高炉炉底碳砖是高炉长寿化设计的核心技术支撑。炉底和炉缸区域长期承受1500℃以上铁水静压力(最大可达0.4-0.6MPa)、铁水环流冲刷以及碱金属(K、Na)蒸气的化学侵蚀。碳砖因与铁水不润湿(接触角约120-130°)、导热性能优异(可降低热面工作温度50-80℃)和耐碱性能良好等特性,是炉底炉缸区域不可替代的长寿材料。高炉一代炉役寿命(15-20年以上)高度依赖于碳砖的质量和砌筑质量。
常规碳砖内部气孔孔径分布在数微米至数十微米之间,铁水和碱蒸气可沿贯通气孔渗入砖体内部,造成结构破坏。微孔碳砖通过优化骨料级配(多级粒度紧密堆积)、添加微孔形成剂(如Si粉或碳化硅微粉在焙烧过程原位反应生成纳米级SiC晶须填充气孔)以及高吨位压制成型,将气孔孔径控制在0.1μm以下(达到微孔级别)。根据毛细管渗透理论,铁水渗透深度与气孔孔径的平方根成正比,微孔化可将渗透深度较普通碳砖降低一个数量级以上,从根本上抑制铁水渗透和熔蚀。
产品按石墨化程度分为三个等级:普通碳砖(低石墨化或无石墨化,无烟煤为主要原料,适用于炉底下层和周边温度梯度较缓区域),半石墨碳砖(添加30-50%人造石墨,热导率15-20W/m·K,适用于炉底中层),石墨质碳砖(添加≥50%天然鳞片石墨或人造石墨,热导率≥25W/m·K,适用于炉底上层和炉缸侧壁最热面)。用户可根据高炉容积和炉底温度场设计选择合适的等级。
碳砖热导率≥15W/m·K(石墨质等级可达25-35W/m·K),可将炉底热面吸收的热量快速传导至炉底冷却系统(水冷管或风冷炉底),使碳砖热面工作温度稳定在800-1000℃的安全区间(远低于铁水凝固温度1150℃的"冻结线")。在碳砖热面形成一层凝固铁水保护层(俗称"自生铁壳"),将液态铁水与碳砖物理隔离,是实现炉底炉缸长寿化的核心机制。
采用3000-5000吨级液压压机振动加压成型,生坯体积密度达到1.70-1.85g/cm³,经高温焙烧(1200-1400℃、还原气氛保护)后达到设计性能。砖体经四面精密磨削加工,尺寸偏差控制在±1mm以内,确保砌筑砖缝≤1mm。微孔碳砖出厂时附带三维尺寸检测报告和超声波探伤内部缺陷检测报告。
| 项目 | ST-GL-TZ-普通 | ST-GL-TZ-半石墨 | ST-GL-TZ-石墨质 |
|---|---|---|---|
| C含量(%)≥ | 85 | 88 | 92 |
| 灰分(%)≤ | 15 | 12 | 8 |
| 体积密度(g/cm³)≥ | 1.55 | 1.62 | 1.68 |
| 显气孔率(%)≤ | 18 | 16 | 14 |
| 平均孔径(μm)≤ | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 热导率 室温(W/m·K)≥ | 15 | 18 | 25 |
| 热导率 600℃(W/m·K)≥ | 14 | 17 | 22 |
| 常温耐压强度(MPa)≥ | 35 | 30 | 28 |
| 抗折强度(MPa)≥ | 10 | 9 | 8 |
| 铁水熔蚀指数(%)≤ | 15 | 12 | 10 |
| 碱侵蚀后体积膨胀率(%)≤ | 2.0 | 1.5 | 1.0 |
检测方法标准:GB/T 16555(化学成分)、GB/T 2997(体积密度)、GB/T 5072(常温耐压强度)、GB/T 3001(抗折强度)、YB/T 5290(铁水熔蚀指数/坩埚法)、GB/T 14983(碱侵蚀试验)。平均孔径检测采用压汞法(GB/T 21650.1)。热导率检测采用热线法(YB/T 4130)。
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 长度/宽度方向偏差(mm) | ±1.0 |
| 厚度方向偏差(mm) | ±0.5 |
| 缺棱掉角深度(mm)≤ | 3 |
| 裂纹宽度(mm)≤ | 0.2 |
| 裂纹长度(mm)≤ | 30 |
| 层裂 | 不允许 |
| 内部缺陷(超声波探伤) | 无超标缺陷 |
钢铁冶炼行业高炉炉底和炉缸内衬。专用于大中小型高炉炉底(炉底底层、中层和上层)和炉缸侧壁的碳砖砌筑,配合碳素捣打料填充砖缝和碳砖与炉壳间隙。石墨质等级适用于大型高炉(≥2500m³)炉缸最内层和最上层炉底;半石墨等级适用于中型高炉炉底炉缸;普通等级适用于小型高炉和炉底下层。
采用干砌+碳素捣打料填缝工艺。先在炉底钢壳内铺设找平层,弹线定位后从炉底中心开始向外环向砌筑碳砖。砖缝≤1mm(精密磨削面),砖与砖之间不施泥浆(干砌)。碳砖与炉壳之间的间隙(50-80mm)用碳素捣打料或炉底密封料逐层填充捣实。每砌筑完一层碳砖后须检查平整度和砖缝质量,合格后方可砌筑上一层。砌筑完成后按高炉烘炉曲线缓慢升温,升温速率≤5-8℃/h。
提供以下订制范围:碳砖石墨化等级可按炉底炉缸温度场模拟计算结果选配(不同区域不同等级组合设计);砖型尺寸按高炉炉底炉缸设计图纸定制(梯形/楔形/弧形异型碳砖);可提供炉底炉缸碳砖+陶瓷杯+碳素捣打料整体方案设计和温度场模拟咨询服务。具体参数请联系技术团队确认。
木托包装(熏蒸木箱+防潮膜包裹)。标注牌号、砖型编号、生产批号、生产日期。注意事项:防水,防潮,防碰撞,严禁露天存放。
现场技术指导服务包含在产品服务内。由公司技术工程师赴现场提供炉底炉缸碳砖选型推荐(按温度梯度分区选材)、砌筑方案交底与现场督导(含碳素捣打料施工和密封料填充指导)、烘炉曲线制定、运行后定期炉缸炉底温度监测和蚀损评估、更换周期建议等服务。不单独收取指导费用。
自出厂之日起12个月。产品须在干燥、通风、防潮仓库(相对湿度≤60%,5–35℃)内存放,避免碰撞和雨淋。超过保质期后须重新检测(重点检测显气孔率和热导率)合格方可使用。