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焦炉耐火材料

发布时间：2018/4/13 10:05:38 点击率：来源:艾米作者：荣盛耐材

　　半个世纪以来，焦炉与高炉大型化相呼应，焦炉也发展为大型化，焦炉构造实例如图7-17所示。图7-18 表示考伯斯焦炉炉容扩大的变化，其他的方式(卡尔斯蒂尔式炼焦炉、迪迪尔型炼焦炉、奥托式炼焦炉、日铁式炼焦炉)也大体是同样的变化过程。伴随着大型化的发展，耐火砖尺寸也有若干的变化，重要部位的炭化室壁的耐火砖(硅质耐火砖)情况从热传导的关系可以看到壁厚向薄壁化方向发展。另外，同时看到，耐火砖的大型化，一般要增大温度升降时的接缝处的交错，为使耐火砖结构体的应力均一化，在焦炉使用的情况下要格外重视砂浆。

　　硅砖烧成用圆窑

　　图7-16 硅砖烧成用圆窑

　　焦炉炭化室的硅质耐火砖在使用中如何变质，和损耗是否有关，这是窑炉寿命特别是炉龄高的焦炉中要关注的事情，对此，国内外进行了多项的调查，特别是西德有关寿命从4.5年到42年的10座焦炉使用之后的调査，为此提供了许多有益的参考，耐火砖内各种添加剂成分在使用中的移动形态和残留石英的鳞石英化的状况，以及残留石英多的窑炉初期，应尽量避免1250℃以上的急剧升温等对炉子操作的见解都体现在上述的调査报告当中。焦炉炭化室炉壁的损伤从耐火砖的变质层形成开始，经过接缝处的变质，终体现在炉壁耐火砖的破损，图7-19表示为其变质的过程。

　　焦炉炉壁性能结构下降的概念

　　图7-19焦炉炉壁性能结构下降的概念

　　许多的解剖调査和操作经验正如所示的那样，在对焦炉寿命提高的贡献中，由于炭化室接缝、耐火砖气孔中炭素物质的侵入，适应了碳氧化物类复合组织的形成和操作炉龄，特别是开炉初期存在炉体内耐火砖构造拘束应力的极小的调格控制(由于护炉拉条)也是如此。

　　这方面不仅只限于焦炉的炭化室，对于长时间使用耐火材料的对策，除了耐火材料自身之外，炉体设计、操作方法的因素也很大。在焦炉超过20年寿命的情况下，其炉龄的各种经验反映在下一代耐火材料的材质上是非常难的工作，这里，对这种极长寿命炉所采取的耐火材料技术方面的措施是有其一定难度的，需要下很大的功夫。

　　作为焦炉炭化室耐火材料的硅砖，包含其经济性，若去除其中的一个难点，可以说是合适的材料，其难点是热传导性低。

　　对此，从两个方面探讨了提高其热导率的对策，一个是与硅砖相比，用热导率高的耐火砖材质更换。有若干个研究机构(如西德的Bergbau-Forschung公司)，从1970年到1980年之间研究了氧化镁、碳化硅质材料转换的可能性，但都没有成功。

　　另一个是保持硅砖所具有的特性(体积稳定性)，通过添加物质使其致密化进一步促进的方法。尝试了作为添加物的Cu2O、 TiO2、金属Si等方法，也尝试了磷酸类的浸渍方法，添加Si3N4方式的作为超致密“super-dense”的硅砖得到较高的评价。添加 SiN4后的组织致密化结构，由于在1000℃烧成时产生氧化膨胀，其主要特性值见表7-8。

　　主要特性

　　焦炉心脏部位的炭化室、燃烧室以外也使用大量的耐火材料，其大部分是黏土，我们可以看到在这半个世纪当中黏土的质量有很大变化，但是，为代替以往的黏土，从1960年开始，各国在炭化室的入口部位有效的使用了耐热冲击性更好的材料(例如，熔融硅质)。伴随着上升管内附着炭素物质的除去后而产生的对内衬损伤效果的措施，近年来，尝试了热喷补和新材质(涂釉堇青石耐火砖)的使用方法。

　　进一步的是从1970年开始，各公司以附属焦炉的形式采取了排热回收方式和环保措施，设立的CDQ (焦炉干熄焦设备)设备中也使用了耐火材料，主要是高炉炉身上部的黏土耐火砖中使用了类似的物质其损伤结构因部位不同而不同，近判定主要损伤为机械摩擦损耗和热冲击所造成。

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