玻璃相共存的复合体，其中只有鳞石 英形成结晶网络而构成坚固的骨架，使砖具有良好的 高温结构强度，为此必须使石英达到充分转化，促使 砖中大量鳞石英的形成。10无机非金属材料工程工业发达国家所生产的硅砖真密度一般为： 2.312.32g/cm3控制硅砖中残存石英含量使残余膨胀几乎为零。11无机非金属材料工程现代大型焦炉炭化室墙面采用致密 硅砖砌筑，显气孔率控制在1617，以提高炉墙导热性，增加生产能 力；炉门由于经常开启，温度波动较 大，朝向炭化室一侧一般采用粘土砖 砌筑，也可用堇青石砖和不定形耐火 材料，耐火材料与外壳之间充填隔热 材料。12无机非金属材料工程炭化室靠炉门的墙，也称炉头，处于温度波动大的区域，因此多用粘土砖、高铝砖、硅线石砖和红 柱石砖砌筑。炉头和炉门损坏时一般用砖补砌，或用耐火可塑料及浇注料修补，较好的修补方法为火焰喷补法。13无机非金属材料工程三、燃烧室用耐火材料燃烧室由炉墙、炉底和炉顶组成。炉墙与炭化室共用，需砌筑严密，不得有气体串通，该侧面主要受 高温、煤中所含盐类和燃气的作用。炉底与斜道上的 空气和煤气道相通。燃烧室工作层用硅砖砌筑，其技 术要求与炭化室用砖相同。14无机非金属材料工程以鳞石英为主晶相用于砌筑炼焦炉的硅质制品。现代焦炉是由成千种砖形、上万吨耐火材料砌筑的庞大热工设备。硅砖是其砌体的主要材料，构成了焦 炉的基本部分：蓄热室、斜道、燃烧室、炭化室、炉 顶等，占耐火砖总量的6070。焦炉的一个炉役约2030年，有的高达45年。焦炉硅砖的质量好坏直接影响到炉役的长短。四、焦炉硅砖介绍（silica brick for coke oven)15无机非金属材料工程焦炉硅砖性能要求：1、荷重软化温度高；焦炉硅砖在高温下能承受炉顶上装煤车的动负荷，并可在长期使用中不变形。2、热导率高；焦炭是用焦煤在炭化室中靠燃烧室的热传导加热而炼成的，所以，砌筑燃烧室的硅砖 应该有较高的热导率。16无机非金属材料工程3、高温时有良好的热震稳定性能；由于焦炉周期性的装煤、出焦，引起燃烧室墙两侧硅砖的温度急剧变化。正常操作的温度波动范围内 不会引起硅砖的严重裂纹和剥落，因为在600以上，焦炉硅砖具有良好的抗热震性能。17无机非金属材料工程4、体积稳定性晶型转化良好的硅砖中，残存石英不大于1，加 热时的膨胀集中在600 以前，之后膨胀显著趋缓。 在焦炉正常操作时，温度不会降至600 以下，砌体的变化也不会大，可长期保持砌体的稳定和严密性。18无机非金属材料工程某焦炉硅砖的理化性能项 目指 标备 注SiO2，94耐火度，1690荷重软化温度，1620重烧线变化,1450,%0.2显气孔率，2225依使用部位而定常温耐压强度，MPa20炭化室墙和炉底30MPa 热导率，W/(mK)1.7参考指标19无机非金属材料工程焦炉硅砖的矿物组成真密度为2.35g/cm3的硅砖，其矿物组成为：鳞石英 6070，方石英1525，残存石英35，玻璃 相及其它10。焦炉硅砖残存石英少，鳞石英多，可以减轻烘炉时的膨胀和在使用过程中由于残存石英 的转化而产生的膨胀。新砌焦炉烘炉的温度时间升温曲线应合理制定， 尤其是在600 前膨胀较激烈的阶段应严格控制。20无机非金属材料工程混铁炉用耐火材料（Refractories for hot metal mixer)混铁炉是炼钢厂储存铁水、保持和均化铁水温度及其成分的热工设备，有时也用于脱出铁水中的杂质 成分。混铁炉一般用煤气作燃料，操作温度为1500 1550。该炉通常为卧式圆筒形（见下图），两端呈球面状。21无机非金属材料工程22无机非金属材料工程混铁炉炉体的厚度一般为600800mm。靠炉壳铺10 20mm厚的石棉板、耐火纤维毡或硅钙板，再砌筑厚度为 113230mm的粘土质隔热砖或漂珠砖作永久层。 碱性混铁炉内衬的工作层通常用普通镁砖砌筑，有些部位用镁铝砖、镁铬砖和高铝砖。出铁水口处，开始采用含碳化硅的材料。有的钢厂已在混铁炉内采用整体浇注工艺（预制件）23无机非金属材料工程混铁炉内衬经常承受铁水冲刷、熔渣侵蚀、温度变化和动负荷振动等作用，较易损毁。特别是渣线区、出铁口、装铁水口等部位更是薄弱环节，在一个炉役中，该处内衬需要经常维修。如果在混铁炉内脱除铁水中的杂质，将严重影响炉体内衬的寿命。