浅谈提高电炉炉衬寿命的措施.doc

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1、浅谈提高电炉炉衬寿命的措施王刚摘要：本文通过介绍电炉炉衬的侵蚀机理、电炉炉衬材料、合理的炉衬烘烤烧结工艺以及良好的工艺操作等方面分析了影响炉衬寿命的主要因素，并简要地提出了提高电炉炉衬寿命的几项措施。关键词：电炉炉衬寿命措施1前言电炉炉衬的使用寿命对于需要连续大规模生产的冶金、铸造企业来说具有重大意义。由于炉龄是一项综合性指标，炉龄的高低直接影响到钢产量的提高和原材料消耗，因此提高电炉炉衬寿命、降低耐火材料消耗、提高电炉炉龄己引起人们的普遍关注。2电炉炉衬侵蚀机理及对其性能的要求2.1电炉炉衬侵蚀机理1)炼钢电弧炉的炉顶、炉墙热点部位(如渣线)、及炉底是电弧炉的薄弱

2、环节。炉顶耐火材料损毁的原因：一是飞溅物、炉尘的侵蚀作用；二是由于电极周围温度高，炉顶温差较大造成的熔蚀和热震作用。常用的耐火材料有高铝砖、镁铬砖、白云石砖、硅砖等及相应材质的耐火浇注料或捣打料。炉墙热点部位的内衬容易蚀损，其原因是温度过高，熔渣、钢水侵蚀严重，装料时的冲击作用等。常用的耐火材料主要是各种碱性耐火材料砌筑，损坏时常进行喷补或铲补。炉底损毁的主要原因是化学侵蚀和机械冲击。常用碱性耐火捣打料或浇注料。电炉各部位炉衬损毁的原因，如表2-1所示。表2-1电炉各部位炉衬损毁的原因电炉部位主要损毁原因炉底、炉坡、熔池高温钢水、熔渣的侵蚀和冲刷;废钢加入的机械冲击

3、热点、渣线区钢水和熔渣的严重侵蚀和冲刷;废钢加入的机械冲击高温热辐射和钢水、熔渣的搅拌作用;不同冶炼时期气氛的影响炉门口下侧、除与热点、渣线区相似的损毁原因外，扒渣时的侵蚀和冲刷；6两侧及出钢口吹氧气的影响；炉料、熔剂(石灰、莹石等)高温下产生液相、气相对砖的渗透电炉炉盖(炉顶)温度急变；热辐射；不同时期的气、液相渗透和侵蚀2)电炉中耐火材料最普遍的损毁机理是侵蚀、冲刷、熔融、剥落和水化，五种因素中最主要的是侵蚀。电炉耐火材料承受两种类型的侵蚀。①化学侵蚀。氧化铁（FeO）或渣中的酸性组分，例如二氧化硅与氧化钙和氧化镁之间的化学反应如下式所示:FeO+MgO=FeO

4、·MgOSiO2+2MgO=2MgO·SiO2CaO+SiO2+MgO=CaO·MgO·SiO2所有这些反应使炉衬变为熔渣而导致耐火材料损毁。氧化是经常发生在电炉炉衬中耐火材料侵蚀的一种特殊形式，在此侵蚀机理中耐火材料的碳成分由氧化铁或氧气而被侵蚀。FeO+C=Fe+COO2+2C=2CO渣中的氧化铁与砖衬的热面中的石墨或焦油/树脂反应，或氧气侵蚀砖衬冷面的石墨或碳粘结剂。在这两种情况下，砖的强度降低，并可能被熔渣或钢水冲蚀。②冲刷是第二位的耐火材料损毁机理由于钢水或熔渣流过耐火材料表面并物理地磨损或冲刷炉衬而导致了物理损毁。在电炉的出钢口、渣线、电极口或排气口平台

5、等处冲刷蚀损机理是最普遍的。一个更为错综复杂的耐火材料损毁机理称之为剥落。这是由于炉衬耐火材料遭受迅速加热和冷却导致耐火材料产生应力而造成的。该应力常常超过耐火材料的强度，因而导致裂纹的相交贯穿，炉衬的碎片将会剥落或完全脱落，这种情况普遍发生在电炉炉顶上。水化也是电炉耐火材料损毁的一个因素。假如水渗入炉盖或炉墙，水或水蒸汽能侵蚀耐火材料炉衬，其中的氧化镁和其它碱性氧化物与水或水蒸汽发生如下反应而被水化。MgO+H2O=Mg(OH)2水化的耐火材料衬耐熔渣和钢水的渗透性差。2.2电炉炉衬对耐火材料性能的要求61)耐火度电弧温度高达3000℃以上，炼钢温度常在1550—

6、1650℃之间。在返回吹氧冶炼不锈钢时，吹氧末期钢液温度在短时期内高达1800℃以上，因此耐火材料的耐火度必须高。2)荷重软化温度电炉熔炼是在高温负荷和经受钢水冲刷的恶劣条件下进行的，因此耐火材料要有高的荷重软化温度。3)热稳定性电炉熔炼时温度高，而出钢后，开出炉体(或旋转炉盖)进料时，温度由1600℃左右骤然降至900℃以下，因此要求耐火材料有良好的热稳定性。4)抗渣性电炉熔炼是一个复杂多变的物理化学反应过程，为抵抗高温时不同性质、不同成分的炉渣和钢液以及炉气的化学侵蚀，耐火材料必须有良好的抗渣性(化学稳定性)。5)耐压强度耐火材料经常受炉料冲击，必须有高的耐压强

7、度。6)导热率和导电率为减少电炉熔炼时的热损失，以降低电耗，因此耐火材料的导热率和导电率必须低。3提高电炉炉衬寿命的措施3.1耐火材料的选用筑炉用耐火材料的性能直接影响着炉衬的使用寿命。水晶石英砂具有较高的耐火度，较小的膨胀系数以及较低的导热性，有足够高的强度和化学稳定性，能抵抗熔渣的侵蚀，能承受加料时固体金属炉料的冲击和融化后液体金属的静压力，有较好的耐急冷急热性，能反复承受金属液融化的高温以及出炉后的降温过程，其化学成分和使用性能如下表3-1所示。表3-1石英砂的化学成分和使用性能化学成分SiO2CaOFe2O3+FeOAl2O3软化温度耐火度数值99.89