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電弧爐對(duì)耐火材料的一般要求為:
(1)耐火度要高。電弧溫度超過(guò)4000℃,煉鋼溫度在1500-1750℃,有時(shí)高達(dá)2000℃,故要求耐火材料具有高的耐火度。
(2)荷重軟化溫度要高。電爐是在高溫載荷條件下工作的,并且爐體要經(jīng)受鋼水的沖刷,故要求耐火材料具有高的荷重軟化溫度。
(3)耐壓強(qiáng)度要高。電爐爐襯在裝料時(shí)受爐料沖擊,冶煉時(shí)受鋼液的靜壓,出鋼時(shí)受鋼流的沖刷,操作時(shí)受機(jī)械振動(dòng),故要求耐火材料具有高的耐壓強(qiáng)度。
(4)導(dǎo)熱系數(shù)要小。為了減少電爐的熱損失,降低電能消耗,故要求耐火材料的導(dǎo)熱性要差,即導(dǎo)熱系數(shù)要小。
(5)熱穩(wěn)定性要好。電爐煉鋼從出鋼到裝料的幾分鐘時(shí)間內(nèi),溫度由原來(lái)的1600℃左右急劇降至900℃以下,故要求耐火材料具有良好的熱穩(wěn)定性。
(6)耐侵蝕能力強(qiáng)。在煉鋼過(guò)程中,爐渣、爐氣和鋼液均對(duì)耐火材料產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)侵蝕作用,故要求耐火材料具有良好的耐侵蝕性。
側(cè)墻用耐火材料選擇:
(1)普通功率電爐側(cè)墻用耐火材料
通常選用MgO-C磚砌筑不帶水冷壁的電爐側(cè)墻。熱點(diǎn)區(qū)和渣線部位的使用條件最苛刻,不僅受到鋼水和爐渣的嚴(yán)重侵蝕和沖刷以及加入廢鋼時(shí)的嚴(yán)重機(jī)械撞擊,而且還受到電弧的熱輻射。因此,這些部位均選用性能優(yōu)異的MgO-C磚砌筑,其性能指標(biāo)見(jiàn)表1. 表1熱點(diǎn)和渣線用鎂碳磚的性能
帶水冷壁的電爐側(cè)墻,由于采用了水冷技術(shù)使熱負(fù)荷增高,使用條件更苛刻,因此更應(yīng)選用耐渣性好、熱震穩(wěn)定性和熱導(dǎo)率高的MgO-C磚,其碳含量為10%~20%。
(2)超高功率電爐側(cè)墻用耐火材料
超高功率電爐(UHP爐)側(cè)墻多使用MgO-C磚砌筑,其熱點(diǎn)區(qū)域和渣線部位則使用性能優(yōu)異的MgO-C磚(如全碳基質(zhì)MgO-C磚)砌筑,以大幅度地提高其使用壽命。
由于電爐操作方法的改進(jìn),爐墻負(fù)荷雖有減輕,但在UHP爐冶煉條件下作業(yè),耐火材料仍難以延長(zhǎng)熱點(diǎn)區(qū)域的使用壽命。因此,水冷技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用。對(duì)于采用EBT式出鋼的電爐,其水冷面積達(dá)到70%,從而大幅度地降低了耐火材料的使用量?,F(xiàn)代水冷技術(shù)需要導(dǎo)熱性好的MgO-C磚。瀝青、樹(shù)脂結(jié)合的鎂磚和MgO-C磚(含碳量為5%-25%)砌筑電爐側(cè)墻,在嚴(yán)重氧化條件下,則加入抗氧化劑。
對(duì)于受氧化還原反應(yīng)蝕損最嚴(yán)重的熱點(diǎn)區(qū)域,則選用大結(jié)晶電熔鎂砂為原料、碳含量大于20%、全碳基質(zhì)的MgO-C磚砌筑。
UHP電爐用MgO-C磚的新近發(fā)展是采用高溫?zé)珊笤俳n瀝青,生產(chǎn)所謂燒成瀝青浸漬MgO-C磚。從表2可以看出,燒成MgO-C磚經(jīng)瀝青浸漬再碳化與未經(jīng)浸漬的磚相比,其殘?zhí)剂考s增加1%,氣孔率則降低1%,高溫抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度都有明顯的提高,因而具有很高的耐用性能。
表2瀝青浸漬對(duì)含碳20%的MgO-C磚的作用
(3)電爐側(cè)墻用鎂質(zhì)耐火材料
電爐爐襯分為堿性和酸性,前者用堿性耐火材料(如鎂質(zhì)和MgO-CaO質(zhì)耐火材料)作爐襯,后者則是用硅磚、石英砂、白泥等砌筑爐襯,見(jiàn)表3。
表3堿性電爐爐襯與酸性電爐爐襯的比較
注:爐襯材料,堿性電爐采用堿性耐火材料,酸性電爐采用酸性耐火材料。
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