隨著高爐產(chǎn)量水平的不斷提高，延長(zhǎng)高爐壽命的任務(wù)顯得更加重要。然而，我國高爐壽命水平還有較大的差距。在提高高爐壽命的工作中，解決爐缸爐底易于破損的問題尤為重要。爐缸的薄弱環(huán)節(jié)是爐缸、爐底側(cè)墻處的炭磚，其次是爐底炭磚的侵蝕深度，它決定了軸向爐底炭磚的殘存厚度。而在爐缸、爐底側(cè)墻殘存厚度的影響因素中，環(huán)縫的存在是一大隱患。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，爐缸、爐底炭磚環(huán)縫都是上部寬度大，從上向下化學(xué)侵蝕逐漸變窄，下部的僅為細(xì)小裂紋。這種環(huán)縫具有從上向下化學(xué)侵蝕逐步延伸的侵蝕特征，這是堿金屬和鋅的化學(xué)侵蝕的典型結(jié)果。所以，爐缸、爐底炭磚的環(huán)縫主要不是因炭磚內(nèi)外溫差應(yīng)力所造成的，也不是高鋁磚、炭磚膨脹率差異所致，而主要是堿金屬、鋅侵蝕的結(jié)果。
爐缸內(nèi)堿金屬(以K2O為主)和ZnO的分布，主要集中在爐缸上部的硅鋁質(zhì)耐火磚襯和較上部的炭磚中。研究表明，在高爐風(fēng)口附近，含有堿金屬和鋅蒸汽的煤氣流沿著風(fēng)口周圍的縫隙滲入，在爐襯中800~1030℃的溫度區(qū)間侵蝕高鋁磚，形成初始環(huán)縫。隨著堿金屬、鋅侵蝕反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，環(huán)縫逐漸在高鋁磚砌體中擴(kuò)展并向下延伸，以至侵蝕爐缸、爐底側(cè)墻的炭磚。探針分析也證實(shí)，炭磚環(huán)縫中有K2O和ZnO共存，說明它們是侵蝕炭磚并生成環(huán)縫的重要因素。
另外，高爐破損調(diào)查時(shí)經(jīng)常從爐缸、爐底炭磚試樣中發(fā)現(xiàn)很多滲鐵。鐵水對(duì)炭磚的滲透和溶蝕，其破壞作用是很大的。在炭磚內(nèi)滲入鐵水的情況下，溫度升降時(shí)鐵水有時(shí)熔化，有時(shí)凝固。鐵水凝固時(shí)體積收縮，熔化時(shí)體積膨脹，膨脹-收縮反復(fù)發(fā)生就會(huì)在炭磚內(nèi)產(chǎn)生熱疲勞應(yīng)力。炭磚的滲鐵界面和未滲鐵界面導(dǎo)熱率差異大，也會(huì)增大炭磚內(nèi)部的溫差應(yīng)力。這些都是降低炭磚強(qiáng)度的因素。因此，提高炭磚抗鐵水滲透能力和抗鐵水溶蝕能力也是十分重要的。
還有，高爐出鐵時(shí)鐵水流動(dòng)會(huì)對(duì)爐缸、爐底炭磚產(chǎn)生流動(dòng)沖刷侵蝕，爐缸下部的炭磚會(huì)形成“象腳形侵蝕”、爐底會(huì)形成“反鍋底形”侵蝕，這些都是鐵水流動(dòng)沖刷侵蝕明顯的特征?？朔F水的流動(dòng)沖刷侵蝕也是一個(gè)很重要的問題。
從高爐爐缸爐底破損的原因分析可知，堿金屬和鋅的化學(xué)侵蝕是主要的影響因素。要減小乃至消除爐襯環(huán)縫對(duì)高爐壽命的不利影響，除了從根本上提高高爐精料水平，降低堿金屬和鋅的負(fù)荷以外，砌筑爐缸、爐底一定要選用導(dǎo)熱率高、抗堿性好、微氣孔或超微氣孔、抗鐵水滲透和抗渣鐵溶蝕性能好的耐火材料。提高炭磚的導(dǎo)熱率，配合冷卻性能足夠強(qiáng)的冷卻設(shè)備(如銅冷卻壁)，可以減緩環(huán)縫的產(chǎn)生。微氣孔或超微氣孔結(jié)構(gòu)可以抑制堿金屬和鋅蒸汽在磚襯中的滲透，也有利于減少環(huán)縫的產(chǎn)生。
高爐爐底用高鋁磚與黏土磚的砌筑方式
高爐爐底用的黏土磚、高鋁磚一般一般由若干層豎砌磚層(層高345mm或400mm)構(gòu)成，每層砌成十字形，也有砌成一字形的。上下相鄰磚層中心線相互錯(cuò)開30°。其中上—層爐底磚中心線與出鐵口中心線成30° ~60°角。
爐底砌磚中心線
1-出鐵口中心線;2-單數(shù)層中心線;3-雙數(shù)層中心線
(1) 爐底中心十字形通常有兩種砌法 :
