電爐爐蓋、爐底用耐火材料及爐蓋結(jié)構(gòu)砌筑介紹

電爐爐頂初采用硅磚砌筑，后臺(tái)經(jīng)試用高鋁質(zhì)材料以來(lái)，因其耐火度、高溫抗侵蝕性能以及良好的熱震穩(wěn)定性比硅磚益，因此，高鋁質(zhì)材料在電爐爐頂上被長(zhǎng)期使用。

到90年代后，全水冷爐頂技術(shù)的廣泛采用，為降低停爐時(shí)間，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在電三角區(qū)位置普遍采用以高鋁質(zhì)或剛玉質(zhì)并添加有鋼纖維的耐火澆注料整體預(yù)制爐蓋。在未采用水冷爐頂?shù)匿搹S其電三角區(qū)仍然采用磷酸鹽(主要是磷酸鋁)結(jié)合燒成或不燒高鋁磚砌筑。

電爐頂用高鋁磚與硅磚的比較 

電爐頂高鋁磚是以鋁礬土熟料和少量粘土配合制成Al2O3含量65％以上的、用于電爐頂?shù)哪突鹬破贰?nbsp;

為冶煉某些特殊鋼，初不論是堿性或酸性電爐，爐頂主要使用硅磚。硅磚具有荷重軟化溫度高，質(zhì)量小，在冶煉溫度下能支持爐頂不塌陷而長(zhǎng)期使用。英國(guó)早期在小型電爐上曾用過(guò)硅線石磚作爐頂，它具有硅磚沒有的某些點(diǎn)，如熱膨脹性均勻，線膨脹系數(shù)小，不需要膨脹縫。因價(jià)格是硅磚的3～4倍，故未能擴(kuò)大使用。 

隨著電爐冶煉技術(shù)的進(jìn)步，吹氧助熔與精煉，冶煉溫度不斷提高，電爐容積日益擴(kuò)大。硅磚爐蓋出現(xiàn)熔點(diǎn)低，流淌至爐壁影響爐墻壽命及爐渣成分。為調(diào)整爐渣成分需要用石灰時(shí)，石灰飛塵又加重了硅磚的腐蝕。20世紀(jì)60年代開始，美國(guó)在煉特殊鋼電爐爐蓋上，對(duì)使用的燒成鎂鉻磚或鉻鎂磚、特殊鎂磚及白云石磚進(jìn)行了試驗(yàn)，電爐容積大的為100～160t，小的5～8t。在小爐上不斷出現(xiàn)剝落，采用磚縫中夾帶鋼片的方法可以克服砌體剝落，但導(dǎo)致漏電和局部過(guò)熱。在大爐上使用，因過(guò)重而變形，須增設(shè)機(jī)械結(jié)構(gòu)架。盡管堿性磚抗渣性于高鋁磚，試驗(yàn)后未取得理想效果，甚至不比爐頂高鋁磚壽命長(zhǎng)，且費(fèi)用高。 

前蘇聯(lián)因缺乏鋁土礦資源，只有發(fā)展堿性磚爐頂。1970年蘇聯(lián)的電爐鋼比例僅為9．2％，而電弧爐用堿性磚爐頂達(dá)95％。使用高鋁電爐頂始于1953年，得天獨(dú)厚的天然鋁土礦資源。簡(jiǎn)單的制造工藝和低廉的成本，成為普及使用的有利條件，從而取代了硅磚。            

熔煉電爐爐底用耐火材料 

熔煉電爐爐底爐體由耐火磚砌體、鋼結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)墩組成。

爐底與基礎(chǔ)之間由基礎(chǔ)墩支撐，構(gòu)成架空式結(jié)構(gòu)。

由于熔煉電爐爐底溫度較熔煉反射爐爐底溫度高，為保護(hù)爐底，一般都采用架空結(jié)構(gòu)，用自然通風(fēng)或強(qiáng)制吹風(fēng)進(jìn)行冷卻。

耐火磚砌體由爐底、爐墻、爐頂組成。

熔煉電爐爐底結(jié)構(gòu)為磚砌反拱式爐底，反拱磚層數(shù)為2~3層，爐底總厚度一般為1250~1300mm。由下往上依次為爐底鋼板（40mm）、耐火澆注料（95~150mm）、粘土磚（230~300mm）、鎂磚（760mm）。也有不用耐火澆注料，直接砌粘土磚（500mm），其上用鎂磚（760mm）砌成反拱式爐底。        

電爐爐蓋的結(jié)構(gòu)與砌筑 

在電弧爐內(nèi)，電弧功率的2/3是通過(guò)爐襯把熱量傳給熔池的。爐蓋對(duì)于熔池的加熱比爐壁的作用大得多，熔池中非高溫區(qū)所需的熱量，幾乎完全依靠爐蓋的輻射傳熱供給。

