耐火材料在电弧炉上的使用

　　电弧炉炼钢是一个复杂的高温过程，炉内温度高（可达1700℃?1800℃)、气氛变化大、冶炼周期短。

　　1、炉衬损坏因素电弧炉炉衬经常处在高温、熔渣侵蚀和急冷急热的状态下，工作条件是极其恶劣的。在熔化期，炉料受热能力很强，电弧较长时间地被废钢包住，在氧化期，钢液激烈沸腾，炉渣钢液吸热条件较好。因此，一般说来，在这两个阶段, 炉衬不致为高温所损坏。还原期钢渣温度相当高，又受电弧直接辐射，炉墙的一些热点部位尤为突出，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，温度又慢慢升高，这种急冷急热的温度变化常常是炉衬剥落的直接原因。如炉衬表面的温度在出钢时为1600℃以上，加料时约在 1000℃,修补炉衬时有时仅500℃左右。

　　炉渣对炉衬的侵蚀作用，决定于它的组成和流 动性。渣中SiO₂含量愈高，碱性炉衬被侵蚀愈严重。 除SiO₂外，渣中Al₂O₃、Fe₂O₃、CaF₂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、良好的热震稳定性和抗渣性、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质耐火材料，碱性电弧炉则采用镁质耐火材料，但其炉顶多半使用高铝砖，很少采用硅砖。

　　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。由于裂纹的出现和砖块的剥落，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。

　　提高电弧炉硅砖炉顶寿命的方向是采用高硅砖，尽可能提高砖的SiO₂的质量分数（>97%)和降低其气孔率由于高铝砖作电弧炉炉顶比硅砖好，因此，目前硅砖的使用在国内已日趋减少。

　　冶炼高级合金钢的碱性电弧炉炉顶在改用高铝砖以后，使用寿命比娃砖大大延长。硅砖使用寿命即炉龄，一般只有几十炉，而高铝砖可达80?200炉， 小型电弧炉则高达600炉以上。同时，由于高铝砖的耐火度高，还可以提高冶炼强度。

　　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。

　　3、炉底和炉墙损坏机理碱性电弧炉的炉底和炉墙广泛地使用镁质耐火材料来砌筑，其损坏的因素是多方面的，所以归纳为熔渣侵蚀、补充烧结、 荷重软化、温度波动和炉气性质的变化等因素。

　　镁砖在使用过程中吸收着熔炼空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怍用的结果。 实践证明：熔融物质在砖体内的移动能力随砖气孔率的增大而增强。气孔率在5%以下时，熔融物质实 际上已难以侵入到砖体内部，而且细小气孔结构的 砖在使用过程中工作表面剥落的厚度比粗大气孔结构的砖要薄一些。