高爐常用碳化硅磚及冷卻壁砌筑要點介紹

碳化硅磚的主要特征是SiC為共價結(jié)合，不存在通常的燒結(jié)性，依靠化學反應生成新相達到燒結(jié)。我國1985年在鞍鋼5號高爐上使用Si3N4-SiC磚并獲得成功經(jīng)驗后，迅速在大型高爐上推廣應用。目前，我國高爐用質(zhì)碳化硅磚主要品種有Si3N4-SiC磚、Sialon-SiC磚和自結(jié)合(β-SiC結(jié)合)SiC磚。

 

1、Si3N4-SiC磚

Si3N4-SiC磚是用SiC和Si粉為原料，經(jīng)氮化后燒成的耐火制品。SiC、Si3N4都是共價鍵化合物，燒結(jié)非常困難。在多級配的SiC顆粒和細粉中，加入磨細的工業(yè)硅粉，Si與N2在高溫下進行2N2+3Si→Si3N4反應燒結(jié)。反應時生成的Si3N4與SiC顆粒緊密結(jié)合而形成以Si3N4為結(jié)合相的碳化硅磚。研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)Si3N+結(jié)合相為針狀或纖維狀結(jié)構(gòu)，存在于SiC顆粒周圍或SiC顆粒的孔隙處，Si3N4呈縱橫交錯的結(jié)構(gòu)與SiC顆粒緊密結(jié)合，使之具有很高的常溫和高溫強度。

 

2、Sialon-SiC磚

在1700℃時，在Si3N4-Al4N4-Al4O6-Si3O6所構(gòu)成的正方形相圖中，有以Si3N4為起點向4/3(Al2O3,A1N)延伸，組成在相當大范圍內(nèi)變化的β-Sialon相，有以Si2N2為起點大體向X相方向延伸，組成在較小范圍內(nèi)變化的O-Sialon相。在Si3N4-SiC制品的生產(chǎn)過程中，加入適量加入物，使氧進入Si3N4晶格，生成一定數(shù)量的β-Sialon固熔體相，從而可以制造出Sialon-SiC磚。

 

3、自結(jié)合SiC磚

在工業(yè)α-SiC原料中加入工業(yè)硅和碳，在高溫還原氣氛下發(fā)生Si(s)+C→SiC(s)的反應，生成β-SiC，與原生高溫型α-SiC顆粒結(jié)合，制出自結(jié)合SiC材料，使制品具有良好的性能。表3為我國生產(chǎn)的SiC質(zhì)耐火制品與國外的SiC質(zhì)耐火制品的理化指標，與國外同類產(chǎn)品相比，我國生產(chǎn)的SiC質(zhì)耐火制品各方面指標均達到了國外同類產(chǎn)品的水平。

 

現(xiàn)代高爐的爐腹以上砌體已較多地采用冷卻壁鑲磚代替光面冷卻壁，(冷卻壁材質(zhì)多為鑄鐵，爐腹部位有采用銅冷卻壁的)或僅在爐身上部采用3  ~4段鑲磚冷卻壁，磚壁一體化，不再砌筑內(nèi)襯磚，大大縮短了筑爐施工工期。

冷卻壁的鑲磚多采用冷鑲法，雖對冷卻壁制作時燕尾槽的尺寸公差和平整度等質(zhì)量要求較高，但鑲磚砌體的質(zhì)量較有保證。鑲磚材質(zhì)多為碳化桂磚或氮化硅結(jié)合的碳化硅磚，用碳化硅泥漿砌筑。

 

冷卻壁碳化硅磚砌筑要點是：

(1)  冷卻壁出廠前，應逐塊檢査，驗收和交接。筑爐重點檢査的內(nèi)容是：冷卻壁外形尺寸和表面平整度，燕尾槽的形狀、尺寸和光滑程度，進出水管是否加蓋，塑料封蓋等。

(2)  冷卻壁進場后，用吊車或行車翻轉(zhuǎn)，砌磚面朝上。銅冷卻壁鑲磚砌筑在專門操作架上進行，嚴禁冷卻壁進出水管道直接接觸地面。鑄鐵冷卻壁可不用專門操作架，但翻轉(zhuǎn)后也應墊平、放穩(wěn)。

(3) 冷卻壁“燕尾槽”表面毛刺、浮銹和污物應清掃干凈。

(4)  嚴格按使用說明書攪拌砌筑泥漿，每次攪拌量不宜過多，當班泥漿當班用完。泥漿應有一定的常溫粘結(jié)強度，否則砌筑后應進行烘烤處理，以避免再次翻轉(zhuǎn)運輸時，發(fā)生松動、脫落現(xiàn)象。

(5) 冷卻壁碳化硅磚砌筑，一般是逐排由一側(cè)向另一側(cè)進行，在允許范圍內(nèi)調(diào)整磚縫厚度，保證砌體兩面與冷卻壁端面平齊。砌體表面應細心勾縫。

(6) 冷卻壁碳化硅磚施工過程中，嚴禁踩踏和敲擊冷卻水管。

(7) 碳化硅磚完畢后，應逐塊檢查驗收并交接。

(8) 碳化硅磚后，一般應靜置48h后才能翻轉(zhuǎn)倒運。翻轉(zhuǎn)運輸時，要注意進出水管的保護，嚴防碰撞。

 

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