高炉炉缸用碳素砖

自从20世纪中叶以来，炭素制品——炭质耐火材料开始应用在许多炼铁高炉的炉底和炉缸，高炉炉役寿命明显延长。但随着高炉大型化、强化冶炼技术的应用，高炉炉缸、炉底工况越来越恶劣，对炭质耐火材料技术提出了更高的要求。于是，不断有新型炭质耐火材料应用于高炉，如：高炉大炭块、半石墨炭砖、微孔炭砖、石墨砖、超微孔炭砖、热压小块炭砖、自焙碳砖等等。

　　炭质耐火材料是高炉炭素制品的统称，包括炭质（砖）、半石墨质（砖）、石墨质（砖）三大类别。优点：具有良好的导热性、高温体积稳定性及耐化学腐蚀性。缺点：在一定温度下和空气、二氧化碳、水蒸气发生氧化反应，在较高温度下也会受铁水及碱金属的侵蚀（相对其他耐火材料，侵蚀速度极低）。

　　以下介绍这三类炭素制品目前高炉应用技术特点。

　　一是炭质（砖）——微孔炭砖和小块炭砖

　　微孔炭砖：相对于其他炭素制品，微孔炭砖微气孔指标上升了一个大台阶，＜1μm孔容积达到70%以上，相应地其他性能指标也有较大改善，如：透气度、氧化度、抗铁水侵蚀指数和抗碱性等。微孔炭砖是通过加入添加剂，降低孔径和气孔率，因此灰分含量相应增加。目前，大型高炉设计寿命要达到15-20年，对炭砖导热系数和微气孔指标要求更高，理论分析认为可以有效强化高炉冷却、防止铁水渗透侵蚀，从而达到设计高炉寿命。这类炭砖则称之为超微孔炭砖。代表公司有：日本NDK、德国SGL、国产兰碳等。

　　模压（热压）小块碳砖：模压小块炭砖是由炭素结合剂与炭素颗粒结合而成的制品，制造时采用一种独特的压制、炭化方法。采用一种特殊模具，当液压头向模内的混合料施压时，同时有电流通过模具，使结合剂炭化。以美国UCAR公司热压制砖法BP工艺为代表。热压小块碳砖则采用了900℃下热模压成型小块炭砖，不另外焙烧即可以得到产品。与传统的焙烧炭砖不同，传统的焙烧炭砖需要花费几星期的时间使结合剂炭化，而热压制造法仅需几分钟。热压法更大的优越性是当结合剂液体（挥发份）挥发时，液压头同时向混合料加压，阻塞了逸散气体形成气孔，从而获得了比传统焙烧炭砖透气性小得多的炭砖。这种不透气性使高炉中的侵蚀性物质难以渗透侵入炭砖内部，从而减少了化学侵蚀的可能。

　二是半石墨质炭砖：以高温电煅烧无烟煤为主要原料，加入少量石墨细粉，以中温沥青为粘结剂，成型后经高温焙烧，精加工而成。半石墨炭砖和普通炭砖相比，质量水平有了很大的提高，特别是导热系数和抗碱性提高较大。为进一步提升高炉寿命，需要进一步提高半石墨质炭砖的抗铁水的溶蚀性和导热系数、改进抗碱性能、改进微气孔指标等。

　　高炉用半石墨质炭砖理化性能技术标准——YB/T4037-2005

三是石墨质炭砖：是以石油焦、沥青焦和煤沥青等为主要原料。高炉用石墨砖除具有高炉炭砖的一般特性外，还具有超高的热导率。主要砌筑在高炉综合炉底底层。

　　高炉用石墨质炭砖理化性能技术标准——YB/T122-1997