熱風爐用耐火材料的使用探討

董麗

摘 要：耐火材料的合理選擇能夠延長熱風爐使用年限，在保證熱風爐高溫條件下尋找荷重軟化點，保證其蠕變率常處于較低標準，以提升其耐氣流沖刷力，提高耐化學侵蝕性。高效化與大型化作為我國近年來熱風爐的逐步轉變形式，以自動化工作方法提升整體效果，改進熱風爐結構，選用合理的耐火材料，保證工作的有效性。

關鍵詞：熱風爐;耐火材料

前言：

在熱風爐中耐火材料的應用有著十分重要的地位，熱風爐依據溫度的不同可以劃分多種區域，而不同特性的耐火材料，可以采取組合應用的方式開展各項工作。針對耐火材料性能及其使用方法進行深入分析，選取合理的搭配方式，滿足日常使用需求的同時保證經濟效益。

1硅磚與高溫區使用方法

拱頂與格子磚上部作為高溫區域，常年溫度控制在1500℃以下，而以其周邊區域為燃料燃燒的主要空間，高溫段要求此區域長時間保證溫度的穩定性，降低整體溫度波動。而硅磚砌筑作為近年來高溫區域的主要材料，高鋁磚作為早期熱風爐高溫區的首選材料，隨著經濟的快速發展，熱風爐規模也在不斷擴大而逐步升高的溫度，使得高鋁磚無法在長期高溫狀態下保持自身性能進行工作，其在高溫狀態下極易發生變化，因體積密度過大制約整體作用。外燃式熱風爐與帶有拱頂的內燃式熱風爐，針對高鋁磚與硅磚所體現的應用差別極為明顯。抗高溫性穩定作為硅磚的自身所具有的優勢，因其接近耐火度的特性能夠以自身荷重軟化溫度保證熱風爐的穩定工作。而較大的熱導率、較低的高溫蠕變率使得硅磚成為現階段熱風爐中較為理想的耐高溫材料，不斷改進的燃燒器與逐步提升的拱頂溫度使其在現代熱風爐技術中多以穩定操作為主，改善高爐與熱風爐的燃燒條件。近年來，硅磚砌筑已成為熱風爐高溫段的主要用材料，拱頂與高溫段墻磚作為硅磚在熱風中的主要應用部分，其他區域可以選用組合磚代替硅磚以降低經濟成本。理想化硅指標的典型性所展現其耐高溫特性，因其屬于酸性耐火材料有著較強的抵抗能力，能防止酸性渣滓侵蝕，但其缺點則在于無法抵抗堿性渣滓。硅磚耐火材料自身所具有的耐火度完全符合熱風爐高溫區溫度，一般在荷重軟化溫度接近實際耐火度，但因硅磚屬于高低型晶體轉變，無法適用于溫度驟變的環境中，其會因溫度影響而降低整體穩定性，發生突發性膨脹的問題。而在體積膨脹時，依據其實際溫度進行升溫反應，控制相鄰區域溫度，進而保證硅磚的密度符合其變化范圍。硅磚用于熱風爐的主要原因，即是其能夠以自身所具有的穩定性，能夠長時間處于高溫狀態下，并因其自身具有密度小的優勢逐步替代高鋁磚體，尤其是熱風爐拱頂上部有位置，不僅能夠最大程度減輕整體質量，還能夠保證熱風爐大型拱頂的穩定性，價格與高鋁磚相比較為低廉，而這也在一定程度保證經營成本。

