电弧炉用耐火材料及炉盖工作环境介绍

电弧炉炉盖工作环境

电弧炉结构包括炉盖(炉顶)及炉体两大部分。电弧炉炉盖的主要作用是起到保温隔热，减少热量损失，防止化学气体和粉尘颗粒外溢污染环境的作用。电弧炉炉盖的中心区域有孔，便于插入电和加入冶金辅助材料。它不直接接触钢水，但它经常开启产生较强的热震应力、高温和粉尘的侵蚀。高温氧化铁粉尘与炉盖耐火材料发生作用，生成液相促进电弧炉炉盖表面材料的烧结，烧结层和未烧结层在炉盖开启产生的温度波动热应力下导致交界处裂纹的增大或材料剥落。特别是在2000度以上电弧光辐射和电拔出及插入时对电弧炉炉盖三角区部位产生的热应力和溶蚀，导致炉盖剥落开裂，使用寿命降低。这是电弧炉炉盖损坏的主要原因。

电弧炉用耐火材料

电弧炉炼钢是一个复杂的高温过程，炉内湿度高(可达1700~1800℃)、气氛变化大、冶炼周期短。

一、炉衬损坏因素

电弧炉炉衬耐火材料经常处于高温、熔渣侵蚀和急冷急热的状态下，工作条件是其恶劣的。在炼钢的熔化期和氧化期，炉衬不致为高温所损坏，但在还原期，钢液温度相当高，又受电弧直接辐射，炉衬很易损坏。另外，出完钢装料时，炉衬温度突然下降，装完料开始送电，温度又渐渐升高，这种急冷急热的温度变化经常是炉衬剥落的直接原因。

炉渣对炉衬的侵蚀作用，决定予它的组成和流动性。渣中SiO2含量愈高，碱性炉衬被侵蚀愈严重。除SiO2外，渣中Al2O3、Fe2O3、CaF2等同样侵蚀炉衬。炉渣的流动性对炉衬也有影响，渣稀对炉衬冲刷作用严重，并且反射电弧的能力强，会增加炉衬耐火材料的热负荷；渣稠使熔池加热困难，物化反应条件变差，延长炉衬高温作用时间(即冶炼时间)。这些都会加速炉衬的损坏。

在许多情况下，炉衬的损坏是由于机械力的冲击而引起的，如布料不合理、炉底没有小块废钢保护、装料的料罐太高等。在这些情况下，炉底就可能被大块废钢砸成凹坑。炉盖升降、炉体开出、倾炉出钢等引起的机械振动，也是损坏炉衬的原因。另外，炉料配比不当，冶炼操作不正确，如吹氧时高温的氧气流股直接触及炉衬等，都会损坏炉衬。

所以，砌筑电弧炉的耐火材料应具备高的耐火度和荷重软化点、良好的热稳定性和抗渣性，足够的高温机械强度以及低的导热性等。砌筑酸性电弧炉时一般采用硅砖，碱性电弧炉则采用镁砖，但其炉顶多半使用高铝砖。硅砖炉顶已很少采用。

2、炉顶损坏机理

硅砖在电弧炉炉顶上的使用寿命很低，这主要是冶炼温度较高的缘故。硅砖除了经受熔渣、烟尘的作用外，剥落现象也是其主要损坏原因之一。由于裂纹的出现和耐火砖的剥落，增加了砖块与炉渣的接触，从而加速了熔渣侵入砖块内部，形成许多沟道，即所谓纵深损坏。

高铝砖用在电弧炉炉顶时，除了熔融损坏作用外，在冶炼过程中尚有砖体小片剥落现象，这是由于温度变化冷却收缩形成裂纹所致。

硅砖的使用寿命(即炉龄)，一般只有几十炉次，而高铝砖可达80~200炉次，小型电弧炉则高达500炉次。同时由于高铝砖的耐火度高，还可以提高冶炼强度。

三、炉墙和炉底损坏机理

碱性电弧炉的炉墙和炉底，广泛地使用镁砖来砌筑。镁砖在使用过程中吸收熔炼查间中的熔融硅酸和铁氧化物，受到熔渣强烈的侵蚀，这是损坏的主要原因。镁砖表面的剥落是由于内应力作用的结果。

采用高铝质电弧炉预制块炉盖的势 

(1) 以预制块组装砌筑的方式设计制作整体电炉盖预制块,砌筑方便,效率高,整体性好。

(2) 以高铝质原料为主,制作致密度高、抗热震性强、耐侵蚀性好的高铝质电炉盖预制块,能大幅度提高炉盖寿命。 

那么是什么原因，让耐材的寿命大大提高了呢？这还要归功于荣盛耐材对于浇注料骨料的筛选与把控。

骨料粒度组成对高铝质电炉盖耐火预制块性能的影响很大。针对生产实际情况,郑州荣盛根据颗粒紧密堆积理论,在总结了外材料颗粒堆积理论成果的基础上,根据连续尺寸颗粒的分形分布模型推导出的方程,建立了小于某一尺寸的累积百分数与颗粒尺寸幂指数关系的数学模型，确定理论质颗粒级配,然后进行实验验证与修正,研究骨料粒度分布对高铝质电炉盖耐火预制块试样性能的影响。在研究骨料粒度分布对高铝质电炉盖耐火预制块试样性能的影响时,除骨料外加入了22%的矾土细粉、5%的CA80水泥、3%的结合助剂和0.2%的三聚磷酸钠。

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