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耐火砖、捣打料在电弧炉的应用

2022-04-21 17:26:54 点击:

电弧炉衬主要包括炉盖、炉壁和炉底,常用的炉衬为碱炉衬,碱性电弧炉衬耐火材料应具有以下特点:
1.在负载下具有足够的耐火度和耐压强度,因为在电弧的作用下,电弧炉炉衬温度可达1500~1800℃。
2.应具有较强的耐渣性,因为炉渣、烟尘和粉尘可以通过高温下的间隙和孔隙渗入衬里,导致耐火材料的熔融损坏和剥落。
3.抗热震性能好。在钢铁冶炼过程中,炉门和升降炉盖的开启会导致温度迅速变化,炉子可能会剥落或开裂。
4.应有足够的强度,因为衬里在充电过程中受到冲击,倾斜时会产生振动、金属、渣和铁液沸腾时的空气冲洗。
5.导热系数低,导电率低。
 


 

电弧炉常用的耐火材料有菱镁砖、白云石砖、高铝砖、硅砖、煅烧菱镁矿冲压混合料等。由于不同部位的工作条件差异较大,应选择相应的耐火材料。
电弧炉衬里的耐火材料通常处于高温下。在熔渣侵蚀和急冷急热状态下,工作条件极其恶劣。在炼钢的熔化期和氧化期,炉衬不会因高温而损坏,但在还原期,钢液温度相当高,直接受到电弧辐射,炉衬容易损坏。此外,钢材完成后,炉衬温度突然下降,材料开始供电,温度逐渐升高。这种急冷急热的温度变化往往是炉衬剥落的直接原因。
炉渣对衬里的侵蚀决定了它的组成和流动性。渣中的SiO2含量越高,碱性衬里的侵蚀就越严重。除了SiO2,渣中的Al2O3.Fe2O3.CaF2也侵蚀了衬里。炉渣的流动性也对衬里有影响。炉渣稀释对衬里有严重的冲刷作用,反射电弧的能力强,会增加衬里耐火材料的热负荷;炉渣厚使池加热困难,物化反应条件差,延长衬里的高温作用时间(即冶炼时间)。这些都会加速衬里的损坏。

在许多情况下,炉衬的损坏是由机械力的冲击造成的,如布料不合理。炉底没有小的废钢保护。装料罐太高了。在这些情况下,炉底可能会被大块废钢砸成坑。炉盖的升降。炉体的开启。倾炉出钢引起的机械振动也是炉衬损坏的原因。此外,炉料比例不当,冶炼操作不正确,如高温氧气流股直接接触炉衬等,会损坏炉衬。
因此,砌体电弧炉的耐火材料应具有高耐火性和负荷软化点、良好的热稳定性和耐渣性、足够的高温机械强度和低导热性。硅砖一般用于建造酸性电弧炉,镁砖用于碱性电弧炉,但其屋顶多为高铝砖。硅砖的屋顶很少使用。

电弧炉壁耐火材料
电弧炉壁受高温和剧烈温度变化的影响,也受钢液和熔渣的化学腐蚀和炉料碰撞的影响。因此,炉壁衬里的耐火材料应具有足够的强度、良好的耐腐蚀性、优异的耐热震性和导热系数。
电弧炉壁分为三种类型:耐火砖衬砌炉壁、菱镁砖衬砌炉壁和整体捣碎炉壁。耐火砖衬砌炉壁与炉底结构相同,保温层由10~15mm厚石棉和1层轻质耐火砖或粘土砖组成。
大型菱镁块内衬炉墙采用可拆卸钢板模具预夯,整个炉墙由3~4个大块组成。菱镁矿配方、粘结剂数量和捣碎工艺与底部夯实层相同。
整体夯炉壁是常常用的结构,当炉底夯实时,圆形模具放在上面,炉壁逐层夯实。
电炉墙一般采用基础耐火砖衬砌,主要包括镁铬砖、镁砖、镁碳砖、白云石砖等。普通电炉墙主要采用镁砖、白云石砖和方镁石砖。超高功率电弧炉墙和特种钢冶炼电炉工作环境恶劣,应采用镁铬砖或镁砖。
在一些国家,电弧炉通常使用未燃烧的镁铬砖、直接粘结或再粘结的镁铬砖、电熔镁铬砖、浸渍烧结的镁镁砖、镁碳砖等。在一些国家,也使用方镁石砖、焦油粘结白云石砖或沥青浸渍烧白云石砖。
电弧炉渣线区和热点是炉壁常脆弱的部分,因此常用氧化镁碳砖或水冷炉壁和热喷枪进行修复,使炉壁具有相似的破坏率,使用寿命翻了一番。镁碳砖具有优异的高温性能,耐腐蚀性比直接粘结砖高0.5~2.0倍,耐热冲击和导热性也很好,但易氧化,使用时应采取一些措施。