24无机非金属材料工程25无机非金属材料工程铁水预处理用耐火材料（Refractories for hot metal pretreatment）砌筑铁水预处理容器使用的耐火材料。铁水预处理是铁水在进入炼钢炉冶炼前，为除去某些有害成分或回收某种有益成分的处理过程。26无机非金属材料工程预处理对耐火材料的损毁铁水预处理技术实质是首先在出铁沟脱硅，然后在同一容器中进行脱硅、脱磷和脱硫处理。铁水预 处理可分为铁流搅拌法、机械搅拌法、气体搅拌法 等。27无机非金属材料工程脱硅处理主要采用氧化铁系处理剂；脱磷处理主要采用石灰系（CaO-CaF2-FeO）或苏打 系（Na2CO3）处理剂；脱硫主要采用石灰系（CaO-CaF2或CaF2）处理剂。这些处理剂对耐火材料具有强烈的侵蚀作用，特别是 苏打灰的主要成分为Na2CO3，除强烈的侵蚀耐火材料外，还能使含石墨的耐火制品受到严重氧化。石灰系处 理剂中包括萤石，其中的CaF2熔点低，且有较强的腐蚀性，使砖中的骨料受到侵蚀。28无机非金属材料工程铁水预处理过程中炉渣由酸性变为碱性，倒入铁水时承受高温和热震，在运输和装卸铁水时发生冲刷和 振动等，这些因素均能加剧耐火材料的损毁。因此， 要求耐火材料具有较好的抗渣性能、抗冲刷和抗热震 的能力。29无机非金属材料工程出铁沟用耐火材料铁水通常在出铁沟中首先脱硅，以粉状铁鳞作处理 剂，将其喷入铁水中，可使硅含量脱到小于0.15%，使 用Al2O3-SiC-C质浇注料作出铁沟内衬，由于其中的 SiC和C被氧化，使内衬损毁加剧，使用寿命不长。改 用Al2O3-MgO质浇注料作内衬后，延缓了炉渣渗透，铁沟寿命有所延长。30无机非金属材料工程盛装和运送铁水设备用耐火材料盛装和运送铁水的设备，有敞开式铁水罐（铁水包）和鱼雷式铁水罐（鱼雷罐）两种。31无机非金属材料工程工作环境p高温p热冲击p机械磨损p铁的化学侵蚀p渣的侵蚀内衬耐火材料的选择p抗侵蚀p高强度p热震稳定性好32无机非金属材料工程国内，不进行脱硫、脱硅及脱磷处理的铁水罐 粘土砖 高铝砖 Al2O3-SiC-C不烧砖（渣线）33无机非金属材料工程进行铁水预处理的铁水罐在敞口式铁水罐中进行脱磷和脱硫。脱磷处理剂 为石灰、萤石和铁鳞。80的石灰通过浸入式喷枪喷入铁水内，其余的石灰萤石和铁鳞均从上部加入 。34无机非金属材料工程35无机非金属材料工程通常采用高铝砖或红柱石砖砌筑此种铁水罐，高铝砖对C/S大于0.9的渣抗侵蚀性强，对C/S之比为0.5的渣，两种砖不相上下，但多因剥落而损毁。由于罐衬长时间与铁水接触，要求砖的组织结构致密、性能稳定，并在使用过程中略有膨胀。36无机非金属材料工程项 目出铁沟用 铝镁浇注 料铁水罐用铝碳 化硅质衬砖喷枪用 高铝浇 注料12 化学成分，% MgO3 Al2O394757974 SiO2124 SiC85 C1010 显气孔率，5.08.813.3 体积密度， g/cm33.253.003.042.71耐压强度， MPa605053抗折强度， MPa19118.6重烧线变化， %+0.96-0.03铁水预处理用耐火材料理化指标37无机非金属材料工程当铝硅系耐火材料在铁水预处理铁水罐中的使用已 不能满足要求时: Al2O3-SiC-C砖 Al2O3-SiC砖 MgO-C砖 Al2O3-MgO-C砖38无机非金属材料工程脱硫喷枪用耐火材料插入混铁车(铁水罐)内进行作业，要求： 耐高温 耐侵蚀 耐剥落性能好39无机非金属材料工程脱硫喷枪是整体浇注而成。举例：外径250mm，全长7030mm，浇注料工作层长为4680 mm，内含2%5%耐热钢纤维。Al2O3, %体积密度,g/cm3耐压强度,MPa110,24h1500,3h110,24h1500,3h49.42.472.4151.469.9高铝质脱硫喷枪的理化指标40无机非金属材料工程小论文(综述类)炼铁系统冶炼用耐火材料的侵蚀分析和提高耐火材 料使用寿命的方法。（可选定一个研究对象来写，比如：高炉炉身、炉 腰、炉腹、炉缸、炉底；铁水罐、鱼雷罐、热风炉用 耐火材料等等.).例如：鱼雷罐用铝碳化硅碳砖的损毁机理和提高使 用寿命的途径/方法/措施要求：一律手写，字数不少于1000字，请各班按 学号顺序整理作业，下周上课时交作业。