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焦炉炉门砖耐火材料的使用现状

编辑:耐火浇注料   时间:2021-03-30    浏览:   

焦炉炉门砖耐火材料已由传统的粘土质、轻质隔热材料向耐火性能更好的堇青石、莫来石以及堇青石复合材料方向发展。炉门砖耐材除了要具备常规耐材性能外,还要具有比炉墙砖更好的耐火性能,包括抗热震性能、较低的传热系数和密度、耐侵蚀及抗结碳性能等。

1、传统的粘土砖

传统粘土砖价格便宜、强度高,是早期焦炉耐火材料的主要选择。粘土砖导热系数相对较高,河南耐火砖一般在1~1.28W/(m·K)范围内,保温效果相对较差;且粘土砖内气孔相对较多,热膨胀性明显,抗热震性不好,使用寿命偏低。目前,国内外焦炉炉门砖已不再将粘土质作为首选材料。

2、轻质隔热材料

轻质隔热材料导热系数低、密度小。20世纪90年代,国内某些焦化厂开始采用轻质砖代替传统粘土砖。济钢焦化厂曾采用聚轻质炉门砖取代原粘土炉门砖,炉门砖导热系数明显变小,炉门砖减薄50mm后炉门表面温度降低20℃以上,炉头热损失降低,机焦侧炉头焦炭质量得到改善。

宣钢焦化厂曾采用轻质漂珠砖代替粘土、堇青石衬砖,机焦侧炉门砖重量分别减轻0.58t、0.65t,且由于轻质漂珠砖导热系数低,高铝砖炉头温度显著提高30℃左右,在降低炼焦耗热量的同时节省了加热煤气的用量。

 

轻质材料除了自身质量较轻外,还包含有气孔,但是显气孔过多容易致使炼焦过程中煤焦油、碳素等渗透至砖孔隙中,降低耐火材料的耐蚀性能。为此,武汉科技大学曾研究了气孔结构参数与轻质砖热导率的关系,结果表明,添加漂珠可显著增加轻质砖的闭气孔,耐火砖材料厂家但开气孔变化不大,轻质砖的热导率随着总气孔率的增大呈指数关系减小,小于150μm范围内的气孔与热导率的相关性最好。为了克服聚轻质炉门砖强度低的问题,加强型聚轻质炉门衬砖被研发与使用。不同炉门砖耐火材料理化性能指标如表1所示。

表1不同炉门砖耐火材料理化性能指标

3、堇青石复合型耐火材料

堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)属铝镁硅酸盐矿物,耐火材料中的堇青石一般均为人工合成。堇青石具有较低的热胀系数、较小的热导率,同时又有较强的抗压能力,是目前焦炉炉门砖上最常用的耐火材料之一。

表2堇青石复合型炉门砖耐火材料理化性能

早期的堇青石一般由工业氧化铝、粘土、高岭土、滑石、铝矾土、焦宝石等合成。堇青石具有优良的热稳定性,但其高温荷重性能相对较差,为了更加完善堇青石的高温性能,目前研究较多的是堇青石复合型材料,包括堇青石-莫来石复合材料、粘土-熔融石英、镁铝尖晶石-堇青石复合材料、莫来石-氧化铝复合材料等,这些耐火材料的性能明显优于堇青石材料,具体见表2。

 

随着高炉大型化以及富氧、喷煤等技术的发展,高炉用焦炭质量的稳定成为了制约高炉稳定顺行的关键因素。焦炉炉门砖的保温效果、寿命直接影响焦炉机、焦两侧焦炭的质量;焦炉操作机械化、自动化要求炉门砖长寿化;加之环保标准愈加严格,以往焦炉炉门冒火、冒烟现象势将遭到杜绝。因此,焦炉炉门砖不仅要有良好的耐火性能,还要具有保温效果好、耐侵蚀、整体性能稳定等特点。


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