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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,工作条件是极其恶劣的。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Al2O3Fe2O3CaF2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。

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