CN2853801Y - 一种适合于铬铁冶炼的熔化－还原高炉炉缸内衬结构 - Google Patents

Abstract

一种高炉炉缸内衬结构，风口以下的炉缸部位采用陶瓷杯结构，其中，炉底和炉缸侧壁皆为高导热的碳质材料和陶瓷杯砖组合。炉缸侧壁的陶瓷杯砖水平设置为炉缸径向的“S”型；炉底的陶瓷杯砖为“S”型，并在垂直方向上立砌。炉缸侧壁用碳质材料是焙烧炭砖、微孔炭砖、烧成微孔铝炭砖、模压炭砖、半石墨焙烧炭砖的一种，陶瓷杯材料采用超微孔Al₂O₃－C－SiC砖，炉底碳质材料可以是大块炭砖、微孔炭砖、石墨炭砖的两种或三种砖的组合应用。炉缸、炉底具有整体结构稳定、耐高温、抗侵蚀、保温性能好、高寿命的特点。

Description

一种适合于铬铁冶炼的熔化—还原高炉炉缸内衬结构

技术领域

本实用新型涉及高炉炉缸的内衬结构，特别涉及一种铬铁冶炼的熔化-还原高炉炉缸耐火材料内衬结构，适用于冶炼铬铁合金铁水高炉，也适用于冶炼条件苛刻的高冶炼强度、高富氧、长寿命的大型生铁高炉。

背景技术

由于铬铁矿本身的特点，冶炼铬铁矿所用的高炉内衬必须要求具备耐高温、抗侵蚀、抗冲刷性能好、高寿命的特点。而目前的高炉炉缸结构都难以同时满足这些要求。

要使高炉炉缸具有很好的保温性能，一般都要采用陶瓷杯结构。陶瓷杯的特点是利用低导热的陶瓷质材料，将1150℃等温线阻滞在陶瓷层内，使炭砖延迟损坏。但目前陶瓷杯通常在使用3～5年后即被侵蚀冲刷掉，因为使用寿命和陶瓷杯的材质特性与结构密切相关。铬铁冶炼铁水温度高、渣的侵蚀性强，更容易把陶瓷杯侵蚀掉，因此炉缸的寿命很难保证。

专利ZL02284146.6“高炉炉缸新结构”采用了陶瓷杯形式，该专利中靠近冷却壁的部位使用焙烧小块炭砖或焙烧大炭块，和液态渣、铁接触的部位选用陶瓷砌体，陶瓷材料的砖型都是标准的形式。焙烧炭砖和陶瓷砌体采用搭接咬合顶紧砌筑结构，砌筑时砖缝隙为1.0～1.5mm。但该专利只考虑了炉缸侧壁的炭砖与陶瓷砌体交叉咬合。然而，陶瓷砌体本身作为一个完整的结构，没有考虑互相咬合以保持砌体结构稳定的措施。同时，该专利中炉底陶瓷垫采用了通常的立砌，没有特别的结构特点，而且其陶瓷砌体采用了刚玉质砖，这种材料有较好的抗铁水侵蚀性，但其气孔孔径较大，抗铁水渗透性较差，会影响使用寿命。

因此，要想使高炉炉缸满足冶炼铬铁的要求，炉缸内衬的材料选用非常重要，同时也必须和其布置结构匹配起来。

发明内容

因此，本实用新型的目的是提供一种适合于铬铁冶炼的熔化—还原高炉炉缸内衬结构，满足生产铬铁所需要的炉缸保温性能好、内衬材料抗侵蚀性、抗冲刷性能好的要求，达到铬铁冶炼生产顺行、内衬使用寿命长的目的。

为达到上述目的，本实用新型提供一种高炉炉缸内衬结构，采用高导热性的碳质材料+陶瓷杯组合炉缸炉底内衬结构。炉底底部采用碳质材料，可以选用大块炭砖、微孔炭砖、石墨炭砖中的两种或三种组合应用。炉底顶层采用陶瓷杯砖。该碳质材料宜采用大块砖型，尽量减少砖的接缝，上层大块碳砖斜面结合，形成自锁咬合结构。

