耐用的重质耐火保温砖基本有以下几个品种:酸性砖:硅砖(SiO2),耐火粘土砖(SiO2+Al2O3),中性砖:高铝砖,铬砖(Cr2O3+Al2O3,MgO,FeO),碱性砖:镁砖,铬镁砖,白云石砖,特种砖:尖晶石砖,锆英石砖,氧化锆砖,碳砖,碳化硅砖,其他砖。陶瓷窑炉最早用耐火材料以重质砖为主,随着轻质隔热耐火材料的不断完善,日照焦炉保温砖重质砖基本上在建筑卫生陶瓷的隧道窑、轨道窑等除非有特殊需求外不再使用。而在耐腐蚀的窑炉如熔块窑、做色料的梭式窑、回转窑等领域仍然使用重质耐火材料。目的是为了不至于掉渣、抗腐蚀强度好。特别是熔块窑,物料直接和隔热耐火砖接触,更应该谨慎选择重质耐火材料,尤其是材质、密度和导热系数等。这类窑炉的特点恰恰和隧道窑、轨道窑相反,一般重质耐火材料在内层而重质耐火材料和保温材料在中外层。
耐用的隔热砖的产品性能好,塞棒水口的沉积堵塞比内孔部位侵蚀问题更严重、更为普遍,尤其是对于铝镇静钢的浇注。目前,对于堵塞问题通过改变材质和流态是较理想的技术路线。高温强度要求特别重要,比长水口、塞棒要求高。钢水冲击不能掉底,钢水摆动不能折断。理论上要求在高温抗折强度达到2.5MPa,生产实际中控制烧后常温抗折强度不得低于6MPa。整体塞棒较好的抗热震性,但不如浸入式水口及长水口要求苛刻,因为塞棒仅是外部浸入钢水而非内孔,传热由外及内;另外,耐用的焦炉保温砖塞棒多随中间包一起预热也降低了其热震性要求。
低导热多层焦炉保温砖复合莫来石砖使用创新的工作层、保温层、隔热层多层复合结构设计,导热系数大大降低。该材料的工作层以莫来石为骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的红柱石细粉,具有较高的常温耐压强度、较高的荷重软化温度、良好抗热震性;保温层设计采用M60或M70莫来石为主原料,适宜的氧化铝含量使其具备更高的日照焦炉保温砖莫来石相含量,几乎不含刚玉相,其保温层具备比工作层更低的导热系数,且与工作层具有良好的结合性、较高的强度及耐磨性。隔热层选用含锆纤维板,因含锆纤维板在不同温度下的导热系数(见表1)都处于较低位置,同时在高温下的收缩率也是较低[1]。因此低导热多层复合莫来石砖具有高强度、高耐磨、高抗蚀、高荷重软化温度以及优良的抗热震性能,完全满足了大中型水泥回转窑生产工艺的要求,同时由于其具有低导热的特性,使得筒体外表温度降低,减少了吨熟料原煤消耗,同时延长了筒体使用寿命,从而能为水泥企业带来较大的社会经济效益。
通过日照轻质保温砖在回转窑的实际应用,起到了较好的保温效果,在窑筒体外表风速为2.5m/s;室外平均温度为25℃的情况下,使用耐用的焦炉保温砖轻质耐磨砖的筒体温度为247℃,使用硅莫砖的筒体表面温度为289℃。新型衬体结构,用新型衬体结构,通过对耐火材料安装进行改造,可以提高耐火材料的使用寿命,从而达到节能的效果。篦冷机通过衬体改造后的节能情况大大改善,篦冷机顶部施工难度大,尤其一段顶部环境温度可达1100℃,热气流对耐火材料冲刷严重,因此经常出现剥落、烧塌现象,耐火材料使用寿命短。采用陶瓷锚固件整体浇注作的方法可以大幅度提高衬体的使用寿命,而且还可以降低耐火衬体的导热系数。
耐用的耐火保温砖优良的抗热震性。水口使用前一般预热到1100℃,而连铸开浇钢水温度高达1500℃,水口需在1s内承受开浇热震温差400℃。抗结晶器保护渣侵蚀性好。渣线部位用锆碳材料因ZrO2的引入,其耐渣蚀性增强,但锆碳材料因其较低的碳含量及ZrO2的相变又存在热震炸裂风险,因此要求预热后不能降温太快。同时,因耐用的焦炉保温砖价格锆碳材料如果与内孔钢水直接接触,因其石墨含量及结合强度较低,在高速钢流的冲刷下会被快速熔损,所以必须与本体铝碳材料或内衬材料配合使用。抗钢液侵蚀性好,尤其是内孔部分,既要抗钢水冲刷,又要耐化学侵蚀。浸在结晶器中的本体部分很少被侵蚀,这也是选择铝碳质浸入式水口的主要原因。