电弧炉底部耐火材料
炉底和斜坡组成的熔池是装载材料和钢液的地方。损坏的主要原因是化学腐蚀、机械冲击和电弧高温。炉底和斜坡耐火材料应具有耐高温、导热性低、耐热冲击性好、耐渣性好、机械强度足够、结构紧密、不泄漏钢液或渣。
电弧炉是以废钢为主要原料的高温炉。其工作过程是在炉内加入废钢。通电时,电极与废钢之间发生电弧,加热熔化炉材料,然后进行一系列冶金化学反应,将废钢炼成钢。
电弧炉炼钢的优点是可以形成电炉(二窗拿判缕尉┯槔滞颈金)-连铸-连轧热态连续专业生产钢材的紧凑工艺。在基础设施投资、建设周期、生产成本、环保、质量控制等方面明显优于高炉-转炉的长工艺。近年来,电弧炉炼钢开发了超高功率供电、水冷炉壁(盖)、废钢预热、偏心炉底出钢、泡沫渣和直流供电等一系列新技术,使电弧炉炼钢更快,炼钢成本进一步降低。
从底部到顶部,炉底折叠绝缘层、中间衬里和工作衬里。绝缘衬里的功能是减少炉底的热损失。在炉底钢板上铺一层10~15毫米厚的石棉,然后用轻质耐火砖或粘土砖。在一些工厂,在石棉板和轻质耐火砖之间铺设一层硅藻土,也使用硅藻土砖。
中间衬里由耐火砖制成。中间衬里的功能是保证熔池的坚固性,防止钢材泄漏。它通常由镁砖或高纯度菱镁砖衬里。砌筑方法包括卧式衬砌和侧衬。镁砖干燥,砖接缝不得超过1.5mm,应填充粒度小于0.5mm的煅烧菱镁矿粉。
炉底工作衬里直接接触钢液和熔渣,温度高,化学腐蚀严重,机械清洗严重,容易损坏。通常烧结菱镁矿或高纯氧化镁作为耐火捣碎混合物,焦油沥青作为粘合剂。部分电弧炉底部的工作衬砌由镁捣打料或菱镁矿浇注料制成,部分电弧炉底部由白云石捣打料或白云石菱镁矿捣打料制成。

电弧炉捣打料修补电弧炉炉底
炉底捣打料是直流电弧炉重要的耐火材料,炉底阳极套筒砖埋于炉底捣打料之中,炉底捣打料的熔损时刻影响着炉底阳极套筒砖的熔损。
炉底捣打料的特点是低温、中温下无结合剂,呈松散状态,施工灵活方便。高温下迅速烧结,陶瓷结合,烧结层较薄,一般只有100~150 mm,易于清理和修补。烧结性良好,使用过程中烧结致密化,具有良好的烧结强度

镁碳可用于耐火材料导电的直流电弧炉常温修复;镁白云石-碳修复材料可用于高温修复。修复材料应以大结晶电熔镁砂为原料,沥青为结合剂,经热处理。为保证捣碎材料的导电性,可使用碳含量超过14%的镁碳捣碎材料。
传统的修补材料不能用于修补以钢板或钢棒电极为基础的炉底,因为传统修补材料即使在高温下电阻也很大,电流供应不足,所以开发了干式无碳金属粉末导电热补充剂。它通常由70%的氧化镁颗粒和30%的铁粉组成。使用时,Mgo-Fe系热补充剂一般应在中性或还原条件下使用,主要是为了防止修补剂中的金属Fe形成铁氧化物,破坏金属网络,不利于材料的导电性。

电弧炉底部的工作衬里可以通过干捣或湿夯或振动浇注来构造。湿捣混合料含水量为2%~5%,干燥时间长,施工效率低。干捣混合料和振动浇注料现在越来越普遍。干捣混合料施工时间短,烧结后密度高,耐腐蚀性好。振动浇注铸造炉底工作衬里无开裂,结构均匀致密,能有效防止钢液和的腐蚀。但振动浇注料含水量高,干燥时间长。

耐火捣打料在直流电弧炉炉底的应用及改进
耐火捣打料在直流电弧炉上被用于炉底部位,水冷钢棒型炉底阳极耐火材料的典型设计由炉底阳极套筒砖、炉底捣打料、小炉底捣打料和炉底阳极根部捣打料4部分组成。本文主要阐述耐火捣打料在炉底部位的应用以及应用的缺陷及改进

炉底捣打料应用的缺陷及改进
在直流电弧炉的炉底,由于通电造成的电磁搅拌和氧枪的吹炼对炉底耐材的冲刷是相当严重的,尤其在超高功率的直流电弧炉中。
镁钙质干式炉底捣打料损毁形式主要为间隙式侵蚀剥落,其缺陷有两个方面:一是高温收缩较大,使用中容易产生开裂;二是由于烧结性能好,导致高温耐蚀性能欠佳。
改善镁钙质干式炉底捣打料的高温收缩和高温耐蚀性将是提高炉底捣打料寿命的关键。本人认为,在目前陶瓷结合的基础上加入少量有机结合剂,使烧结层变厚,对提高炉底捣打料寿命有良好效果。

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