電弧爐用耐火材料及爐蓋工作環(huán)境介紹

電弧爐爐蓋工作環(huán)境

電弧爐結(jié)構(gòu)包括爐蓋(爐頂)及爐體兩大部分。電弧爐爐蓋的主要作用是起到保溫隔熱，減少熱量損失，防止化學(xué)氣體和粉塵顆粒外溢污染環(huán)境的作用。電弧爐爐蓋的中心區(qū)域有孔，便于插入電和加入冶金輔助材料。它不直接接觸鋼水，但它經(jīng)常開啟產(chǎn)生較強(qiáng)的熱震應(yīng)力、高溫和粉塵的侵蝕。高溫氧化鐵粉塵與爐蓋耐火材料發(fā)生作用，生成液相促進(jìn)電弧爐爐蓋表面材料的燒結(jié)，燒結(jié)層和未燒結(jié)層在爐蓋開啟產(chǎn)生的溫度波動(dòng)熱應(yīng)力下導(dǎo)致交界處裂紋的增大或材料剝落。特別是在2000度以上電弧光輻射和電拔出及插入時(shí)對(duì)電弧爐爐蓋三角區(qū)部位產(chǎn)生的熱應(yīng)力和溶蝕，導(dǎo)致爐蓋剝落開裂，使用壽命降低。這是電弧爐爐蓋損壞的主要原因。

電弧爐用耐火材料

電弧爐煉鋼是一個(gè)復(fù)雜的高溫過程，爐內(nèi)濕度高(可達(dá)1700~1800℃)、氣氛變化大、冶煉周期短。

一、爐襯損壞因素

電弧爐爐襯耐火材料經(jīng)常處于高溫、熔渣侵蝕和急冷急熱的狀態(tài)下，工作條件是其惡劣的。在煉鋼的熔化期和氧化期，爐襯不致為高溫所損壞，但在還原期，鋼液溫度相當(dāng)高，又受電弧直接輻射，爐襯很易損壞。另外，出完鋼裝料時(shí)，爐襯溫度突然下降，裝完料開始送電，溫度又漸漸升高，這種急冷急熱的溫度變化經(jīng)常是爐襯剝落的直接原因。

爐渣對(duì)爐襯的侵蝕作用，決定予它的組成和流動(dòng)性。渣中SiO2含量愈高，堿性爐襯被侵蝕愈嚴(yán)重。除SiO2外，渣中Al2O3、Fe2O3、CaF2等同樣侵蝕爐襯。爐渣的流動(dòng)性對(duì)爐襯也有影響，渣稀對(duì)爐襯沖刷作用嚴(yán)重，并且反射電弧的能力強(qiáng)，會(huì)增加爐襯耐火材料的熱負(fù)荷；渣稠使熔池加熱困難，物化反應(yīng)條件變差，延長爐襯高溫作用時(shí)間(即冶煉時(shí)間)。這些都會(huì)加速爐襯的損壞。

在許多情況下，爐襯的損壞是由于機(jī)械力的沖擊而引起的，如布料不合理、爐底沒有小塊廢鋼保護(hù)、裝料的料罐太高等。在這些情況下，爐底就可能被大塊廢鋼砸成凹坑。爐蓋升降、爐體開出、傾爐出鋼等引起的機(jī)械振動(dòng)，也是損壞爐襯的原因。另外，爐料配比不當(dāng)，冶煉操作不正確，如吹氧時(shí)高溫的氧氣流股直接觸及爐襯等，都會(huì)損壞爐襯。

所以，砌筑電弧爐的耐火材料應(yīng)具備高的耐火度和荷重軟化點(diǎn)、良好的熱穩(wěn)定性和抗渣性，足夠的高溫機(jī)械強(qiáng)度以及低的導(dǎo)熱性等。砌筑酸性電弧爐時(shí)一般采用硅磚，堿性電弧爐則采用鎂磚，但其爐頂多半使用高鋁磚。硅磚爐頂已很少采用。

2、爐頂損壞機(jī)理

硅磚在電弧爐爐頂上的使用壽命很低，這主要是冶煉溫度較高的緣故。硅磚除了經(jīng)受熔渣、煙塵的作用外，剝落現(xiàn)象也是其主要損壞原因之一。由于裂紋的出現(xiàn)和耐火磚的剝落，增加了磚塊與爐渣的接觸，從而加速了熔渣侵入磚塊內(nèi)部，形成許多溝道，即所謂縱深損壞。

高鋁磚用在電弧爐爐頂時(shí)，除了熔融損壞作用外，在冶煉過程中尚有磚體小片剝落現(xiàn)象，這是由于溫度變化冷卻收縮形成裂紋所致。

硅磚的使用壽命(即爐齡)，一般只有幾十爐次，而高鋁磚可達(dá)80~200爐次，小型電弧爐則高達(dá)500爐次。同時(shí)由于高鋁磚的耐火度高，還可以提高冶煉強(qiáng)度。

三、爐墻和爐底損壞機(jī)理

堿性電弧爐的爐墻和爐底，廣泛地使用鎂磚來砌筑。鎂磚在使用過程中吸收熔煉查間中的熔融硅酸和鐵氧化物，受到熔渣強(qiáng)烈的侵蝕，這是損壞的主要原因。鎂磚表面的剝落是由于內(nèi)應(yīng)力作用的結(jié)果。

采用高鋁質(zhì)電弧爐預(yù)制塊爐蓋的勢(shì) 

(1) 以預(yù)制塊組裝砌筑的方式設(shè)計(jì)制作整體電爐蓋預(yù)制塊,砌筑方便,效率高,整體性好。

(2) 以高鋁質(zhì)原料為主,制作致密度高、抗熱震性強(qiáng)、耐侵蝕性好的高鋁質(zhì)電爐蓋預(yù)制塊,能大幅度提高爐蓋壽命。 

那么是什么原因，讓耐材的壽命大大提高了呢？這還要?dú)w功于榮盛耐材對(duì)于澆注料骨料的篩選與把控。

骨料粒度組成對(duì)高鋁質(zhì)電爐蓋耐火預(yù)制塊性能的影響很大。針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際情況,鄭州榮盛根據(jù)顆粒緊密堆積理論,在總結(jié)了外材料顆粒堆積理論成果的基礎(chǔ)上,根據(jù)連續(xù)尺寸顆粒的分形分布模型推導(dǎo)出的方程,建立了小于某一尺寸的累積百分?jǐn)?shù)與顆粒尺寸冪指數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，確定理論質(zhì)顆粒級(jí)配,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與修正,研究骨料粒度分布對(duì)高鋁質(zhì)電爐蓋耐火預(yù)制塊試樣性能的影響。在研究骨料粒度分布對(duì)高鋁質(zhì)電爐蓋耐火預(yù)制塊試樣性能的影響時(shí),除骨料外加入了22%的礬土細(xì)粉、5%的CA80水泥、3%的結(jié)合助劑和0.2%的三聚磷酸鈉。

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