耐火材料在炼钢电炉的应用

电炉衬是指电炉熔化室的内衬，包括炉盖、炉壁、炉底三个部分，其工作的劣直接影响钢质和其它经济技术指标。近几年来，由于电炉炼钢的强化与创新，对炉衬材料、砌筑等也提出了相应的改进。电锅炉炼钢是以电为热源进行炼钢的，常用的电炉有电弧炉和感应炉两种。

 

 

电炉衬有碱性和酸性两种。现在大多数电炉是用碱炉衬里。酸衬电炉仅适用于生产铸钢件和灰铁。

 

耐火材料在电炉炉衬的结构组成

将三相交流直流电作为电炉炼钢的主要热源，用电与炉料间产生的电弧加热熔融炉料，然后加入氧化剂，除渣、铁合金等，调整钢液化学成分及温度至规定值后，注入钢包，修复损坏的炉衬，使其出钢后进行修复，在炉内继续加料进行熔炼，重复操作。

它包括炉体、翻转机构、电气装置、电提升机构、冷却系统。该炉体包括炉盖、炉壁、炉底等部分。炉外壳是钢板，内衬耐火材料。炉壁面的一面是炉门，另一面是出钢出口口；炉盖可往复移动，外环由钢板制成，多为水冷型，顶部除水冷件外，其余均由出口钢制成，上部设有电孔和除尘孔。

 

碱式电炉的炉衬下要求

(1)应有足够的耐火能力和负载软化点。由于采用电弧方式，炉衬各部分的表面温度均达到1500~1800℃。

(2)应具有很强的抗渣性。由于炉渣、煤烟经高温孔渗入炉内，使耐火材料熔化，组织分层，阴历剥离。

(3)应具有良好的抗热震性能。由于在炼钢过程中，打开炉门、提升炉盖等都会引起炉衬耐火材料温度的突变，从而产生剥落、崩裂，使炉衬过早损坏。

(4)应该有足够的强度，因为炉衬在加料过程中受到冲击、倾斜时发生振动，并且沸腾时会受到金属、熔渣和气流的侵蚀。

(5)导热系数要小，导电性低。

常用的电炉耐火材料有镁砖、白云石砖、高铝砖、硅砖和镁砂制品。因为电炉子各部份。

由于环境不同，所使用的耐火材料也不同。

 

电炉出钢槽耐火材料。

电炉子一般为边出钢，出钢槽的衬体一般采用镁质、高铝、蜡石、碳质或硅质等材料，可在施工中捣打、振浇。

国外电炉出钢槽衬体的普适采非定形耐火材料生产，具有良好的整体性，使用寿命长，成本低。其施工方式有捣打法、振捣法、预制法。现已采用后两种施工方法，尤其是预制成整体出钢槽，可机械化吊装，更有发展前景。

出钢槽用小砖砌筑时，砖缝熔损严重，钢渣易渗入，清理困难。日本东京窑业公司生产的牛500？高铝碳大号800mm砖，具有导热、耐蚀、抗冲击、不挂渣等特点。砖块用干15-IOOt电炉出钢槽，寿命可达100-四百次

现在，外都在开发或试用炉底出钢炉口，取消了出钢槽，所用的耐火材料有镁质、石墨质耐火材料等。

 

电炉衬(炉壁)耐火材料

在熔池渣线以下的内墙采用大型石墨化碳砖砌筑，碳砖与钢壳之间采用粘土耐火砖和石棉板进行绝热处理，碳砖墙厚200mm，靠近炉底设置一个放锡口。炉墙以上采用耐火粘土砖砌筑，靠近渣线的上方设置有工作门，以除去破损电。通过对比试验确定，高铝砖抗炉料、矿尘侵蚀性能比其它砖要好，因此熔池渣线以上的炉墙好采用高铝质耐火砖。

 

电炉罩(炉顶)

整个炉顶用粘土耐火砖砌成球拱炉顶，厚230mm。炉顶设有3个电孔，3个加料孔和一个排气孔。

炉顶板的破坏是由于砖坯吸收了矿粉(即各种氧化物)，在高温和长期作用下，使砖体受到侵蚀，高铝砖具有较好的抗矿尘侵蚀性，因此炉顶用高铝质耐火砖砌成佳。

 

(1)电炉的炉底。

炉底材料是影响电炉使用寿命的关键，炉底总厚度约800mm，炉底结构从下往上依次为：16~20mm、石棉板10~20mm，耐火粘土砖，填打料层，石墨化砖400mm。在这种情况下，陶土砖和填打料层制成了向放锡口倾斜的炉底，在它的表面使用大块石墨化碳砖(规格为1800mm×400mm×400mm)砌筑成平底或反拱炉底，灰间隙小于Imm，防止锡液渗入，导致炉底砖漂浮，损坏炉底。碳砖炉在还原性环境下能够较好地抵抗炉渣和金属的侵蚀，而且碳砖的耐火性也很高(3000℃)，因此炉子的寿命一般可达6~8个月，也有1年以上的使用时间。不利之处是，熔炼物料含铁量高，炉子寿命会受到影响，碳砖的价格也会较高。

还有一些用镁质耐火材料砌炉底，而镁砖的耐火性能也比较好(1690~1710℃)，适合锡冶炼温度(1500℃以下)，在还原气氛中也能很好地抵抗碱性熔剂的侵蚀，而镁质耐火材料比碳砖对高铁材料的抗蚀性更强。此外，镁砖价格只有碳砖的1/4左右，因此，有的工厂全部采用镁砖砌筑。但镁质耐火材料的抗热震性较差，在运行过程中开窗停炉、炉衬易损坏。为防止电炉炉底砖浮起，在烧结炉底部采用镁砂整体捣固。

 

冶炼电炉的炉底为砖砌反拱炉底，炉底为2~3层的反拱结构，炉底总厚度一般为1250~1300mm。炉底板(40mm)由下往上依次为炉底钢板(40mm)、耐火浇注料(95~150mm)、粘土砖(230~300mm)、镁砖(760mm)。还有不用耐火浇注料，直接砌筑粘土砖(500mm)，其上用镁砖(760mm)砌成反拱炉底。

这种因素会导致耐火砖炉衬发生腐蚀，而且这种应力的相互作用常常对耐火砖造成有害影响。在炼铜炉内壁，特别是风口区及渣线段，要求其耐火砖衬体具有较好的抗渣性，耐火砖密度要高，抗热震性能好，耐压强度高。

 

在炼铜炉衬板上，世界各国普遍使用镁铬砖或铬镁砖。镁砖因其抗有色金属熔渣和热稳定性较差，所以很少使用；而且，由于铬对环境的危害，近年来含铬耐火材料也逐渐在建设中，取而代之的是新型无铬环保型绿色耐火材料。

转炉风口及渣线部位是转炉衬里的薄弱环节。由于这些部位温差变化大，渣蚀比较剧烈，建议选用质耐火砖。