2高鋁磚與中溫、高低溫交換使用方法

火焰中間所在區域即是燃燒室側的中溫區域，溫度長時間保持在1100℃以下，而格子磚中不僅是蓄熱式側中溫區域，其作為高溫過度低溫的重要部分，多以高檔紅柱石磚或高鋁磚為首要選擇，而因高鋁磚所具有低蠕變效果近年來受到重點應用。燃燒器頂部依據內、外燃式熱風爐的不同，使得在熱風出口附近區域所設置的位置也各不相同，依然是利用高鋁磚所設立的燃燒器。圍墻對于頂燃式熱風爐而言，其長時間處在高低溫交變區，而熱風爐以燃燒送風的循環狀態，保證區域內溫度變化的適應性。紅石柱的應用目的即是依據其具有較強的抗熱性抗振性與穩定性，熱風爐在選用傳統耐火磚時通常依據熱風管道的溫度為主，而紅石柱作為主要耐熱材料，隨著日益提高的風溫也以高鋁磚逐步替代。高鋁磚屬于復合性耐火磚，依據原料化學含量不同，所劃分的種類及使用范圍也各不相同，而這也造成其特性存在較大差別。抗蠕變性能好作為低蠕變高鋁磚的優勢，其主要原料以鋁礬土為主，而添加物多選用紅柱石，為解決抗蠕變問題，采用添加三石礦物的方法予以解決，而莫來石化作為三石礦物的核心能夠直接實現反應生成，而在再次反應過程中則需要高鋁物料與其他輔料進行二次反應產生莫來石化，完全轉化的三石礦物能夠使現有莫來石晶相結構保持穩定性，而這也在一定程度保證高鋁磚的抗蠕變性能。紅柱石有著良好的高溫性能與高鋁磚、莫來石磚相比而言其抗高溫蠕變性優勝于前兩者，不僅如此，紅柱石磚還具有較強的抗熱震性，作為熱風爐耐火材料中低溫段較為理想的材料，以其自身所具有的低蠕變特性有效控制自身體積。紅柱石作為紅柱石磚的重要原材料，其在石磚的整體比例中所占比例極大，而若制成復合性磚則需要添加其他輔料。若出現晶體粗大的情況，則應當減少現有原料比重，以強化高鋁磚的抗蠕變性。與低蠕變高鋁磚及紅柱石磚相比而言，堇青石磚的膨脹系數較小且抗熱震性能也能夠與前兩者抗衡，但因其耐火度過低而容易引發玻璃相等問題，難以應用于高低溫交變區域中，但若以輔料的方式進行融合添加，則能夠明顯提升高鋁磚在熱風爐中的抗震效果。

3黏土磚與低溫區使用方法

硅磚高鋁磚與黏土磚依據其自身特性所應用的范圍各不相同，在特定環境內所遵循的基本原則應當以適應性為主，而耐火材料的選用與組合則應當充分發揮組合物的特性，以實現作用最大化，杜絕因在低劣環境中運用高端耐火材料而浪費資源的情況，也應避免在良好環境中運用低劣耐火材料而做無用功的情況。熱風爐在選用耐火材料時十分重視高標低配的問題，盡量避免選用不明智方法而盲目降低成本的現象，滿足基本建設要求，只有了解耐火材料的品質及其所具有的特性才能發揮自身的實際作用，無需過度擔心耐火材料在使用過程中所產生的安全問題。人為方式提升耐火材料使用標準不僅推高整體建設成本，還會因低標高配的問題限制整體工作的有序開展，只有糾正相關錯誤做法，才能保證各級工作的有序開展，研修熱風爐耐火材料，了解基本規則，只有從源頭遏制亂用材料的現象，才能對現有耐火材料進行合理組合，進而保證經濟性與實用性[3]。為達到提升效果的目的，選用合適耐火材料，延長使用年限，保證投資效果，有效避免因胡亂搭配而造成的資源浪費。耐火材料的合理應用能夠推動整體行業的有序發展，而在逐步消耗的資源中選用黏土磚的方式，將其應用于低溫區中能夠取得理想效果，低溫區域溫度控制在900℃以下，而蓄熱室與燃燒室下部的材料多以黏土磚為主，價格低廉而極具經濟適用性作為黏土磚的優勢特征，其溫度范圍與內部輔料含量有著較為密切的關系，而因其獲取原料較為方便且低廉的生產成本，使得現階段廣泛應用于占有熱風爐建設中。黏土磚主要應用于低溫區域內，無論是何種區域對于耐火材料的使用標準都以具有較強的抗熱震性為主，以控制蠕變系數。在熱風爐最底層位置應用普通黏土磚，并在其之上選用低蠕變黏土磚，保證溫度梯度得以有效過渡，交替變化的溫度對蠕變系數有著較為嚴格的要求，而以自身優勢承擔熱風爐底部承重作用，發揮耐壓強度特性，最大程度擴大黏土磚使用范圍，以體現其經濟適用性的同時差語最大限度溫度衡控。與高鋁磚相比，黏土磚價格雖然較低，但只要滿足建設的基本使用需求及能夠對現有成本予以有效控制。

總結：

內燃式、外燃式、頂燃式作為熱風爐在發展階段中所經歷的三種主要模式，其能夠在現有工作中實現溫度轉換。而以有效措施延長熱風爐的使用年限，則需要合理搭配耐火材料，以保證各級區域充分發揮自身作用，在節約資源的同時實現可持續發展。

參考文獻：

[1]徐國濤，向武國，王希波，劉黎，陳曉紅，張洪雷.高爐及熱風爐用熱風管系耐火材料標準的研究[J].鋼鐵研究，2017，45（01）：58-62.

[2]彭朝文.熱風爐用耐火材料的使用探討[J].耐火材料，2013，47（06）：473-475.

[3]陳舟，梁振宇，張建梁.頂燃式熱風爐用耐火材料配置[J].礦冶，2013，22（S1）：34-37.