熱風(fēng)爐是煉鐵生產(chǎn)的主體設(shè)備之一，它主要作為蓄熱式交換器為高爐的有效操作提供所需的風(fēng)景，熱風(fēng)溫度是否正常，對(duì)降低焦比、增加產(chǎn)量起至關(guān)重要的租用，由此熱風(fēng)爐用耐火材料的選擇十分重要，特別是對(duì)于頂燃式加熱爐，其燃燒口部位用耐火材料更為關(guān)鍵，首鋼新2#高爐的頂燃式熱風(fēng)爐燒口研制了一種新型的自流澆注料，經(jīng)過使用觀察燃燒口整體性強(qiáng)，無任何剝落和破壞，日前仍為正常使用中。
熱風(fēng)爐燃燒口損壞原因分析及對(duì)耐火材料的技術(shù)要求
損壞原因分析
燃燒口工作環(huán)境
與傳統(tǒng)內(nèi)燃式或外燃式熱風(fēng)爐相比，頂燃式熱風(fēng)爐的特點(diǎn)是將燃燒室移到熱風(fēng)爐拱頂，從而節(jié)約了空間及投資，但是頂燃式也給燃燒口用耐材造成了惡劣的工作環(huán)境，主要是：(1)燃燒口砌體必須承受換爐時(shí)的急冷急熱，從燃燒口處預(yù)埋熱電偶實(shí)際測(cè)得的溫度，燃燒期該點(diǎn)溫度維持在40~50℃，而送風(fēng)期該點(diǎn)溫度上升到800~900℃，重復(fù)操作；(2)燃?xì)馑鶖y帶的機(jī)械水及瓦斯灰的混合物進(jìn)入砌體縫隙內(nèi)，對(duì)磚造成侵蝕，該燃燒口曾使用莫來石-剛玉磚和莫來石-堇青石磚，但由于長(zhǎng)期受高速氣流的沖刷和溫度的急劇變化，導(dǎo)致了在使用過程中相鄰磚襯塌落，嚴(yán)重地影響著燃燒口的壽命。為此，首鋼為解決這一問題，與我院共同立項(xiàng)合作開發(fā)研制頂燃式熱風(fēng)爐燃燒口用自流澆注料。
熱風(fēng)爐燃?xì)赓|(zhì)量
首鋼熱風(fēng)爐所用的燃燒主要是高爐煤氣，設(shè)計(jì)上煤氣除塵設(shè)備主要是干法除塵系統(tǒng)，由于干法除塵系統(tǒng)未投入使用。生產(chǎn)中主要靠文氏管進(jìn)行濕法除塵，煤氣洗氣能力不足，造成煤氣濕度高，高爐煤氣所含飽和水，機(jī)械水較高，含塵量也高，據(jù)測(cè)試，夏季煤氣機(jī)械水含量高達(dá)10~15g/m3、含塵量為30~40/m3，對(duì)耐火材料使用壽命帶來較大的影響，堿性氧化物與磚的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且向磚內(nèi)滲透，使磚的體積發(fā)生變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)組織破壞，從而降低強(qiáng)度和使用壽命。
燃燒口耐火材料技術(shù)要求
通過對(duì)熱風(fēng)爐燃燒口破損原因的分析，認(rèn)為熱風(fēng)爐燃燒口用耐火材料必須具備下述技術(shù)要求：
(1)具有良好的耐急冷急熱性，即體積穩(wěn)定性要好；
(2)具有較高的強(qiáng)度，良好耐磨性和耐沖刷性；
(3)結(jié)構(gòu)微密、氣孔率低，良好的抗侵蝕和抗渣滲透性。
(4)由于燃燒口施工部位特殊復(fù)雜砌磚不便，最好采用自流澆注料。
自流澆注料的研制與應(yīng)用
原料
自流澆注料所采用的主要原材料性能指標(biāo)見表1。
表1 主要原材料理化指標(biāo)
根據(jù)頂燃式熱風(fēng)爐燃燒口部位的要求，研制的自流澆注料所選用了耐急冷急熱性能好、吸水率低、質(zhì)量穩(wěn)定的莫來石、為提高其高溫性能，加入了一定量的電熔剛玉材料。
