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耐火材料厂家

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郑州荣盛窑炉耐火材料有限企业
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焦炉对于耐火材料的要求及焦炉内衬常见工艺问题

时间:2020-12-02 18:05 编辑:耐火材料生产厂家点击:次

 
焦炉用硅砖的技术条件
焦炉用硅砖是以鳞石英为主晶相用于砌筑焦炉的硅质耐火制品。现代焦炉是由上万吨、近千种砖型的耐火材料谢筑的大型热工设备,其中硅砖用量占60%?70%。焦炉硅砖用于砌筑焦炉的蓄热室墙、斜道、燃烧室、炭化室和炉顶等。焦炉硅砖应具有下列特征:
(1) 荷重软化温度高。焦炉硅砖要在高温下承受炉顶上装煤车的动负荷,并要求长期使用不变形,因此要求焦炉硅砖荷重软化温度高。
(2) 热导率高。焦炭是用炼焦煤在炭化室中靠燃烧室的墙传导加热而炼成的,因此砌筑燃烧室墙的硅砖应有较高的热导率。
(3) 抗热震性好。由于焦炉要周期性地装煤、出焦,引起燃烧室墙两侧硅砖的温度剧烈变化,因此要求焦炉硅砖抗热展性好。
(4) 高温体积稳定。
 
焦炉内衬常见工艺问题 
焦炉用耐火材料及损坏因素(碳化室、燃烧室)
炉顶,粘土耐火砖;隔热砖和火道:硅砖;炉头:粘土耐火砖;弯曲部分:硅砖 蓄热室:硅砖和粘土耐火砖;砖格:粘土耐火砖;小烟道:硅砖、粘土耐火砖 炉门:堇青石预制块 上升管 
堇青石预制块 烟道 
粘土耐火砖、普通砖
炭化室:1温度的大幅度的变化产生热应力,导致裂纹,耐火砖阻止的疏松和强度的降低。2.在装煤和推焦时承受较大的机械磨损和冲击作用导致炉墙变形和磨损以及炉底机焦侧边砖损毁和燃烧室的移位。3.化学侵蚀和碳素的沉积作用,使炉墙硅砖的组织性能发生变化。
燃烧室:热反应作用和机械磨损。燃烧室用耐火材料使用过程中,残留在焦炉硅砖内的未转化的石英,可转化为真比重低的晶型,引起硅砖体积不可逆增大 。当温度>1 2 5 0 c时 ,残余石英转化 比较快 。由于上述转化 ,燃烧室整体性被破坏。
 
焦炉对耐火材料的基本要求
(1)燃烧室(炭化室)和斜道用耐火材料
炭化室的工作是周期性的.在正常生产时.燃烧室立火道的温度可高达1300℃以上,燃烧室墙是传递炼焦所需热量的载体,这就要求筑炉材枓应该具有良好的高温导热性能,燃烧室隔墙还承受上部砌体的结构负荷和炉顶装煤车的重力,这就要求筑炉材料应该具有高温荷重不变形的性能,燃烧室墙的炭化室面又受到灰分、熔渣、水分和酸性气体的侵蚀,甲烷还渗人砖体空隙处产生炭沉积,立火道底部受到煤尘、污物的渣化侵蚀,这就要求筑炉材料应该具有高温抗蚀性能。在装煤时燃烧室墙的炭化室面温度从1000℃以上急剧下降到600~700℃,所以要求筑炉材料在600℃以上应该具有抵抗高温剧变的性能。由于受推焦的影响,还要求炭化室底面砖有较高的耐磨性能,因此燃烧室墙、炭化室底用硅砖砌筑。
炭化室两端的炉头.由于炉门开启时温度骤然变化,从1000℃以上降至500℃以下,超过硅砖体积稳定的温度界限(573℃),因此炉头应选用抗热震性好的材料,原来6m以下的焦炉炉头采用三等高铝砖,现在的6m焦炉使用部分红柱石砖,而在7.63m焦炉中使用的是挂线石砖砌筑。
(2)蓄热室用耐火材料
大中型焦炉蓄热室中上部砲体全部采用硅砖砲筑,使焦炉整体得以均匀膨胀。蓄热室内的格子砖上下层温差达1000℃左右。上升气流和下降气流时的温差在300~40(TC之间,这就要求格子砖材质应该具有体积密度大、抗温度剧变能力强的特点。现在的6m焦炉趋向于选用含碱性氧化物杂质少的低铝黏土砖,7.63m焦炉根据使用温度的高低.自上而下分别选用了Al2O3含量>40%的黏土砖、Al2O3含量为30%~36%的黏土砖以及SiO2>70%的半硅砖。
(3)小烟道用耐火材料
存在上升气流时小烟道的温度低于100℃,存在下降气流时小烟道的温度则高于300℃,所以要求筑炉材料在300℃以下应该具有抗温度剧变的性能,现在的6m焦炉单墙和主墙选用的是硅砖,内部用黏土砖作衬砖,抵抗温度的周期性变化,而在7.63m焦炉中使用的是热震稳定性较好的半硅砖。
(4)炉顶和基础顶板用耐火材料
炭化室过顶后即是炉顶区域,炉顶结构主要使用黏土砖分隔.分隔区域填充保温材料。炉顶表面铺砌致密性好、防水、耐磨缸砖。
小烟道以下为基础顶板。基础顶板原来采用四层红砖砌筑,强度要求大于10MPa,现在根据保温要求改为高强度轻质保温砖.分三层砌筑。
 
