高炉耐火材料的创新

据河南耐火材料厂专家介绍延长高炉使用寿命的一个重要环节是提高高炉耐火砖的抗磨损性能。在20世纪70年代初，国外通用的炉腹设计是将串级水喷射到内砌导热砖的实心炉壳上。喷雾冷却系统安装成本较低，但需要热量流过钢壳。当耐火材料磨损后，钢壳会产生裂纹。这种冷却方式，耐火砖系统的期望寿命值一般不超过6年。20世纪80年代，许多高炉的炉衬更换或修理，被认为是由于炉腹损坏所造成的。所以，许多设计工作者把延长炉龄的主要努力放在炉腹几何尺寸、耐火材料和冷却系统的研究与选择上。

20世纪80年代初期，北美高炉的使用情况证明，下部炉身的耐火材料对高炉的寿命有决定作用。下部炉身部位，无论古今都必须进行补救与维修，或更换损坏的冷却元件以增加冷却能力，或对炉衬进行灌浆或喷补，以延长高炉的有效寿命。改进耐火材料是减少下部炉身的磨损，从而减少对其修补工作量的关键。

炉缸耐火材料的磨损，主要由铁水循环流向出铁口所造成。据河南耐火材料厂专家多年研究发现，炉底的死铁会随时浮起，使整个炉缸断面成为一个液态流动体系，致使铁水在炉缸壁上循环流动，从而在炉缸壁和底垫结合部出现蘑菇状侵蚀。炉缸壁的保护是通过在耐火砖热面形成渣壳来实现的，这就要求在绝大部分运行期间内保持着这种保护性渣壳。然而，在循环载荷的作用下，当熔液的高速流动达到危险速度时，渣壳将被减小甚至丧失，与此同时，耐火材料的薄弱部分就可能被磨损并被冲走。

反复研究发现，用超过60%的焦油浸透的高铝砖有很好的抗磨损效果。研究表明，下部炉身耐火砖的磨损主要由热波动、热负荷、热化学磨损和机械磨损几个方面的综合作用所造成的。在达到1149℃的高温时，就会发生耐火砖与高炉内熔体的破坏性化学反应，这个温度称为危险反应温度。使用证实，采用60%的焦油浸渍耐火砖可明显提高抗腐蚀能力，延长其使用寿命。

近年的研究工作表明，高炉下部炉身如采用氮化硅粘结的碳化硅砖，效果将会更好。北美Algma铁厂采用碳化硅重砌炉衬，结果发现，碳化硅砖的性能比用60%焦油浸透过的砖的性能更好。然而，总体效果还是不能令人完全满意，原因是这种炉衬冷却板密度太低而减低了冷却鲜果，同时，这种炉衬还不能有效抵抗碱腐蚀。经过多次实验工作后得出的结论是，必须把耐火砖和冷却系统作为一个整体，进行综合考虑，而不能把它们当作互不相干的两个独立系统进行设计。

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