自流澆注料性能及分析
理化性能
從表2可以看出，+新研制的熱風(fēng)爐燃燒口自流澆注料理化性能指標(biāo)(實(shí)測(cè)值)均達(dá)到或超過首鋼設(shè)計(jì)院提出的技術(shù)指標(biāo)
表2 理化性能
抗渣侵蝕
根據(jù)首鋼2#高爐熱風(fēng)爐燃燒口所用燃料為高爐煤氣，由于生產(chǎn)中用濕法除塵，導(dǎo)致水煤渣粘附在砌體表面嚴(yán)重，為了檢驗(yàn)水煤渣能否對(duì)自流澆注料有侵蝕性，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)取水煤渣做1300℃渣侵試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果無任何侵蝕跡象。
體積密度和強(qiáng)度指標(biāo)
該指標(biāo)對(duì)內(nèi)襯材料在使用過程中起著很重要的作用，是檢驗(yàn)該耐火材料在高溫中是否耐磨，是否耐長(zhǎng)久的高溫沖刷，也就是所直接影響到其使用壽命，研制的自流澆注料采用優(yōu)質(zhì)的合成莫來石和新型復(fù)合結(jié)合劑使得該料具有較高的強(qiáng)度指標(biāo)(尤其高溫下)和體積密度，
為燃燒口的長(zhǎng)壽奠定了很好的基礎(chǔ)。
線變化率
在工程實(shí)際應(yīng)用中，要使內(nèi)襯材料在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不開裂，不剝落，必須嚴(yán)格控制線變化率這一指標(biāo)。在研制開發(fā)過程中，對(duì)原材料的合理搭配，復(fù)合外加劑的加量控制，使該自流澆注料的線變化率控制在最低范圍之內(nèi)，從而保證了內(nèi)襯材料的長(zhǎng)壽化。
流動(dòng)度
自流澆注料一般使用在施工空間狹窄、形狀復(fù)雜的部位，而流動(dòng)度是檢驗(yàn)自流澆注料在施工中一項(xiàng)很重要的性能指標(biāo)，流動(dòng)度的大小直接關(guān)系直接到施工部位的密實(shí)型。首鋼2#高爐熱風(fēng)爐燃燒口是一個(gè)橢圓形狀的通道，給砌磚帶來很大的不便，采用自流澆注料是該燃燒口一個(gè)最好的選擇，通過原材料的合理搭配，多次調(diào)整，使其流動(dòng)度控制穩(wěn)定在180~220之間，在施工中受到工人的一致好評(píng)。
施工、烘烤
根據(jù)頂燃式熱風(fēng)爐燃燒口結(jié)構(gòu)情況，施工分為二部分進(jìn)行。第一部分：燃燒口外壁;第二部分：燃燒口內(nèi)壁。在施工時(shí)外壁和內(nèi)壁均支以模芯，用五合板封口，用木楔頂平，在開口處自下而上進(jìn)行澆注，在澆注時(shí)輔以木楔插搗、24小時(shí)候拆模，拆模的觀察澆注料工作襯表面光滑、平整。
使用情況
專為首鋼2#高爐熱風(fēng)爐燃燒口研制的自流澆注料于正式投產(chǎn)使用，至今已一年多，經(jīng)觀察無任何異常現(xiàn)象，使用情況良好。 結(jié)論
(1)專為首鋼2#高爐熱風(fēng)爐燃燒研制的自流澆注料具有高的強(qiáng)度指標(biāo)，小的線變化率，良好的抗熱震穩(wěn)定性和抗渣侵蝕性能，為燃燒口長(zhǎng)壽奠定了基礎(chǔ)。
(2)研制的自流澆注料在施工中簡(jiǎn)單、方便、保證了施工質(zhì)量。
