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电弧炉炉底用耐火材料

文章来源:人气:发表时间:2024-12-16 09:45:33

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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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