耐火材料在煉鋼電爐的應(yīng)用

電爐襯是指電爐熔化室的內(nèi)襯，包括爐蓋、爐壁、爐底三個(gè)部分，其工作的劣直接影響鋼質(zhì)和其它經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。近幾年來(lái)，由于電爐煉鋼的強(qiáng)化與創(chuàng)新，對(duì)爐襯材料、砌筑等也提出了相應(yīng)的改進(jìn)。電鍋爐煉鋼是以電為熱源進(jìn)行煉鋼的，常用的電爐有電弧爐和感應(yīng)爐兩種。

 

 

電爐襯有堿性和酸性兩種?，F(xiàn)在大多數(shù)電爐是用堿爐襯里。酸襯電爐僅適用于生產(chǎn)鑄鋼件和灰鐵。

 

耐火材料在電爐爐襯的結(jié)構(gòu)組成

將三相交流直流電作為電爐煉鋼的主要熱源，用電與爐料間產(chǎn)生的電弧加熱熔融爐料，然后加入氧化劑，除渣、鐵合金等，調(diào)整鋼液化學(xué)成分及溫度至規(guī)定值后，注入鋼包，修復(fù)損壞的爐襯，使其出鋼后進(jìn)行修復(fù)，在爐內(nèi)繼續(xù)加料進(jìn)行熔煉，重復(fù)操作。

它包括爐體、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電氣裝置、電提升機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)。該爐體包括爐蓋、爐壁、爐底等部分。爐外殼是鋼板，內(nèi)襯耐火材料。爐壁面的一面是爐門，另一面是出鋼出口口；爐蓋可往復(fù)移動(dòng)，外環(huán)由鋼板制成，多為水冷型，頂部除水冷件外，其余均由出口鋼制成，上部設(shè)有電孔和除塵孔。

 

堿式電爐的爐襯下要求

(1)應(yīng)有足夠的耐火能力和負(fù)載軟化點(diǎn)。由于采用電弧方式，爐襯各部分的表面溫度均達(dá)到1500~1800℃。

(2)應(yīng)具有很強(qiáng)的抗渣性。由于爐渣、煤煙經(jīng)高溫孔滲入爐內(nèi)，使耐火材料熔化，組織分層，陰歷剝離。

(3)應(yīng)具有良好的抗熱震性能。由于在煉鋼過(guò)程中，打開(kāi)爐門、提升爐蓋等都會(huì)引起爐襯耐火材料溫度的突變，從而產(chǎn)生剝落、崩裂，使?fàn)t襯過(guò)早損壞。

(4)應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度，因?yàn)闋t襯在加料過(guò)程中受到?jīng)_擊、傾斜時(shí)發(fā)生振動(dòng)，并且沸騰時(shí)會(huì)受到金屬、熔渣和氣流的侵蝕。

(5)導(dǎo)熱系數(shù)要小，導(dǎo)電性低。

常用的電爐耐火材料有鎂磚、白云石磚、高鋁磚、硅磚和鎂砂制品。因?yàn)殡姞t子各部份。

由于環(huán)境不同，所使用的耐火材料也不同。

 

電爐出鋼槽耐火材料。

電爐子一般為邊出鋼，出鋼槽的襯體一般采用鎂質(zhì)、高鋁、蠟石、碳質(zhì)或硅質(zhì)等材料，可在施工中搗打、振澆。

國(guó)外電爐出鋼槽襯體的普適采非定形耐火材料生產(chǎn)，具有良好的整體性，使用壽命長(zhǎng)，成本低。其施工方式有搗打法、振搗法、預(yù)制法?，F(xiàn)已采用后兩種施工方法，尤其是預(yù)制成整體出鋼槽，可機(jī)械化吊裝，更有發(fā)展前景。

出鋼槽用小磚砌筑時(shí)，磚縫熔損嚴(yán)重，鋼渣易滲入，清理困難。日本東京窯業(yè)公司生產(chǎn)的牛500？高鋁碳大號(hào)800mm磚，具有導(dǎo)熱、耐蝕、抗沖擊、不掛渣等特點(diǎn)。磚塊用干15-IOOt電爐出鋼槽，壽命可達(dá)100-四百次

現(xiàn)在，外都在開(kāi)發(fā)或試用爐底出鋼爐口，取消了出鋼槽，所用的耐火材料有鎂質(zhì)、石墨質(zhì)耐火材料等。

 