a-磚型為400mm×150mm×90mm;b-磚型為345mm×150mm×75mm
1) 砌筑時(shí)，根據(jù)冷卻壁上所劃的十字中心線拉線，沿線準(zhǔn)確地放置4根表面平整和互成直角的導(dǎo)向方木，作為砌筑中心十字形的依據(jù)，為了防止上下磚層的中心點(diǎn)通縫，拉上層磚的中心線時(shí)，應(yīng)使其中心點(diǎn)與下層磚的中心點(diǎn)錯(cuò)開磚厚的一半。
2) 根據(jù)爐底十字中心線行中心磚的定位，即在中心磚的磚面上，按等分位置劃出相互垂直的十字線，使之與爐底十字線重合，然后錯(cuò)開磚列厚度的一半，重拉十字線，沿線設(shè)置4根導(dǎo)向方木，以此為導(dǎo)面進(jìn)行砌筑，如圖3所示。
圖3 爐底十字形的砌法
1-磚型;2-導(dǎo)向方木;3-中心線
由于方木兼具導(dǎo)向與支撐的作用，故其支撐磚的一面和底面均要刨光，并互成直角。方木沿線設(shè)置，須用水平尺或直尺檢查其垂直度，誤差不得大于0.1mm。每層磚撂底時(shí)，兩根相互垂直的十字線應(yīng)用精密的角度尺檢査是否成直角。導(dǎo)向方木與所拉十字線須嚴(yán)格一致，不得偏歪。否則，中心十字形的磚列砌斜會(huì)造成整個(gè)磚層的大量加工，影響砌筑質(zhì)量。
爐底中心十字線是整層爐底砌體的關(guān)鍵。撂底后，應(yīng)檢査其磚縫與垂直度是否符合要求，如質(zhì)量合乎規(guī)定，接著緊靠列磚依次砌筑兩對(duì)角的磚。砌完3 ~4列磚，砌體的穩(wěn)定性增加后，才拆除導(dǎo)向方木。然后四角均可同時(shí)進(jìn)行砌磚。
高鋁磚、黏土磚爐底應(yīng)采用磷酸鹽泥漿砌筑。砌筑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按施工規(guī)范規(guī)定掌握砌體的磚縫厚度;砌體磚縫中的泥漿須飽滿;泥漿的稠度應(yīng)嚴(yán)格控制。
① 砌磚時(shí)的程序?yàn)椋合葘⒋u干排、驗(yàn)縫，并將磚依次移放于一邊;接著清掃工作面，鋪上一層泥漿，并進(jìn)行刷漿、沾漿和揉漿動(dòng)作如圖4所示。由于磷酸鹽泥漿流淌較快，為避免“下部壅塞”，操作時(shí)，常以兩手在下，一手托住磚的下端，另一只手頂住磚的大面與側(cè)面交棱處的下部，上下揉動(dòng)4 ~5次后將磚就位。
?、?砌筑爐底磚的操作要點(diǎn)為：穩(wěn)沾、低靠、短拉、重揉。
穩(wěn)沾：將磚的大面和小面都沾滿泥漿，不能一沾就拿出來。
低靠：沾好漿的磚往已砌好的磚上靠的時(shí)候，應(yīng)盡量放低。這樣可使磚面上所沾的泥漿大部分進(jìn)入磚縫，以達(dá)到灰縫飽滿的目的。
短拉、重揉：就是揉動(dòng)時(shí)上下拉動(dòng)的距離要短(一般30 ~40mm)，揉漿的動(dòng)作要重而抵緊。磚就位以后，用木錘敲擊不宜過猛，否則會(huì)引起泥漿下沉和松動(dòng)。
爐底高鋁磚、黏土磚砌筑的操作順序
a—沾漿;b-沾漿完畢;c-將磚拿出;d-準(zhǔn)備調(diào)頭;e-調(diào)頭完畢;f-揉漿砌筑
爐底每塊磚的垂直誤差不得超過2mm。過大的偏差將使砌體產(chǎn)生“下部壅塞”。施工中每砌完一列磚，就應(yīng)用水平尺測(cè)量砌體中磚的垂直誤差。此外，還應(yīng)檢査爐底磚層上表面的平糧度，用靠尺與塞尺檢査其間隙。然后再測(cè)景各點(diǎn)的相對(duì)標(biāo)高差。對(duì)局部高出的地方用角向磨光機(jī)進(jìn)行研磨找平，以利下層爐底磚的砌筑。爐底砌體與冷卻壁(或炭塊的保護(hù)墻)之間留有100 ~150mm膨脹縫，內(nèi)填炭素料，其壓縮比不應(yīng)小于40%。為避免大量加工磚，在邊緣處凡小于1/2磚寬的地方，均用炭素料填充。
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