耐火磚、搗打料在電弧爐的應(yīng)用

電弧爐襯主要包括爐蓋、爐壁和爐底，常用的爐襯為堿爐襯，堿性電弧爐襯耐火材料應(yīng)具有以下特點：
1.在負(fù)載下具有足夠的耐火度和耐壓強度，因為在電弧的作用下，電弧爐爐襯溫度可達(dá)1500~1800℃。
2.應(yīng)具有較強的耐渣性，因為爐渣、煙塵和粉塵可以通過高溫下的間隙和孔隙滲入襯里，導(dǎo)致耐火材料的熔融損壞和剝落。
3.抗熱震性能好。在鋼鐵冶煉過程中，爐門和升降爐蓋的開啟會導(dǎo)致溫度迅速變化，爐子可能會剝落或開裂。
4.應(yīng)有足夠的強度，因為襯里在充電過程中受到?jīng)_擊，傾斜時會產(chǎn)生振動、金屬、渣和鐵液沸騰時的空氣沖洗。
5.導(dǎo)熱系數(shù)低，導(dǎo)電率低。
 

電弧爐常用的耐火材料有菱鎂磚、白云石磚、高鋁磚、硅磚、煅燒菱鎂礦沖壓混合料等。由于不同部位的工作條件差異較大，應(yīng)選擇相應(yīng)的耐火材料。
電弧爐襯里的耐火材料通常處于高溫下。在熔渣侵蝕和急冷急熱狀態(tài)下，工作條件極其惡劣。在煉鋼的熔化期和氧化期，爐襯不會因高溫而損壞，但在還原期，鋼液溫度相當(dāng)高，直接受到電弧輻射，爐襯容易損壞。此外，鋼材完成后，爐襯溫度突然下降，材料開始供電，溫度逐漸升高。這種急冷急熱的溫度變化往往是爐襯剝落的直接原因。
爐渣對襯里的侵蝕決定了它的組成和流動性。渣中的SiO2含量越高，堿性襯里的侵蝕就越嚴(yán)重。除了SiO2，渣中的Al2O3.Fe2O3.CaF2也侵蝕了襯里。爐渣的流動性也對襯里有影響。爐渣稀釋對襯里有嚴(yán)重的沖刷作用，反射電弧的能力強，會增加襯里耐火材料的熱負(fù)荷；爐渣厚使池加熱困難，物化反應(yīng)條件差，延長襯里的高溫作用時間（即冶煉時間）。這些都會加速襯里的損壞。

在許多情況下，爐襯的損壞是由機械力的沖擊造成的，如布料不合理。爐底沒有小的廢鋼保護(hù)。裝料罐太高了。在這些情況下，爐底可能會被大塊廢鋼砸成坑。爐蓋的升降。爐體的開啟。傾爐出鋼引起的機械振動也是爐襯損壞的原因。此外，爐料比例不當(dāng)，冶煉操作不正確，如高溫氧氣流股直接接觸爐襯等，會損壞爐襯。
因此，砌體電弧爐的耐火材料應(yīng)具有高耐火性和負(fù)荷軟化點、良好的熱穩(wěn)定性和耐渣性、足夠的高溫機械強度和低導(dǎo)熱性。硅磚一般用于建造酸性電弧爐，鎂磚用于堿性電弧爐，但其屋頂多為高鋁磚。硅磚的屋頂很少使用。