为配合冷却壁的使用，炉缸侧壁采用高导性的碳质材料，可以是焙烧炭砖、微孔炭砖、烧成微孔铝炭砖、模压炭砖、半石墨焙烧炭砖等。为了抵抗熔融铁水、熔渣的侵蚀冲刷，出铁口侧壁的炭砖要比其它侧壁厚(厚度根据侧壁炉壳温度要求和铁口深度确定)。为了适应高强度冶炼的需要，在风口以下的炉缸部位就采用了陶瓷杯形式，且靠近炉底的侧壁上的陶瓷杯砖向炉中心突出，同时压住炉底陶瓷垫砖，。

陶瓷杯砖以近似“S”型砖设计，避免了炉底保护砖的垂直通缝。炉底陶瓷杯砖为垂直方向的“S”型，侧壁陶瓷杯砖为水平设置炉缸径向的“S”型，有利于使用时应力的消除、自锁咬合性能好，整体结构稳定。炉缸侧壁底部陶瓷砖适量向炉中心突出，同时压住炉底陶瓷垫砖，这样可以防止产生炉缸“蒜头状”的异常侵蚀。陶瓷杯材料采用超微孔Al₂O₃-C-SiC(铝—碳—碳化硅)砖。它的特点是超细微孔、抗碱性能好，平均孔径为0.1微米，小于1微米的气孔率在97％以上。所以抗铁水渗透性非常好。可以有效防止铁水等金属渗透而引起的耐材结构性损坏。陶瓷杯材料不损坏，其后面的炭砖也不会损坏，所有可以保证预期的长寿目标。

铁口采用组合砖结构。出铁口砖以保证出铁口深度，防止煤气泄漏，提高出铁口耐用性为目的，要求具有良好的抗碱性、抗渣性、抗氧化性、热震性，还需要与炮泥有良好的粘结性。因此选用Al₂O₃-C-SiC质或碳质组合砖。出铁时渣、铁流冲击力很大，堵铁口时泥炮对铁口有挤压作用，要求铁口区域结构稳定，采用组合砖结构。

风口区采用大型组合砖结构。为了有较好的抗碱、抗渣性能，可采用碳化硅质砖。由于高炉炉底耐火砖的膨胀容易对风口区局部产生向上的推力，导致风口损坏，所以要求风口砖的结构非常稳定，因此风口区应采用大型组合砖。

风口以上炉腹采用抗碱、抗渣、抗CO侵蚀性能好、有良好热震性能的耐火砖，可以是刚玉砖、Sialon(赛隆)结合的刚玉砖、Si₃N₄(氮化硅)结合的SiC(碳化硅)砖、Sialon(赛隆)结合的SiC(碳化硅)砖。可根据炉腹的冷却方式和经济成本的不同要求来选用。

冷却壁和侧壁碳质耐火砖之间填充碳质捣打料。

炉底水冷管放置在炉底碳质找平层材料中。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)整体结构稳定。陶瓷杯砖以近似“S”型砖设计，避免了炉底保护砖的垂直通缝。底部垫砖为垂直方向的“S”型，侧壁砖为水平炉缸径向的“S”型，有利于使用时应力的消除、自锁咬合性能好，整体结构稳定。侧壁的“S”型就避免了熔融铁水、渣对缝的直接贯通侵蚀，对于高炉的长寿是非常有利的。

炉底上部大块炭砖为斜面结合，也可实现自锁咬合，避免底部炭砖在使用时的结构性上浮；底部不同层炭砖错缝砌筑，避免炭砖的直缝，避免铁水容易渗入。

铁口、风口分别采用组合砖结构，抗冲击力、抗结构应力强。出铁口侧壁炭砖加厚，有利于抗渣侵蚀和冲刷。

(2)本陶瓷杯结构和材料的选用，可以阻止铁水渗透侵蚀、减轻铁水机械冲刷、消除“蒜头状”异常侵蚀和炉缸环裂，降低炉缸热损失、提高出铁水、渣的温度，同时大幅度延长炉体寿命。

