熱風爐用低蠕變高鋁格子磚現(xiàn)場質(zhì)量管理工作實踐

肖哲棟

摘 要：為實現(xiàn)高爐、熱風爐長壽可持續(xù)使用，并保證某設(shè)計院EPC總包項目順利完成，優(yōu)質(zhì)的低蠕變高鋁格子磚是關(guān)鍵，采取科學成熟的配方和完善工藝的質(zhì)量，運用系統(tǒng)的現(xiàn)場質(zhì)量管理，生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定、滿足要求的產(chǎn)品，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：熱風爐 低蠕變高鋁格子磚 現(xiàn)場質(zhì)量管理 檢測

隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的大力發(fā)展，鋼鐵工業(yè)仍占據(jù)著國民經(jīng)濟重要地位，而高爐、熱風爐是鋼鐵工業(yè)中最重要的設(shè)備。西方發(fā)達國家的高爐、熱風爐一般能維持15-20年的壽命，而我國大部分高爐、熱風爐基本只有8年的壽命，耐火材料又是其長壽面的關(guān)鍵因素。

上世紀50年代，我國熱風爐主要采用粘土磚，基本滿足當時800-900℃的風溫技術(shù)指標。60年代，隨著運用高爐噴吹新技術(shù)，熱風爐風溫逐步提高，開始在其高溫部位使用高鋁磚，其形狀也由板狀發(fā)展為整體多孔，風溫隨即提高到1000-1100℃。到了70年代，熱風爐開始推廣使用硅磚。80年代，我國大部分熱風爐高溫部位都使用高鋁磚，可這種磚荷重軟化溫度高、高溫蠕變性能低。于是硅磚進一步推廣，并應(yīng)用了組合磚。隨后90年代至今，各大鋼廠改造和新建的熱風爐，平均風溫要求達到1100℃以上，國內(nèi)各大耐火材料研究單位和生產(chǎn)單位業(yè)開始研制開發(fā)低蠕變粘土磚、低蠕變高鋁磚和熱風爐用硅磚這一系列的耐火材料產(chǎn)品。

近些年，因國內(nèi)各大鋼鐵設(shè)計院EPC總包項目增多，其采購的耐火材料數(shù)量也多，材料質(zhì)量的好壞直接影響到整個項目質(zhì)量的好壞。同時，耐火材料企業(yè)訂單增多多、又追逐利益最大化，導(dǎo)致生產(chǎn)的耐材質(zhì)量不穩(wěn)定，波動大。加之，耐火材料作為高爐、熱風爐設(shè)備的工作內(nèi)襯，高爐、熱風爐日常停爐維修耐火材料內(nèi)襯不便利、費工費時，直接影響到高爐、熱風爐后期使用壽命。伴隨著國內(nèi)各大鋼鐵設(shè)計院對執(zhí)行的EPC項目質(zhì)量要求日益嚴格的形勢，耐火材料的現(xiàn)場質(zhì)量管理工作應(yīng)運而生。受某設(shè)計院委托，引入第三方國家耐火材料檢測中心-中冶耐火材料檢測中心進行現(xiàn)場質(zhì)量管理工作。

1.發(fā)展現(xiàn)狀

目前國內(nèi)熱風爐耐火材料的結(jié)構(gòu)形式主要為：1）硅磚-高鋁磚-粘土磚；2）莫來石磚-高鋁磚-粘土磚；3）硅磚-低蠕變高鋁磚-低蠕變粘土磚-粘土磚。無論形式如何，熱風爐高溫段材質(zhì)的選擇最關(guān)鍵，一般用硅磚和低蠕變磚兩類材料材質(zhì)。風溫在1100℃-1200℃時，一般選用高鋁磚、莫來石磚和硅磚做爐襯和格子磚；當風溫≥1200℃時，熱風爐頂和隔墻及蓄熱室都需用硅磚，但在硅磚層下部依然采用大量低蠕變高鋁磚。低蠕變高鋁磚的抗蠕變性能主要由形成的莫來石結(jié)構(gòu)或剛玉莫來石鑲嵌結(jié)構(gòu)決定，雜質(zhì)（Fe2O3、TiO2和R2O）對其蠕變性能的影響很大。當下，低蠕變高鋁磚主流配方是剛玉、礬土或莫來石，添加部分少量的三石原料制成。因為所用的原材料品種多且質(zhì)量層次不齊，使得這類產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，加之某些企業(yè)最求利益最大化，使得原料、生產(chǎn)工藝上以次充好、偷工減料的情況時有發(fā)生，這些正是需要現(xiàn)場質(zhì)量管理的工作。

2 現(xiàn)場質(zhì)量管理的工藝、配方及原料

2.1低蠕變高鋁格子磚指標見表1

2.2原料

上述指標低蠕變高鋁格子磚主要以紅柱石、白剛玉、硅線石及α-Al2O3粉為原料，紙漿廢液作為結(jié)合劑。原料的具體理化指標見表2.