電弧爐壁耐火材料
電弧爐壁受高溫和劇烈溫度變化的影響，也受鋼液和熔渣的化學(xué)腐蝕和爐料碰撞的影響。因此，爐壁襯里的耐火材料應(yīng)具有足夠的強度、良好的耐腐蝕性、優(yōu)異的耐熱震性和導(dǎo)熱系數(shù)。
電弧爐壁分為三種類型：耐火磚襯砌爐壁、菱鎂磚襯砌爐壁和整體搗碎爐壁。耐火磚襯砌爐壁與爐底結(jié)構(gòu)相同，保溫層由10~15mm厚石棉和1層輕質(zhì)耐火磚或粘土磚組成。
大型菱鎂塊內(nèi)襯爐墻采用可拆卸鋼板模具預(yù)夯，整個爐墻由3~4個大塊組成。菱鎂礦配方、粘結(jié)劑數(shù)量和搗碎工藝與底部夯實層相同。
整體夯爐壁是常常用的結(jié)構(gòu)，當(dāng)爐底夯實時，圓形模具放在上面，爐壁逐層夯實。
電爐墻一般采用基礎(chǔ)耐火磚襯砌，主要包括鎂鉻磚、鎂磚、鎂碳磚、白云石磚等。普通電爐墻主要采用鎂磚、白云石磚和方鎂石磚。超高功率電弧爐墻和特種鋼冶煉電爐工作環(huán)境惡劣，應(yīng)采用鎂鉻磚或鎂磚。
在一些，電弧爐通常使用未燃燒的鎂鉻磚、直接粘結(jié)或再粘結(jié)的鎂鉻磚、電熔鎂鉻磚、浸漬燒結(jié)的鎂鎂磚、鎂碳磚等。在一些，也使用方鎂石磚、焦油粘結(jié)白云石磚或瀝青浸漬燒白云石磚。
電弧爐渣線區(qū)和熱點是爐壁常脆弱的部分，因此常用氧化鎂碳磚或水冷爐壁和熱噴槍進(jìn)行修復(fù)，使?fàn)t壁具有相似的破壞率，使用壽命翻了一番。鎂碳磚具有優(yōu)異的高溫性能，耐腐蝕性比直接粘結(jié)磚高0.5~2.0倍，耐熱沖擊和導(dǎo)熱性也很好，但易氧化，使用時應(yīng)采取一些措施。

電弧爐底部耐火材料
爐底和斜坡組成的熔池是裝載材料和鋼液的地方。損壞的主要原因是化學(xué)腐蝕、機械沖擊和電弧高溫。爐底和斜坡耐火材料應(yīng)具有耐高溫、導(dǎo)熱性低、耐熱沖擊性好、耐渣性好、機械強度足夠、結(jié)構(gòu)緊密、不泄漏鋼液或渣。
電弧爐是以廢鋼為主要原料的高溫爐。其工作過程是在爐內(nèi)加入廢鋼。通電時，電極與廢鋼之間發(fā)生電弧，加熱熔化爐材料，然后進(jìn)行一系列冶金化學(xué)反應(yīng)，將廢鋼煉成鋼。
電弧爐煉鋼的優(yōu)點是可以形成電爐(二次冶金)-連鑄-連軋熱態(tài)連續(xù)生產(chǎn)鋼材的緊湊工藝。在基礎(chǔ)設(shè)施投資、建設(shè)周期、生產(chǎn)成本、環(huán)保、質(zhì)量控制等方面明顯優(yōu)于高爐-轉(zhuǎn)爐的長工藝。近年來，電弧爐煉鋼開發(fā)了超高功率供電、水冷爐壁(蓋)、廢鋼預(yù)熱、偏心爐底出鋼、泡沫渣和直流供電等一系列新技術(shù)，使電弧爐煉鋼更快，煉鋼成本進(jìn)一步降低。
從底部到頂部，爐底折疊絕緣層、中間襯里和工作襯里。絕緣襯里的功能是減少爐底的熱損失。在爐底鋼板上鋪一層10~15毫米厚的石棉，然后用輕質(zhì)耐火磚或粘土磚。在一些工廠，在石棉板和輕質(zhì)耐火磚之間鋪設(shè)一層硅藻土，也使用硅藻土磚。
中間襯里由耐火磚制成。中間襯里的功能是保證熔池的堅固性，防止鋼材泄漏。它通常由鎂磚或高純度菱鎂磚襯里。砌筑方法包括臥式襯砌和側(cè)襯。鎂磚干燥，磚接縫不得超過1.5mm，應(yīng)填充粒度小于0.5mm的煅燒菱鎂礦粉。
爐底工作襯里直接接觸鋼液和熔渣，溫度高，化學(xué)腐蝕嚴(yán)重，機械清洗嚴(yán)重，容易損壞。通常燒結(jié)菱鎂礦或高純氧化鎂作為耐火搗碎混合物，焦油瀝青作為粘合劑。部分電弧爐底部的工作襯砌由鎂搗打料或菱鎂礦澆注料制成，部分電弧爐底部由白云石搗打料或白云石菱鎂礦搗打料制成。