爐蓋的工作條件為惡劣，尤其是電爐還原期爐內(nèi)平靜時(shí)，大量的熱能由液面和爐襯反射到爐蓋上，使?fàn)t蓋溫度高達(dá)1700℃以上。溫度的急劇變化、爐氣、爐渣和煙塵的侵蝕以及機(jī)械的振動(dòng)也都加速對(duì)爐蓋磚的破壞。

堿性電弧爐的爐蓋材料一般采用一、二級(jí)高鋁磚砌筑，也有采用鋁鎂磚砌筑的。鋁鎂磚的耐火度、荷重軟化溫度和抗FeO渣能力均比高鋁磚高，但導(dǎo)熱性大，熱膨脹系數(shù)大，使?fàn)t蓋變形嚴(yán)重。鋁鎂磚目前主要用在爐蓋的易損部位(電孔、排煙孔、中心部位)，其余部位仍用高鋁磚構(gòu)成復(fù)合爐蓋。

爐蓋的砌筑是在固定的拱型模子上進(jìn)行的，砌好后的爐蓋網(wǎng)中心，須與三根電圓的中心相對(duì)應(yīng)。用高鋁磚砌爐蓋一般采用濕砌。磚縫填料由高鋁質(zhì)火泥、鹵水、凈水調(diào)和而成。使磚體間連接緊密，防止氣體通過(guò)，避免爐渣滲透。

火泥熟料在泥料中起骨干作用，且防止體積收縮。生料在泥料中起粘結(jié)作用，且調(diào)整塑性。粒度不宜大，以防擴(kuò)大磚縫。火泥調(diào)和稀濕劑，用鹵水與凈水混合，其密度為1.2~1.25。密度過(guò)大火泥容易發(fā)干，且增大耐火磚縫。密度過(guò)小會(huì)降低磚縫火泥的耐火度。

爐蓋用鎂磚或鋁鎂磚時(shí)宜采用干砌，濕砌會(huì)導(dǎo)致磚體在高溫下粉化。

爐蓋磚的砌筑方法，通常采用“人”字型砌法(如圖)，先砌“丁”字梁，接著砌三個(gè)電孔，以避免砌電孔時(shí)砍磚，再?gòu)墓敖橇和掀?，三個(gè)大框間按人字形砌磚，砌縫≤3mm，每隔7～8塊磚將磚留出一頭，便于打下楔緊，砌完后再?gòu)臓t蓋面上灌漿。

爐蓋磚也有先在拱角梁上環(huán)磚3～4輪，再砌“丁”字梁，然后從下往上砌，在三個(gè)電孔進(jìn)行收尾工作。爐蓋人字型砌磚，中間帶筋彼此支撐緊密，布置對(duì)稱，負(fù)荷均勻，結(jié)構(gòu)牢固，具有容易修補(bǔ)、壽命高等點(diǎn)。

耐火磚的選擇，異形磚較標(biāo)準(zhǔn)磚好。耐火磚的外形平整，厚薄均勻，長(zhǎng)短一致，不缺棱掉焦，

砌制時(shí)磚與磚高低不得相差5mm，耐火泥做到均勻刮抹薄而飽滿，砌縫錯(cuò)開，逐磚砌制，逐磚敲嚴(yán)。砌磚完畢應(yīng)進(jìn)行烘烤干燥，以減少溫度變化造成剝落掉塊，烘烤溫度500~660℃保溫待用。

爐蓋的易損部位是三個(gè)電孔中央、2號(hào)電孔和爐蓋圈拱腳磚附近。提高這些部位壽命的辦法。采用結(jié)構(gòu)合理的水冷密封圈；提高磚中Al2O3含量，減少玻璃相，以提高耐火度和抗渣性，有較均勻的膨脹性，或用瀝青熬煮高鋁磚采用多種磚型以避免歡磚實(shí)行吊掛爐頂，每次換爐蓋時(shí)應(yīng)調(diào)整電夾頭，使電保持垂直對(duì)中位置。

磚砌爐蓋厚度一般在230～350mm之問(wèn)，大容星爐子(30t爐以上)取上限。

近年來(lái)，有采用不燒高鋁磚(用磷酸鹽或樹脂作粘結(jié)劑)砌筑爐蓋，由于不燒磚在使用中發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變形成微裂紋，使應(yīng)力集中產(chǎn)生松弛效應(yīng)。不燒磚也只有熱面附近產(chǎn)生一薄層局部燒結(jié)，是一個(gè)不均體，由于微小空洞和微裂紋的存在，減少了磚在加熱過(guò)程中的體積膨脹，不易出現(xiàn)熱震剝離現(xiàn)象。因此不燒磚的高溫強(qiáng)度、韌性，抗裂紋源擴(kuò)展的能力都于整體燒結(jié)的耐火磚。使用壽命可大幅度提高。            

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