热应力对高炉炭砖使用寿命的影响-找耐火材料网

热应力对高炉炭砖使用寿命的影响

发布日期： 2018-03-30 10:16:26 阅读量（421）作者：

研究发现，炭砖抵抗热应力的能力可以用以下方程式描述:

从上式可以看出，杨氏模量增加则炭砖的抗热应力性(尤其是抗热震性)变差，抗压强度增加则其抗热应力系数增加，而抗压强度和杨氏模量随温度升高几乎以相同的趋势增加，所以这两个因素可以相互补偿。另外，由于所有炭砖的线热膨胀系数都非常小，它对抗热应力系数的影响可以忽略，因此影响抗热应力系数最大的因素是导热系数。炭砖的导热系数升高，其抗热应力系数升高。一般来说炭砖的导热系数大于15W/(m·K)，则炭砖不会存在因热应力而遭破坏的问题。过去由于高炉所使用的普通炭砖的导热系数很低〔一般都小于 10W/(m·K)〕，所以容易因热应力作用而产生环裂。

高炉炭砖

形状系数是指当炭砖的形状越小，其他条件相同的情况下炭砖内部的热应力也越小，所以必要时也可以通过减小单砖的体积或利用砌筑灰缝来解决应力问题。而现代优质炭砖(如德国SGL生产的超微孔砖或微孔半石墨砖)具有高导热系数、高抗压强度，具有高的抗热应力的能力，因此认为没有必要通过形状大小来解决应力问题，也没有必要采用砌筑灰缝来缓冲热应力，所以可以采用干砌。德国蒂森公司对施维尔根高炉进行过热应力计算，计算结果是最大热应力为31 MPa左右，也就是说炉底和炉缸炭砖的抗压强度应大于31 MPa。而微孔或超微孔炭砖的抗压强度都大于31 MPa，尤其是SGL公司生产的微孔和超微孔炭砖(如3RD-N，2RD-N，7RD-N，9RD-N)的抗压强度都大于51 MPa，不会存在热应力破坏问题。换言之，如果使用导热系数低、抗压强度低的普通炭砖，即使是小块砖同样会出现环裂和脆化层，例如美国AK钢铁公司Middletown厂3号高炉19%年维修铁口区域时，对残留炭砖进行了取样测试，结果发现样芯上出现脆化层。无独有偶，美国许多使用BP小块炭砖的高炉在一代炉役期间均进行过一次或多次炉缸维修，尤其是铁口及铁口以下区域容易出现炉皮变形，例如AK公司 AShland厂Amanda高炉、美国ISG Burn，Harbor 厂D高炉以及美国US Steel公司Gary厂的13号高炉等都出现过铁口及以下区域炉皮变形而被迫停炉区域性更换耐火材料和炉皮，并且逐步使用微孔炭砖代替原有的BP小块炭砖。所以，我们认为作为炉底和炉缸炭砖的选择第一要素是材质性能，而不是形状大小。