在高炉炼铁的严苛环境中,炉衬材料的性能直接决定了高炉的寿命与运行效率。炉缸、炉腹等关键部位长期经受着高温、高压、化学侵蚀与热冲击的多重考验。传统炭质材料在致密性上的先天不足,往往成为限制其服役表现的瓶颈。正是在这样的背景下,一种颠覆传统工艺的高温模压炭砖应运而生。
这项技术的核心突破在于其独特的制造工艺。它彻底摒弃了传统耐火材料漫长的焙烧周期,将糊料的模压成型与通电焙烧合二为一。在短短8至10分钟内,模具内的坯料便可被瞬时加热至1000°C。这种在压力下进行的急剧升温,使得黏结剂(如沥青)在极短时间内完成深度炭化。其结果是,黏结剂的结焦率显著提高,材料的体积密度和导热性能也随之增强。
更关键的改变发生在微观结构上。快速炭化过程极大地抑制了开放性气孔的形成,使得材料的渗透率相比传统炭块骤降了近百倍。这种近乎“无孔”的致密结构,构筑了一道坚实的物理屏障,让铁水和熔渣难以侵入砖体内部,从根本上提升了材料的抗侵蚀能力。
基于这一核心工艺,衍生出了两种针对不同炉衬区域优化的产品:炭质的NMA系列和半石墨质的NMD系列。
NMA炭砖 主要以电煅烧无烟煤、石油焦等为骨料,通过添加约9%至9.5%的二氧化硅或石英来强化其抗碱金属侵蚀的能力。它凭借优异的体积稳定性、高导热性和低渗透性,成为砌筑高炉炉底及炉缸区域的理想选择,这些区域更侧重于结构稳定和快速导热。
NMA、NMD炭砖理化性能对比
项目 | NMA | NMD |
---|---|---|
体积密度 / g·cm-3 | 1.62 | 1.80 |
耐压强度 / MPa | 30.5 | 31.1 |
抗折强度 / MPa | 8.1 | 10.1 |
灰分 / % | 10 | 9.5 |
渗透率 / cm²·s-1 | 0.09 | 0.08 |
洛氏硬度 | 93 | 88 |
热导率 / W·(m·K)-1 | ||
600℃ | 18.4 | 45.2 |
800℃ | 18.8 | 38.1 |
1000℃ | 19.3 | 32.2 |
1200℃ | 19.7 | 28.5 |
注:灰分中包括为提升性能而加入的二氧化硅、石英或碳化硅等材料。
NMD半石墨化炭砖 则在配方中引入了人造石墨碎块,并经过800-1400°C的焙烧处理。石墨的加入显著提升了材料的性能,特别是在抗碱侵蚀方面,表现优于NMA。从上表数据可以看出,NMD在拥有更高体积密度的同时,其热导率在工作温度范围内(尤其是在600°C时)远超NMA。这使其能够更有效地将热量从热面导出,降低炉衬的温度梯度,从而更好地适应炉腹、炉腰及炉身下部更为剧烈的化学侵蚀和热工况变化。
要精确评估这些高性能材料在不同温度下的热导率、渗透率以及力学强度,需要极为专业的测试设备与分析方法。获取可靠、可重复的数据,对于材料的选型、炉衬设计以及失效分析至关重要。这正是专业检测实验室的核心价值所在。
精工博研测试技术(河南)有限公司(原郑州三磨所国家磨料磨具质量检验检测中心),专业的权威第三方检测机构,央企背景,可靠准确。欢迎沟通交流,电话19939716636
尽管高温模压工艺限制了单块砖的尺寸(通常不超过 500 x 250 x 120 mm),需要配合独特的砌筑方案和专用黏结剂,但其卓越的综合性能,使其成为提升高炉服役寿命、确保生产安全稳定的关键技术之一。