2.3生產(chǎn)工藝流程圖

低蠕變高鋁格子磚生產(chǎn)工藝如下：

原料→配料→混練→成型→干燥→燒成→成品→驗收→包裝入庫

2.4工藝配方及性能

此次低蠕變高鋁格子磚的骨料的顆粒級配上，采取的是“兩頭大、中間小”的粒度組成即>0.5mm的粗顆粒和<0.088mm的細顆粒要多，而0.5-0.088mm的顆粒要少，這樣的級配能保證制品燒結(jié)致密[1]。

2.5配料、混練成型

按配比要求稱量一定量的粗、中顆粒、細粉及結(jié)合劑。先按比例將細粉充分預(yù)混，再濕碾機中進行混練。

泥料混練的質(zhì)量好壞直接影響成型和制品的性能，在實際生產(chǎn)中，通常以檢測坯料的顆粒組成和水分含量來評定其合格與否。

2.6成型

成型是磚泥料借助外力和模型，成為具有一定尺寸、形狀和強度的坯體或制品的過程，也是一個泥料內(nèi)顆粒密集和空氣排出、形成致密坯體的過程。低蠕變高鋁格子磚的坯料水分控制在5%左右[2]，采用400t摩擦壓磚機成型。

2.7燒成

成型后的半成品再進行燒成，通過該過程中一系列物理化學變化，形成穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)和礦物相，從而獲得制品的各種性能。

燒成的工藝過程包括裝窯、燒窯和出窯三道工序。低蠕變高鋁格子磚的磚坯直接進入隧道窯干燥和燒成，溫度控制在1480℃左右。

3現(xiàn)場質(zhì)量管理過程

3.1原料現(xiàn)場質(zhì)量管理

本次低蠕變高鋁格子磚所采用的原料，均在生產(chǎn)之前堆放整齊、成垛放好，驗收合格后方能投入生產(chǎn)。原料全部進廠后，都按《GB/T17617-1998（2004） 耐火原料和不定形耐火材料 取樣》標準取樣檢測，并根據(jù)之前合同協(xié)商的批次進行抽樣送檢。

3.2工藝過程現(xiàn)場質(zhì)量管理

對成型的半成品按批次隨機進行重量和外觀、尺寸檢測，包括單重、缺棱掉角、疏松、裂紋、層裂、扭曲、長、寬、高等。對于發(fā)現(xiàn)超過標準、有問題的磚要及時剔除出去，并對出現(xiàn)的問題磚坯的數(shù)量進行統(tǒng)計分析，找出主要問題出現(xiàn)的原因，提高半成品的合格率。

在烘干和燒成階段，要注意觀察烘干溫度、燒成溫度的燒結(jié)溫度點和保溫時間，是否能滿足之前廠方提供給采購方的合同要求的溫度點和保溫時間。同時，與廠方協(xié)商，若能看到其整個干燥及燒成階段的溫度控制曲線，對其曲線及溫度記錄進行核實。

3.3成品現(xiàn)場質(zhì)量管理

對于出窯的成品按合同要求進行首批抽樣理化檢測，檢測合格后再進行下一個工序。本產(chǎn)品的抽樣及合格判定規(guī)則按照《GB/T10325-2012 定形耐火制品驗收抽樣檢驗規(guī)則》標準嚴格執(zhí)行，具體本產(chǎn)品后續(xù)中間過程的抽樣批次按照合同要求批次執(zhí)行。所有抽樣的樣品檢測都是送往擁有國家級資質(zhì)的專業(yè)檢測機構(gòu)-中冶耐火材料檢測中心進行檢測。實際檢測的三批檢測結(jié)果見表3。

3.4成品外觀、尺寸現(xiàn)場質(zhì)量管理

理化檢測合格后，對成品包括尺寸偏差、外觀質(zhì)量和斷面質(zhì)量三個方面驗收。外觀缺陷包括裂紋、飛邊、熔洞、缺角和缺愣等，斷面主要檢查如層裂、顆粒剝落等，尺寸則主要測定其公差、楔度差、垂直度等。主要測量工具有鋼卷尺、卡尺、塞絲、塞尺、測深規(guī)、楔形規(guī)等。

現(xiàn)場質(zhì)量管理時，各方都根據(jù)合同要求批次執(zhí)行抽檢驗收。成品尺寸和外觀方面的質(zhì)量判定的詳細方法可參考《GB/T10325-2012 定形耐火制品驗收抽樣檢驗規(guī)則》和《GB/T10326-2001 定形耐火制品尺寸、外觀及斷面的檢查方法》操作。

4結(jié)論

通過本次第三方的專業(yè)人員現(xiàn)場質(zhì)量管理，對各個工序環(huán)節(jié)的管理，給用戶提供了質(zhì)量穩(wěn)定可靠低蠕變高鋁格子磚產(chǎn)品，并為設(shè)計院EPC項目的順利完成提供了重要保障。截止到現(xiàn)在，其熱風爐使用效果良好，風溫正常。

參考文獻

[1]鐘香崇 李廣平 提高耐火材料質(zhì)量的八項措施，鋼鐵，1959，（17），747-751

[2]王維邦，耐火材料工藝學，冶金工業(yè)出版社，16-18