热风炉用(yòng)低蠕变高铝格子砖和硅质格子砖比较
高炉生产上采取了精料方针及喷吹煤粉等措施，加上操作水平的提高，保证了炉子的稳定顺行，為(wèi)高炉接受高风温奠定了基础，回收热风炉烟气余热来预热热风炉助燃空气和煤气等技术进步，解决了热风炉高温热源不足的矛盾，為(wèi)热风炉达到高风温创造了条件，在此前提下，高风温(12OO℃以上)及長(cháng)寿就成為(wèi)热风炉运行的主要目标，要保证热风炉具备较高的加热能(néng)力(是指一代炉寿所能(néng)达到的平均风温水平，而不是某一阶段所能(néng)达到的风温水平)，主要的影响因素是合理(lǐ)的内衬砌體(tǐ)结构以及与之相适应的耐火材料。
近年来，在全國(guó)新(xīn)建的顶燃式热风炉格子砖选用(yòng)的耐火材料也从一般的高铝砖和粘土砖，到采用(yòng)高温特性较好的高铝砖和硅砖，特别是在热风炉高温區(qū)采用(yòng)低蠕变耐火材料这一观点已為(wèi)生产厂人员所接受。
由于各种原固，目前我國(guó)1000m3以下高炉热风炉高温區(qū)用(yòng)砖有(yǒu)许多(duō)采用(yòng)高铝质耐火材料，主要原因是同硅砖相比高铝质耐材具有(yǒu)容量大且附加值高，对耐火材料生产厂而言其经济效益显著，所以，低蠕变高铝质砖成為(wèi)全國(guó)各个耐火材料厂竟相研制开发的目标，各种名称的低蠕变砖相继问世，从低蠕变砖到高抗蠕变砖等，对其性能(néng)，质量各家均称万无一失。
但据耐火材料评价，目前我國(guó)生产的低蠕变制品主要是加入膨胀剂，通过其奠来石化所产生的膨胀来抵抗蠕变压缩，即所谓以胀抵缩，从理(lǐ)论上讲，通过调整膨胀剂的配比、粒度等，可(kě)以生产任何蠕变要求的耐火制品(部分(fēn)生产厂测定的蠕变指标甚至為(wèi)正值)，然而当制品生成莫来石的反应结束时，其抵缩作用(yòng)将失效，抗蠕变能(néng)力将大大降低，特别是对矾土加三石的耐火砖，由于莫来石化反应為(wèi)晶體(tǐ)结构转化反应，持续的时间较短，國(guó)内近年来新(xīn)建(改建)以及正在建设的高炉热风炉用(yòng)高铝质耐火材料，大多(duō)数是采用(yòng)该方法生产的，因此其能(néng)否满足热风炉一代炉龄10-20年的要求，还有(yǒu)待时间的检验。
事实上低蠕变高铝格子砖频繁在唐山(shān)港陆钢铁有(yǒu)限公司和其他(tā)厂运行3-5年发生变形扭曲等现象，可(kě)以说采用(yòng)矾土加三石的格子砖在高温區(qū)使用(yòng)并不是特别适应的。
由于高铝质耐火材料的抗侵蚀性不如硅砖，所以目前國(guó)内大多(duō)数在高温區(qū)采用(yòng)高铝砖的热风炉在其上部格子砖出现了不同成度的侵蚀现象，即所谓的渣化，从而造成格子砖的孔洞堵塞．影响了热风炉的使用(yòng)寿命。為(wèi)此除严格控制热风炉燃烧煤气的含尘量外，研究和生产抗侵蚀能(néng)力强的高铝质耐材也是科(kē)研单位和耐火材料厂需要解决的课题。
蓄热室中间偏上部位的格子砖仍处于较高的温度區(qū)，同时该區(qū)域内的格子砖还承受着上部格砖的荷重，于是就产生了格砖的坍塌现象。也就是说，在准高温區(qū)格子砖的损坏主要是由于蠕变造成格子砖的不均匀下沉而引起的，特别是当格子砖断面上的高温气流分(fēn)布不均时，情况尤為(wèi)严重。对蓄热室中、下部格子砖，通常采用(yòng)高铝质、粘土质耐火材料。随着大型热风炉蓄热室高度的增加，上部格子砖对下部耐材的压力也越来越大，另外，根据國(guó)外对大型高温热风炉格子砖的破损调查，发现下部格子砖因周期温度波动的影响，引起格子砖的龟裂、破碎的现象在不断增加，因此对下部粘土砖除继续控制其蠕变特性外，对制品的常温耐压强度、热震稳定性次数提出了更高的要求。
