热风炉用低蠕变高铝格子砖现场质量管理工作实践

肖哲栋

摘 要：为实现高炉、热风炉长寿可持续使用，并保证某设计院EPC总包项目顺利完成，优质的低蠕变高铝格子砖是关键，采取科学成熟的配方和完善工艺的质量，运用系统的现场质量管理，生产出质量稳定、满足要求的产品，取得良好效果。

关键词：热风炉 低蠕变高铝格子砖 现场质量管理 检测

随着国家基础建设的大力发展，钢铁工业仍占据着国民经济重要地位，而高炉、热风炉是钢铁工业中最重要的设备。西方发达国家的高炉、热风炉一般能维持15-20年的寿命，而我国大部分高炉、热风炉基本只有8年的寿命，耐火材料又是其长寿面的关键因素。

上世纪50年代，我国热风炉主要采用粘土砖，基本满足当时800-900℃的风温技术指标。60年代，随着运用高炉喷吹新技术，热风炉风温逐步提高，开始在其高温部位使用高铝砖，其形状也由板状发展为整体多孔，风温随即提高到1000-1100℃。到了70年代，热风炉开始推广使用硅砖。80年代，我国大部分热风炉高温部位都使用高铝砖，可这种砖荷重软化温度高、高温蠕变性能低。于是硅砖进一步推广，并应用了组合砖。随后90年代至今，各大钢厂改造和新建的热风炉，平均风温要求达到1100℃以上，国内各大耐火材料研究单位和生产单位业开始研制开发低蠕变粘土砖、低蠕变高铝砖和热风炉用硅砖这一系列的耐火材料产品。

近些年，因国内各大钢铁设计院EPC总包项目增多，其采购的耐火材料数量也多，材料质量的好坏直接影响到整个项目质量的好坏。同时，耐火材料企业订单增多多、又追逐利益最大化，导致生产的耐材质量不稳定，波动大。加之，耐火材料作为高炉、热风炉设备的工作内衬，高炉、热风炉日常停炉维修耐火材料内衬不便利、费工费时，直接影响到高炉、热风炉后期使用寿命。伴随着国内各大钢铁设计院对执行的EPC项目质量要求日益严格的形势，耐火材料的现场质量管理工作应运而生。受某设计院委托，引入第三方国家耐火材料检测中心-中冶耐火材料检测中心进行现场质量管理工作。

1.发展现状

目前国内热风炉耐火材料的结构形式主要为：1）硅砖-高铝砖-粘土砖；2）莫来石砖-高铝砖-粘土砖；3）硅砖-低蠕变高铝砖-低蠕变粘土砖-粘土砖。无论形式如何，热风炉高温段材质的选择最关键，一般用硅砖和低蠕变砖两类材料材质。风温在1100℃-1200℃时，一般选用高铝砖、莫来石砖和硅砖做炉衬和格子砖；当风温≥1200℃时，热风炉顶和隔墙及蓄热室都需用硅砖，但在硅砖层下部依然采用大量低蠕变高铝砖。低蠕变高铝砖的抗蠕变性能主要由形成的莫来石结构或刚玉莫来石镶嵌结构决定，杂质（Fe2O3、TiO2和R2O）对其蠕变性能的影响很大。当下，低蠕变高铝砖主流配方是刚玉、矾土或莫来石，添加部分少量的三石原料制成。因为所用的原材料品种多且质量层次不齐，使得这类产品的质量不稳定，加之某些企业最求利益最大化，使得原料、生产工艺上以次充好、偷工减料的情况时有发生，这些正是需要现场质量管理的工作。

2 现场质量管理的工艺、配方及原料

2.1低蠕变高铝格子砖指标见表1

2.2原料

上述指标低蠕变高铝格子砖主要以红柱石、白刚玉、硅線石及α-Al2O3粉为原料，纸浆废液作为结合剂。原料的具体理化指标见表2.