焦炉用耐火材料的基本分类及矿物组成
焦炉所用耐火材料包括硅质、黏土质、高铝质三大类,它们都属于硅铝系耐火材料。硅酸铝耐火材料是由Al2O3、SiO2及少量杂质所组成,根据其中所含氧化铝不同又可分为:半硅砖(半酸砖),含Al2O3 15%~30%;黏土砖,含Al2O3 30%~46%;高铝砖,含Al2O3>46%。硅酸铝耐火材料资源丰富,成本低,尤其是黏土砖用途广泛。
(1)Al2O3-SiO2系耐火材料种类
Al2O3-SiO2系耐火材料主要有硅质、硅酸铝质、刚玉质三大类。
①硅质耐火材料
硅质耐火材料是指含SiO293%以上的耐火材料,是酸性耐火材料的主要品种,主要产品为烧成硅砖,也有散状硅质耐火材料。硅砖主要是由鳞石英、方石英、残存石英和玻璃相组成。采用硅石作原料,制造时在配料中外加少量石灰和铁鳞作矿化剂,以促进坯体中石英转化为鳞石英。硅砖属于酸性耐火材料,抗酸性渣的能力较强,它的高温强度较好,荷重软化温度接近其耐火度,一般为1620~1660℃,具有高温下长期使用不变形的优点。硅砖在600℃以上一般无晶型转化,线膨胀系数较小,抗热震性也较好;而600℃以下正好相反。它主要用于砌筑焦炉,不宜在600℃以下且温度波动大的热工设备中使用。
②硅酸铝质耐火材料
硅酸铝质耐火材料的主要成分为Al2O3和SiO2,还含有少量起溶剂作用的杂质成分,如TiO2、Fe2O3、CaO、MgO等。通常按Al2O3含量的多少分为半硅质(Al2O315%~30%)、黏土质(Al2O330%~48%)、高铝质(Al2O3>48%)三类。
半硅质耐火材料有半硅砖、蜡石砖。半硅砖可用天然硅质黏土和蜡石作原料,也可用石英和黏土配制而成。适宜用作玻璃窑、盛钢桶、加热炉、均热炉、化铁炉等的内衬。蜡石砖又称叶蜡石砖,以蜡石为原料制成。由于蜡石的灼减和烧成收缩小,可以不经锻烧直接用于制砖,该产品主要用作盛钢桶内衬。
黏土质耐火材料主要由莫来石(25%~50%)、玻璃相(25%~60%)和方石英及石英(高可达30%)所组成。通常以硬质黏土为原料,预先煅烧成熟料,然后配以软质黏土,以半干法或可塑法成型.在1300~1400℃烧成材料。也可以加少量的水玻璃、水泥等结合剂制成不烧材料和不定形材料。它是焦炉、高炉、热风炉、加热炉和耐火材料烧成窑中常用的耐火材料。
高铝砖的矿物组成为刚玉、莫来石和玻璃相,其含量取决于Al2O3/SiO2比以及杂质的种类和数量,可按Al2O3含量划分等级。原料为高铝矾土和硅线石类天然矿石,也有掺加电熔刚玉、烧结氧化铝、合成莫来石的,以及用氧化铝与黏土按不同比例煅烧的熟料,多用烧结法生产,但产品还有熔铸砖、熔粒砖、不烧砖和不定形耐火材料。高铝砖广泛用于钢铁工业、有色金属工业和其他工业。
硅线石砖是以硅线石族矿石为主要原料制成的高铝砖。此种材料中Al2O3/SiO2比近于1,主要矿物为莫来石以及一定量的玻璃相和方石英。硅线石族原料中的硅线石和红柱石在锻烧过程中体积稳定性好,不需预烧即可用于制砖;蓝晶石在1300℃左右形成莫来石和方石英时体积膨胀约1%。此种高铝材料中的Al2O3和SiO2等化学组成分布均匀,各种矿物晶体互相交错、结构均一。
莫来石砖是以莫来石为主晶相的高铝砖,Al2O3含量一般在65%~75%。矿物组成除莫来石外,其中铝矾土熟料为主要原料,再加少量黏土或生矾土作结合剂,经成型和烧成制得。Ⅱ等高铝砖中含Al2O3较高的即属此种材料。按莫来石成分配料用熔铸法制成的,称为熔铸莫来石材料。该材料的高温性能取决于Al2O3的含量(即莫来石和少量刚玉的含量)和莫来石晶相与玻璃相分布的均匀性。
刚玉砖是指Al2O3含量不小于90%,以刚玉为主要物相的耐火材料。用烧结Al2O3或电熔刚玉作原料,或Al2O3/SiO2比高的矾土熟料与烧结氧化铝配合,采用烧结法制成。也可用磷酸或其他化学结合剂制成不烧刚玉砖。
(2)Al2O3-SiO2系耐火材料的化学、矿物组成
Al2O3-SiO2系耐火材料是由多种不同的化学成分及其结构的矿物组成的非均质体。化学组成是构成耐火材料的基础。通常将耐火材料的化学组成按各个成分的含量多少和其作用分成两部分,即占多量的主成分和占少量的副成分(杂质成分及添加成分)。主成分是构成耐火主体的成分,也是决定材料特征的基础,知道化学组成中的主成分就容易知道其中的耐火主体。
除使用特殊原料制成的耐火材料主成分接近外。使用天然原料制成的硅酸铝质耐火材料不可避免地要混人一定数量的杂质成分,因而耐火材料的质量规定中都规定了主成分的低值。
材料中的杂质成分大部分在高温下起着溶剂作用,严重地降低了材料的耐火性能,通常将其视为有害成分。
耐火材料是矿物组成体,其性质是组成矿物性质的综合反映。硅酸铝耐火材料的矿物组成取决于材料(原料)的化学组成和工艺条件。因而即使化学组成完全相同的材料,由于所形成的矿物相的种类数量、结晶大小的不同以及分布情况的差异,其性质也可有很大的差别。
 
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