(3)有利于铬铁冶炼操作，保证高的出铁水、渣的温度，并可防止炉缸堆积等事故，适应大渣量的排除，内衬耐火材料耐高温、抗侵蚀、保温性能好、高寿命。

通过以上炉缸结构的设计和材质的合理选用，新型高炉内衬结构能够适应铬铁冶炼的工艺要求，同时可以最大限度地延长高炉寿命。不仅适用于冶炼铬铁合金熔化—还原高炉，也适用于高冶炼强度、高富氧、长寿命的生铁冶炼高炉。

附图说明

图1是高冶炼强度的熔化—还原高炉炉缸内衬结构示意图，图中右半部分为出铁口侧炉缸结构，侧壁厚度比图中左半部分的非出铁口侧侧壁厚；

图2是沿图1的A-A线的方向剖面示意图；

图3是陶瓷杯底垫砖的砖型示意图，为了显示清楚对砖的比例进行了放大。

其中：1——炉壳  2——炉腹耐火砖  3——风口组合砖4——冷却壁  5——炉缸碳质耐火砖  6——陶瓷杯砖7——碳质捣打料  8——炉底炭砖  9——炉底高导石墨砖10——铁口组合砖  11——炉底碳质找平层

具体实施方式

参见图1对本实用新型实施例的炉缸炉底结构及其所用材料做详细说明：炉底铺三层大块炭质砖(为炭砖或微孔炭砖)8，该砖8之间形成斜缝，最底部一层为导热性更好的大块石墨炭砖9，炉底最上层立砌一层S形陶瓷垫砖6(超微孔Al₂O₃-C-SiC砖)；炉缸侧壁砌筑一环陶瓷杯壁砖6(超微孔Al₂O₃-C-SiC砖)；侧壁砌筑导热性好的碳质耐火砖5；铁口采用抗侵蚀性好，与炮泥有良好的粘结性的组合砖10(Al₂O₃-C-SiC质或碳质组合砖)；风口大型碳化硅质组合砖3；风口上部炉腹部分采用刚玉或碳化硅系列炉腹耐火砖2；炉壳1内部是铸铁冷却壁4，冷却壁4与耐火砖之间的间隙填充碳质捣打料7，炉底铺设的水冷管放置在炉底碳质找平层11内。

如图2所示，炉缸侧壁从外向内依次是炉壳1，冷却壁4，碳质捣打料7，碳质耐火砖5，陶瓷侧壁砖6(侧壁砖S型排列互相咬合)。

如图3所示，陶瓷杯底垫砖的砖型近似“S”型。

Claims (7)

1.一种高炉炉缸内衬结构，风口以下的炉缸部位采用陶瓷杯结构，其特征在于，炉底和炉缸侧壁皆为高导热的碳质材料和陶瓷杯砖组合砌筑而成，其中，炉底砌筑多层大块炭质砖，上层大块炭质砖之间的邻接面为斜面，炉底炭质砖上方立砌一层S形陶瓷杯砖，陶瓷杯砖之间的邻接面为S形；炉缸侧壁从外向内依次是炉壳，冷却壁，碳质捣打料，碳质耐火砖，S形陶瓷杯砖，该陶瓷杯砖之间的邻接面为S形。

2.如权利要求1所述的内衬结构，其特征在于，炉缸侧壁的陶瓷杯砖水平设置为炉缸径向的“S”型。

3.如权利要求2所述的内衬结构，其特征在于，所述侧壁的陶瓷杯砖在靠近炉底处向炉中心突出，并与炉底陶瓷杯砖相接触。

4.如权利要求1所述的内衬结构，其特征在于，所述炉缸侧壁碳质材料是焙烧炭砖、微孔炭砖、烧成微孔铝炭砖、模压炭砖、半石墨焙烧炭砖的一种。

5.如权利要求1所述的内衬结构，其特征在于，所述炉底碳质材料是大块炭砖、微孔炭砖、石墨炭砖的两种或三种砖的组合应用。

6.如权利要求1所述的内衬结构，其特征在于，所述陶瓷杯材料采用超微孔Al₂O₃-C-SiC砖。

7.如权利要求1所述的内衬结构，其特征在于，所述内衬结构的铁口区和风口区都采用大型组合砖结构。

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