电弧炉炉底用耐火材料

发布时间：

2024-12-16 10:05

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电弧炉炉底耐火材料的损毁是电弧炉运行过程中一个常见问题，主要与以下因素相关：

1. 高温熔渣侵蚀

化学侵蚀
熔渣中的碱性氧化物（如CaO、MgO）或酸性氧化物（如SiO2）会与炉底耐火材料中的成分（如镁砖或铝砖）发生化学反应，生成低熔点化合物，导致材料结构的破坏。
氧化侵蚀
电弧炉内氧化性气氛会与耐火材料中的金属氧化物进一步氧化，形成气孔和裂隙，从而削弱材料强度。

2. 高温冲刷

炉底位置直接承受液态金属和熔渣的强烈冲刷。由于熔体流动和电弧产生的湍流作用，耐火材料表面逐渐被磨损，导致材料厚度减少。在炉渣调整或钢液搅拌过程中，炉底磨损更为显著。

3. 热应力破坏

电弧炉运行中温度急剧变化（如加热、出钢或停炉时），炉底耐火材料因热膨胀和冷却收缩产生的应力可能超过材料的强度，导致裂纹的形成和扩展。长时间运行后，这种热循环疲劳加剧了炉底材料的剥落和开裂。

4. 机械损伤

在加料和电弧运行中，大块的废钢或其他硬物坠落可能直接冲击炉底，造成耐火材料的破损。碎屑或熔渣的积聚可能加剧局部压力集中，导致损毁加剧。

5. 熔渣渗透

熔渣的渗透导致耐火材料孔隙填充，降低其机械强度和抗热震性，同时渗透后的化学反应也会破坏内部结构。

电弧炉炉底使用的耐火材料需要满足高温强度、抗渣侵蚀、耐热冲击和抗机械损伤等要求。根据电弧炉的类型、炉底结构和操作工艺，常用的耐火材料包括以下几种：

1. 镁质耐火材料

   镁砖（烧结镁砖、再结合镁砖），主要成分是MgO，含量通常在90%以上。其特点是抗碱性渣侵蚀性能优良，高温耐受性好，导热性能好，但抗热震性稍差。适用于炼钢电弧炉炉底区域，特别是接触碱性熔渣的部位。
   镁碳砖
   主要成分以MgO为主，添加10%-30%比例的碳。抗渣性和抗热震性优异，耐磨损，但碳容易被氧化，需要保护气氛。适用于大功率电弧炉炉底和炉墙接壤的关键区域。

2. 铝镁尖晶石耐火材料

铝镁尖晶石砖
主要成分Al₂O₃-MgO体系，形成尖晶石（MgAl₂O₄）相。高温耐受性好、抗热震性优良，对中性和弱酸性渣有较强的抗侵蚀能力。适用于冶炼低碳钢或要求抗热震性能较高的电弧炉炉底。

3. 铝质耐火材料

高铝砖
主要成分为Al₂O₃，含量通常为70%-85%。耐热性能较好，抗渣性中等，热震稳定性一般。用于中小型电弧炉或对炉底耐火材料要求不太高的区域。

4. 碳质耐火材料

炭砖
是以石墨或电煅煤为主要原料，添加结合剂成型。其导热性能好、抗渣性优异，但高温性能稍逊，容易被氧化。用于高功率电弧炉炉底的底层材料，与其他耐火材料搭配使用。

5. 耐火浇注料和喷涂料

   镁质或铝镁质浇注料
   施工灵活，能够在炉底复杂形状中使用，整体性好，适合维修和补炉。用于炉底耐火砖的衬里或局部修补。
   尖晶石喷涂料
   抗渣性和抗热震性强，可延长炉底寿命。常用在大修后或运行中炉底的表面涂覆保护层。

6. 复合材料

镁铬砖（或镁铬尖晶石砖）
主要成分是MgO和Cr₂O₃复合组成。抗渣性能更优，耐腐蚀能力强。用于耐侵蚀部位的炉底或高要求的电弧炉。

炉底耐火材料选择时需考虑电弧炉的熔炼类型，如碱性渣系统一般选择镁质材料，而酸性渣系统可能选用高铝材料。高功率电弧炉倾向于使用耐磨性和抗热震性强的材料，如镁碳砖或尖晶石砖。综合考虑材料寿命、维修成本和炉子的运行效率，选择适合工艺需求的耐火材料。通过合理搭配耐火材料，可以显著提高电弧炉炉底的稳定性和工作寿命。

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