从我國(guó)标准和國(guó)外对比可(kě)以看出，我國(guó)热风炉用(yòng)低蠕变高铝砖存在以下不足：
1、蠕变率较高；
2、显气孔率较高；
3、常温耐压强度较低；
4、对0.2MPa荷重软化温度没做规定要求；
5、对杂质成分(fēn)及Fe2O3没有(yǒu)要求；
6、重烧線(xiàn)变化率大。
在使用(yòng)过程中相应可(kě)能(néng)会产生以下问题：
1、長(cháng)期使用(yòng)会导致变形几率大；
2、对煤气中的灰尘吸附强；
3、在荷重情况下，变形几率增大；
4、有(yǒu)些产品不考虑荷重软化温度，导致荷重软化温度较低，变形几率增大；
5、低熔点物(wù)质出现，可(kě)能(néng)和砖體(tǐ)形成低共融物(wù)，导致砖體(tǐ)被侵蚀；
6、重烧線(xiàn)变化不均匀。
可(kě)见我國(guó)热风炉用(yòng)低蠕变高铝格子砖的门槛准入较低，或许是热风炉用(yòng)低蠕变高铝格子砖使用(yòng)中出现问题的伏筆(bǐ)。
目前，國(guó)外高铝质耐火材料的蠕变指标已达到较高的水平，达到蠕变率小(xiǎo)于等于0.2%，我國(guó)高铝质耐火材料的蠕变率指标在相应条件下均為(wèi)≤0.8% ，同世界水平相比还有(yǒu)较大的差距，筆(bǐ)者热认為(wèi)热风炉用(yòng)低蠕变格子砖应该制定更為(wèi)严格的技术标准。
热风炉低蠕变高铝格子砖在蠕变率、重烧線(xiàn)变化率、热震稳定性、显气孔率、杂质含量方面提次，才能(néng)更好的用(yòng)于热风炉高温區(qū)，可(kě)又(yòu)涉及到耐火材料厂成本和用(yòng)户投资增大的问题。
國(guó)内热风炉高温區(qū)用(yòng)格子砖的趋势
1、首钢京唐5500m3高炉热风炉蓄热室从上往下依次為(wèi)：硅质格子砖、红柱石格子砖、低蠕变粘土质格子砖、粘土质格子砖。
2、莱钢银山(shān)1#2#1880m3高炉；莱钢银南1#2#1080m3高炉；莱钢股份1#2#1000m3高炉和3#4#750m3高炉热风炉蓄热室在整个高度格子砖分(fēn)布為(wèi)：1/3硅砖；1/3低蠕变高铝砖或红柱石砖；1/3低蠕变粘土砖。
3、包钢1513m3高炉蓄热室格子砖从上而下分(fēn)别采用(yòng)硅砖、低蠕变高铝砖、高铝砖和粘土砖,下面几层也采用(yòng)低蠕变高铝砖,以增加耐压强度。
4、本钢2600m3高炉热室格子砖从上而下分(fēn)别采用(yòng)硅砖、低蠕变高铝砖、低蠕变粘土砖。
5、马钢新(xīn)2#2500m3高炉热室格子砖从上而下分(fēn)别采用(yòng)硅砖、低蠕变高铝砖、低蠕变粘土砖。
6、八钢2500m3高炉热室格子砖从上而下分(fēn)别采用(yòng)硅砖、低蠕变高铝砖、低蠕变粘土砖。
7、大丰联鑫钢铁公司600m3高炉热风炉蓄热室高温區(qū)采用(yòng)硅质格砖。
可(kě)以看出：國(guó)内大型高炉热风炉高温區(qū)无一例外的采用(yòng)硅质格子砖，中小(xiǎo)型高炉已有(yǒu)极大部分(fēn)在热风炉蓄热室高温區(qū)采用(yòng)硅质格砖。
硅质格子砖和高铝质格子砖优缺点