電爐襯(爐壁)耐火材料

在熔池渣線以下的內(nèi)墻采用大型石墨化碳磚砌筑，碳磚與鋼殼之間采用粘土耐火磚和石棉板進(jìn)行絕熱處理，碳磚墻厚200mm，靠近爐底設(shè)置一個(gè)放錫口。爐墻以上采用耐火粘土磚砌筑，靠近渣線的上方設(shè)置有工作門，以除去破損電。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)確定，高鋁磚抗?fàn)t料、礦塵侵蝕性能比其它磚要好，因此熔池渣線以上的爐墻好采用高鋁質(zhì)耐火磚。

 

電爐罩(爐頂)

整個(gè)爐頂用粘土耐火磚砌成球拱爐頂，厚230mm。爐頂設(shè)有3個(gè)電孔，3個(gè)加料孔和一個(gè)排氣孔。

爐頂板的破壞是由于磚坯吸收了礦粉(即各種氧化物)，在高溫和長(zhǎng)期作用下，使磚體受到侵蝕，高鋁磚具有較好的抗礦塵侵蝕性，因此爐頂用高鋁質(zhì)耐火磚砌成佳。

 

(1)電爐的爐底。

爐底材料是影響電爐使用壽命的關(guān)鍵，爐底總厚度約800mm，爐底結(jié)構(gòu)從下往上依次為：16~20mm、石棉板10~20mm，耐火粘土磚，填打料層，石墨化磚400mm。在這種情況下，陶土磚和填打料層制成了向放錫口傾斜的爐底，在它的表面使用大塊石墨化碳磚(規(guī)格為1800mm×400mm×400mm)砌筑成平底或反拱爐底，灰間隙小于Imm，防止錫液滲入，導(dǎo)致?tīng)t底磚漂浮，損壞爐底。碳磚爐在還原性環(huán)境下能夠較好地抵抗?fàn)t渣和金屬的侵蝕，而且碳磚的耐火性也很高(3000℃)，因此爐子的壽命一般可達(dá)6~8個(gè)月，也有1年以上的使用時(shí)間。不利之處是，熔煉物料含鐵量高，爐子壽命會(huì)受到影響，碳磚的價(jià)格也會(huì)較高。

還有一些用鎂質(zhì)耐火材料砌爐底，而鎂磚的耐火性能也比較好(1690~1710℃)，適合錫冶煉溫度(1500℃以下)，在還原氣氛中也能很好地抵抗堿性熔劑的侵蝕，而鎂質(zhì)耐火材料比碳磚對(duì)高鐵材料的抗蝕性更強(qiáng)。此外，鎂磚價(jià)格只有碳磚的1/4左右，因此，有的工廠全部采用鎂磚砌筑。但鎂質(zhì)耐火材料的抗熱震性較差，在運(yùn)行過(guò)程中開(kāi)窗停爐、爐襯易損壞。為防止電爐爐底磚浮起，在燒結(jié)爐底部采用鎂砂整體搗固。

 

冶煉電爐的爐底為磚砌反拱爐底，爐底為2~3層的反拱結(jié)構(gòu)，爐底總厚度一般為1250~1300mm。爐底板(40mm)由下往上依次為爐底鋼板(40mm)、耐火澆注料(95~150mm)、粘土磚(230~300mm)、鎂磚(760mm)。還有不用耐火澆注料，直接砌筑粘土磚(500mm)，其上用鎂磚(760mm)砌成反拱爐底。

這種因素會(huì)導(dǎo)致耐火磚爐襯發(fā)生腐蝕，而且這種應(yīng)力的相互作用常常對(duì)耐火磚造成有害影響。在煉銅爐內(nèi)壁，特別是風(fēng)口區(qū)及渣線段，要求其耐火磚襯體具有較好的抗渣性，耐火磚密度要高，抗熱震性能好，耐壓強(qiáng)度高。

 

在煉銅爐襯板上，世界各國(guó)普遍使用鎂鉻磚或鉻鎂磚。鎂磚因其抗有色金屬熔渣和熱穩(wěn)定性較差，所以很少使用；而且，由于鉻對(duì)環(huán)境的危害，近年來(lái)含鉻耐火材料也逐漸在建設(shè)中，取而代之的是新型無(wú)鉻環(huán)保型綠色耐火材料。

轉(zhuǎn)爐風(fēng)口及渣線部位是轉(zhuǎn)爐襯里的薄弱環(huán)節(jié)。由于這些部位溫差變化大，渣蝕比較劇烈，建議選用質(zhì)耐火磚。