高炉炉缸用耐火材料的选择及应用

20世纪80年代以前用隧道窑焙烧的无烟煤和以冶金焦为主要原料生产的炭块，导热能力比较差，在生产中炉缸炭块产生环状断裂和异常侵蚀。断裂渗铁后裂缝逐渐扩大并形成铁水渗入层。为了消除炉缸炭块环状断裂对炉缸使用寿命的影响，各国都在提高炭块的使用性能上进行了大量的研究试验。通过提高生产炭块原料的质量(改为电煅烧无烟煤)和增加添加剂来提高炭块的质量(微孔和超微孔、高导热、高耐蚀)。

使用热模压小块炭砖(NMA和NMD)并配合高性能的胶泥(C-34和C-46)，炉衬厚度在1000mm左右就可以确保12年以上的使用寿命。延长内衬使用寿命的关键是依靠高导热在炭块的工作面上形成凝结保护层(石墨碳沉积物、渣和铁的混合凝固物)，使炭砖不再被侵蚀。

如何选择炉缸部位组合砖材质?

铁口组合砖材质的选择

铁口组合砖目前在设计中普遍采用复合棕刚玉砖或刚玉-莫来石砖，这两种材质耐铁水冲刷侵蚀的能力并不理想，在生产中表现出铁口深度不稳定。

根据鞍钢2580m3和1000m3高炉的生产实践，铁口应用铝-炭-碳化硅组合砖时，铁口深度比较稳定，而且容易维护。所以，选择铝-炭质组合砖比较适宜。

风口组合砖材质的选择

风口组合砖目前在设计中也是普遍采用复合棕刚玉砖或刚玉-莫来石砖，由于风口组合砖是炉缸中温差最大的部位，因此，必须选择耐急冷急热性能和抗渣侵蚀性能都好的耐火材料。根据国外的经验和鞍钢10号高炉的生产实践，炭素材料比较好。

炉缸采用炭块-陶瓷杯内衬结构以后，高炉冶炼规律发生了明显的变化，主要表现在：

(1)炉缸耐火材料内衬层的温度梯度明显改变，靠近渣铁面的炉衬温度梯度提高。开炉半年以后陶瓷杯层和炭块接触面的温度，正常情况下在800〜950℃的范围内，如果低于750℃(相差100℃以上)，表明炉缸炉墙结厚。

(2)铁水的物理热提高，同样容积的高炉，在生铁含Si量相差不大的条件下，有陶瓷杯和无陶瓷杯的相比，铁水温度提高18-21℃。

(3)在正常生产的条件下，生铁含硅0.35%左右时，相当于无陶瓷杯层高炉生铁含硅0.50%~0.55%时的物理热水平。因此，生铁含硅可以降低0.15%-0.20%，焦比平均降低6~8kg/t。

(4)炉缸温度提高以后，渣铁的流动性改善，提高了炉况对外部条件变化的应变能力。

(5)当炉温连续(2~3次铁)低于热制度规定的下限时，渣铁仍然可以正常流动。

(6)长时间休风(超过8h的休风)送风后出头一次铁时，渣铁的物理热提高，流动性改善，铁口容易处现。

(7)长时间炉温偏高(Si在0.5%~1.0%的范围)并含硫较低时炉缸炉墙容易结厚，需要注意预防。