熱風爐是煉鐵生產(chǎn)的主體設備之一，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景，熱風溫度是否正常，對降低焦比、增加產(chǎn)量起至關重要的租用，由此熱風爐用耐火材料的選擇十分重要，特別是對于頂燃式加熱爐，其燃燒口部位用耐火材料更為關鍵，首鋼新2#高爐的頂燃式熱風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，無任何剝落和破壞，日前仍為正常使用中。
熱風爐燃燒口損壞原因分析及對耐火材料的技術要求
損壞原因分析
燃燒口工作環(huán)境
與傳統(tǒng)內(nèi)燃式或外燃式熱風爐相比，頂燃式熱風爐的特點是將燃燒室移到熱風爐拱頂，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的急冷急熱，從燃燒口處預埋熱電偶實際測得的溫度，燃燒期該點溫度維持在40~50℃，而送風期該點溫度上升到800~900℃，重復操作；(2)燃氣所攜帶的機械水及瓦斯灰的混合物進入砌體縫隙內(nèi)，對磚造成侵蝕，該燃燒口曾使用莫來石-剛玉磚和莫來石-堇青石磚，但由于長期受高速氣流的沖刷和溫度的急劇變化，導致了在使用過程中相鄰磚襯塌落，嚴重地影響著燃燒口的壽命。為此，首鋼為解決這一問題，與我院共同立項合作開發(fā)研制頂燃式熱風爐燃燒口用自流澆注料。
熱風爐燃氣質量
首鋼熱風爐所用的燃燒主要是高爐煤氣，設計上煤氣除塵設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，機械水較高，含塵量也高，據(jù)測試，夏季煤氣機械水含量高達10~15g/m3、含塵量為30~40/m3，對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)生化學反應，并且向磚內(nèi)滲透，使磚的體積發(fā)生變化，導致結構組織破壞，從而降低強度和使用壽命。
燃燒口耐火材料技術要求
通過對熱風爐燃燒口破損原因的分析，認為熱風爐燃燒口用耐火材料必須具備下述技術要求：
(1)具有良好的耐急冷急熱性，即體積穩(wěn)定性要好；
(2)具有較高的強度，良好耐磨性和耐沖刷性；
(3)結構微密、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雜砌磚不便，最好采用自流澆注料。
自流澆注料的研制與應用
原料
自流澆注料所采用的主要原材料性能指標見表1。
表1 主要原材料理化指標
根據(jù)頂燃式熱風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，+新研制的熱風爐燃燒口自流澆注料理化性能指標(實測值)均達到或超過首鋼設計院提出的技術指標
表2 理化性能
抗渣侵蝕
根據(jù)首鋼2#高爐熱風爐燃燒口所用燃料為高爐煤氣，由于生產(chǎn)中用濕法除塵，導致水煤渣粘附在砌體表面嚴重，為了檢驗水煤渣能否對自流澆注料有侵蝕性，我們在現(xiàn)場取水煤渣做1300℃渣侵試驗，試驗結果無任何侵蝕跡象。
體積密度和強度指標
該指標對內(nèi)襯材料在使用過程中起著很重要的作用，是檢驗該耐火材料在高溫中是否耐磨，是否耐長久的高溫沖刷，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)質的合成莫來石和新型復合結合劑使得該料具有較高的強度指標(尤其高溫下)和體積密度，
為燃燒口的長壽奠定了很好的基礎。
線變化率
在工程實際應用中，要使內(nèi)襯材料在相當長的時間內(nèi)不開裂，不剝落，必須嚴格控制線變化率這一指標。在研制開發(fā)過程中，對原材料的合理搭配，復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)襯材料的長壽化。
流動度
自流澆注料一般使用在施工空間狹窄、形狀復雜的部位，而流動度是檢驗自流澆注料在施工中一項很重要的性能指標，流動度的大小直接關系直接到施工部位的密實型。首鋼2#高爐熱風爐燃燒口是一個橢圓形狀的通道，給砌磚帶來很大的不便，采用自流澆注料是該燃燒口一個最好的選擇，通過原材料的合理搭配，多次調整，使其流動度控制穩(wěn)定在180~220之間，在施工中受到工人的一致好評。
施工、烘烤
根據(jù)頂燃式熱風爐燃燒口結構情況，施工分為二部分進行。第一部分：燃燒口外壁;第二部分：燃燒口內(nèi)壁。在施工時外壁和內(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行澆注，在澆注時輔以木楔插搗、24小時候拆模，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。 結論
(1)專為首鋼2#高爐熱風爐燃燒研制的自流澆注料具有高的強度指標，小的線變化率，良好的抗熱震穩(wěn)定性和抗渣侵蝕性能，為燃燒口長壽奠定了基礎。
(2)研制的自流澆注料在施工中簡單、方便、保證了施工質量。