2.3生产工艺流程图

低蠕变高铝格子砖生产工艺如下：

原料→配料→混练→成型→干燥→烧成→成品→验收→包装入库

2.4工艺配方及性能

此次低蠕变高铝格子砖的骨料的颗粒级配上，采取的是“两头大、中间小”的粒度组成即>0.5mm的粗颗粒和<0.088mm的细颗粒要多，而0.5-0.088mm的颗粒要少，这样的级配能保证制品烧结致密[1]。

2.5配料、混练成型

按配比要求称量一定量的粗、中颗粒、细粉及结合剂。先按比例将细粉充分预混，再湿碾机中进行混练。

泥料混练的质量好坏直接影响成型和制品的性能，在实际生产中，通常以检测坯料的颗粒组成和水分含量来评定其合格与否。

2.6成型

成型是砖泥料借助外力和模型，成为具有一定尺寸、形状和强度的坯体或制品的过程，也是一个泥料内颗粒密集和空气排出、形成致密坯体的过程。低蠕变高铝格子砖的坯料水分控制在5%左右[2]，采用400t摩擦压砖机成型。

2.7烧成

成型后的半成品再进行烧成，通过该过程中一系列物理化学变化，形成稳定的组织结构和矿物相，从而获得制品的各种性能。

烧成的工艺过程包括装窑、烧窑和出窑三道工序。低蠕变高铝格子砖的砖坯直接进入隧道窑干燥和烧成，温度控制在1480℃左右。

3现场质量管理过程

3.1原料现场质量管理

本次低蠕变高铝格子砖所采用的原料，均在生产之前堆放整齐、成垛放好，验收合格后方能投入生产。原料全部进厂后，都按《GB/T17617-1998（2004） 耐火原料和不定形耐火材料 取样》标准取样检测，并根据之前合同协商的批次进行抽样送检。

3.2工艺过程现场质量管理

对成型的半成品按批次随机进行重量和外观、尺寸检测，包括单重、缺棱掉角、疏松、裂纹、层裂、扭曲、长、宽、高等。对于发现超过标准、有问题的砖要及时剔除出去，并对出现的问题砖坯的数量进行统计分析，找出主要问题出现的原因，提高半成品的合格率。

在烘干和烧成阶段，要注意观察烘干温度、烧成温度的烧结温度点和保温时间，是否能满足之前厂方提供给采购方的合同要求的温度点和保温时间。同时，与厂方协商，若能看到其整个干燥及烧成阶段的温度控制曲线，对其曲线及温度记录进行核实。

3.3成品现场质量管理

对于出窑的成品按合同要求进行首批抽样理化检测，检测合格后再进行下一个工序。本产品的抽样及合格判定规则按照《GB/T10325-2012 定形耐火制品验收抽样检验规则》标准严格执行，具体本产品后续中间过程的抽样批次按照合同要求批次执行。所有抽样的样品检测都是送往拥有国家级资质的专业检测机构-中冶耐火材料检测中心进行检测。实际检测的三批检测结果见表3。

3.4成品外观、尺寸现场质量管理

理化检测合格后，对成品包括尺寸偏差、外观质量和断面质量三个方面验收。外观缺陷包括裂纹、飞边、熔洞、缺角和缺愣等，断面主要检查如层裂、颗粒剥落等，尺寸则主要测定其公差、楔度差、垂直度等。主要测量工具有钢卷尺、卡尺、塞丝、塞尺、测深规、楔形规等。

现场质量管理时，各方都根据合同要求批次执行抽检验收。成品尺寸和外观方面的质量判定的详细方法可参考《GB/T10325-2012 定形耐火制品验收抽样检验规则》和《GB/T10326-2001 定形耐火制品尺寸、外观及断面的检查方法》操作。

4结论

通过本次第三方的专业人员现场质量管理，对各个工序环节的管理，给用户提供了质量稳定可靠低蠕变高铝格子砖产品，并为设计院EPC项目的顺利完成提供了重要保障。截止到现在，其热风炉使用效果良好，风温正常。

参考文献

[1]钟香崇 李广平 提高耐火材料质量的八项措施，钢铁，1959，（17），747-751

[2]王维邦，耐火材料工艺学，冶金工业出版社，16-18