硅质耐火材料属于酸性耐火材料，对CaO、FeO、Fe2O3等氧化物(wù)有(yǒu)良好的抵抗性，具有(yǒu)荷重软化温度高、高温體(tǐ)积稳定、热导率高等优点，但低温（800℃以下）热稳定性较差，具體(tǐ)变现為(wèi)：荷重软化温度可(kě)高达（1640-1680℃），接近鳞石英的熔点（1670℃），且800℃以上热稳定性非常好，能(néng)适应温度的较大变化；
热风炉用(yòng)硅砖以鳞石英為(wèi)主晶相，在高温负荷下體(tǐ)积稳定蠕变率低，其抗粘附性能(néng)也优于其它耐火材料，使用(yòng)得当可(kě)使热风炉结构更加稳定。但在200～300℃和573℃时因晶型转变，體(tǐ)积骤然膨胀，易造成结构损坏，因而600℃以下应避免剧烈的温度变化。
高铝质耐火材料同硅砖相比荷重软化温度较低、高温體(tǐ)积稳定性差、但高铝质耐材具有(yǒu)容量大和热震稳定性较好的优点。
目前热风炉采用(yòng)的燃料基本上是高炉煤气，高炉煤气不可(kě)避免的要携带一些灰尘硅质耐火材料对煤气中的灰尘吸附较小(xiǎo)且对CaO、FeO、Fe2O3等氧化物(wù)有(yǒu)良好的抵抗性，而高铝质耐火材料对煤气中的灰尘吸附强且主要成分(fēn)為(wèi)Al2O3易与灰尘中CaO和全铁形成低共融物(wù)，和格子砖机體(tǐ)发生吸附进而渗透而侵蚀。
从损害机理(lǐ)来说，高铝质耐火材料对煤气中的灰尘适应性较差。
低蠕变高铝砖和硅砖相比具有(yǒu)性能(néng)差和价格昂贵的缺点。高风温热风炉高温區(qū)采用(yòng)硅砖是合理(lǐ)的选择，國(guó)外热风炉高温區(qū)几乎全部采用(yòng)了硅砖。
生产操作对格子砖使用(yòng)的影响
格子砖是热量的储存器，格子砖孔的大小(xiǎo)除了取决于燃烧气體(tǐ)的净化程度外，还取决于生产中的风量。风量大，说明高炉需要热风炉提供的风温要高，因此热风炉存储的热量要多(duō)，这就需要增加格孔数量，加大蓄热面积，增加蓄热能(néng)力，然而这样会造成格孔堵塞，阻力增加，不利于传热；热风炉在送风时承受的强度高时，就需要减少格孔数量，增加格子砖的强度，但会造成热量浪费。因此需要合理(lǐ)配置蓄热面积和强度。
在实际生产中，热气流从上到下流经蓄热砖體(tǐ)时，砖體(tǐ)依次达到接近饱和状态，然后热量被废气带人烟道。当保证设计的正常换炉次数时，格子砖的膨胀和收缩都是有(yǒu)规律的进行，砖与砖之间达到小(xiǎo)程度的压挤，强度满足要求。反之出现送风时间不均时，為(wèi)了在相等时间内达到相同热量而人為(wèi)地造成在单位时间、单位空间内热量过剩或不足，热量在气流的带动下，蓄热砖體(tǐ)局部过热或过凉，改变了格子砖的膨胀和收缩规律，强度下降，格子砖破碎，造成蓄热砖體(tǐ)有(yǒu)死區(qū)，蓄热量下降，风温随之下降。因此，保证合理(lǐ)操作(换炉次数正常，送风、燃烧时间均匀)是热风炉高风温和長(cháng)寿的重要保证。
结论和建议
1、目前靠以胀抵缩生产的低蠕变高铝格子砖不太适宜用(yòng)于热风炉蓄热室高温區(qū)。
2、目前对低蠕变高铝格子砖的准入太低，技术要求太低，今后若选用(yòng)低蠕变高铝格子砖要提高蠕变率、重烧線(xiàn)变化率、热震稳定性、显气孔率、杂质含量方面的要求。
3、热风炉高温區(qū)采用(yòng)硅砖是比较合理(lǐ)的选择。
4、要重视送风制度的稳定性和合理(lǐ)性。
5、建议热风炉格子砖从上往下依次為(wèi)：a、硅砖；低蠕变高铝格子砖（红柱石格子砖）；低蠕变粘土砖；b、硅砖；低蠕变高铝格子砖（红柱石格子砖）；高铝格子砖；粘土格子砖两种形式。
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