電弧爐搗打料修補電弧爐爐底
爐底搗打料是直流電弧爐重要的耐火材料,爐底陽極套筒磚埋于爐底搗打料之中,爐底搗打料的熔損時刻影響著爐底陽極套筒磚的熔損。
爐底搗打料的特點是低溫、中溫下無結(jié)合劑,呈松散狀態(tài),施工靈活方便。高溫下迅速燒結(jié),陶瓷結(jié)合，燒結(jié)層較薄,一般只有100~150 mm,易于清理和修補。燒結(jié)性良好,使用過程中燒結(jié)致密化,具有良好的燒結(jié)強度

鎂碳可用于耐火材料導(dǎo)電的直流電弧爐常溫修復(fù)；鎂白云石-碳修復(fù)材料可用于高溫修復(fù)。修復(fù)材料應(yīng)以大結(jié)晶電熔鎂砂為原料，瀝青為結(jié)合劑，經(jīng)熱處理。為保證搗碎材料的導(dǎo)電性，可使用碳含量超過14%的鎂碳搗碎材料。
傳統(tǒng)的修補材料不能用于修補以鋼板或鋼棒電極為基礎(chǔ)的爐底，因為傳統(tǒng)修補材料即使在高溫下電阻也很大，電流供應(yīng)不足，所以開發(fā)了干式無碳金屬粉末導(dǎo)電熱補充劑。它通常由70%的氧化鎂顆粒和30%的鐵粉組成。使用時，Mgo-Fe系熱補充劑一般應(yīng)在中性或還原條件下使用，主要是為了防止修補劑中的金屬Fe形成鐵氧化物，破壞金屬網(wǎng)絡(luò)，不利于材料的導(dǎo)電性。

電弧爐底部的工作襯里可以通過干搗或濕夯或振動澆注來構(gòu)造。濕搗混合料含水量為2%~5%，干燥時間長，施工效率低。干搗混合料和振動澆注料現(xiàn)在越來越普遍。干搗混合料施工時間短，燒結(jié)后密度高，耐腐蝕性好。振動澆注鑄造爐底工作襯里無開裂，結(jié)構(gòu)均勻致密，能有效防止鋼液和的腐蝕。但振動澆注料含水量高，干燥時間長。

耐火搗打料在直流電弧爐爐底的應(yīng)用及改進(jìn)
耐火搗打料在直流電弧爐上被用于爐底部位，水冷鋼棒型爐底陽極耐火材料的典型設(shè)計由爐底陽極套筒磚、爐底搗打料、小爐底搗打料和爐底陽極根部搗打料4部分組成。本文主要闡述耐火搗打料在爐底部位的應(yīng)用以及應(yīng)用的缺陷及改進(jìn)

爐底搗打料應(yīng)用的缺陷及改進(jìn)
在直流電弧爐的爐底,由于通電造成的電磁攪拌和氧槍的吹煉對爐底耐材的沖刷是相當(dāng)嚴(yán)重的,尤其在超高功率的直流電弧爐中。
鎂鈣質(zhì)干式爐底搗打料損毀形式主要為間隙式侵蝕剝落,其缺陷有兩個方面:一是高溫收縮較大,使用中容易產(chǎn)生開裂;二是由于燒結(jié)性能好,導(dǎo)致高溫耐蝕性能欠佳。
改善鎂鈣質(zhì)干式爐底搗打料的高溫收縮和高溫耐蝕性將是提高爐底搗打料壽命的關(guān)鍵。本人認(rèn)為,在目前陶瓷結(jié)合的基礎(chǔ)上加入少量有機結(jié)合劑,使燒結(jié)層變厚,對提高爐底搗打料壽命有良好效果。