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1、电弧炉耐火材料和炉衬4.1 耐火材料的主要性能和分类耐火材料是一种能抵抗高温（1580以上）作用的固体材料。耐火材料是所有工业用炉不可缺少的内衬材料，其使用范围极其广泛，其中冶金工业用量最大，约占耐火材料生产总量的70左右。但是，目前尚没有一种耐火材料能够完全满足使用性能的要求，即使同一耐火材料在不同的使用条件下所表现的性能也不相同。因此，为了合理使用耐火材料，必须了解耐火材料的性能和使用的工作条件。4.1.1 耐火材料的主要性能指标耐火材料的主要性能指标包括：耐火度：耐火材料抵抗高温作用而不熔化的性能称为耐火度。耐火材料没有固定的熔点，所以耐火度实际上是指耐火材料软化到一定程度时的温度。耐火
2、度是耐火材料的重要指标，选用耐火材料的耐火度，应高于其最高使用温度。热稳定性：耐火材料承受温度急剧变化而不开裂、不损坏的能力，以及在使用中抵抗破裂或破碎的能力，称为热稳定性。抗渣性：耐火材料在高温下抵抗炉渣侵蚀的能力称为抗渣性。体积稳定性：耐火材料在高温下长期受热时抵抗体积变化的能力称为体积稳定性，也称重烧收缩或膨胀。荷重软化温度：耐火材料在高温时，每平方厘米承受2Kg静负荷作用下，引起一定数量变形的温度，称为荷重软化温度。在生产中，材料实际负荷常小于2Kg/cm2，同时是单面受热的多，较冷的一面承受大部分负荷，因此耐火材料的最高使用温度常较其荷重软化温度为高。体积密度：耐火材料在110下干燥
3、后的质量与体积之比称为体积密度，单位为g/cm3。真密度：耐火材料在110下干燥后的质量同真体积之比，称真密度，单位为g/cm3。真体积指试样总体积与试样中孔隙所占的体积之差。气孔率。气孔率包括：1） 显气孔率：耐火材料与大气相通的孔隙（开口孔隙）的体积与总体积之比。2） 真气孔率：耐火材料全部孔隙的体积（包括开口和闭口孔隙的体积）与总体积之比。两种气孔率都用表示。常温耐压强度：耐火材料在常温下每平方厘米承受负荷的能力称常温耐压强度，单位为Kgf/ cm2（0.1Mpa）。除上述性能指标外，耐火材料还有导热性、导电性、可塑性、透气性及吸水率等一些重要的指标。耐火材料的外形和尺寸，对于耐火材料的
4、实际应用也具有很大的影响，它直接影响到砌筑时的砖缝。耐火材料的外观检查项目有：尺寸公差、缺角、缺棱、扭曲、裂纹、熔洞渣蚀等。一般制品的尺寸公差不得超过3。4.1.2 耐火材料的分类耐火材料的种类繁多，根据不同的使用目的和要求，有许多分类方法，常用的几种分类方法如下：按耐火度分类有：普通耐火材料：耐火度为15801770；高级耐火材料：耐火度为17702000；特级耐火材料：耐火度为20003000；超特级耐火材料：耐火度为3000以上。按化学性质分类有：酸性耐火材料：石英（硅石）、硅砖；半酸性耐火材料：半硅砖；中性耐火材料：铬砖、粘土砖、高铝砖、粘土质耐火泥等；碱性耐火材料：镁砖、铬镁砖、镁铝
5、砖、白云石砖、镁砂、白云石及镁质耐火泥等。按制品外形尺寸分类有：标准型砖：直角形砖、纵楔形砖、横楔形砖，最常见的标准型砖的尺寸230mm113mm65mm；普型砖；异型砖；特异型砖。此外，耐火材料还可按用途分类。如电炉炉盖用砖、盛钢桶用砖等；按耐火材料制作工艺不同还可分为烧成砖、不烧砖、熔铸砖等。4.2 电弧炉用耐火材料4.2.1 电弧炉对耐火材料的一般要求电弧炉对耐火材料的一般要求有：高耐火度：电弧温度在4000以上，炼钢温度常在15001750，有时甚至高达2000，因此，要求耐火材料必须有高的耐火度。高荷重软化温度：电炉炼钢过程是在高温载荷条件下工作的，并且炉体要经受钢水的冲刷，因此耐火
6、材料必须有高的荷重软化温度。良好的热稳定性：电炉炼钢从出钢到装料几分钟时间内温度急剧变化，温度由原来的1600左右骤然下降到900以下，因此要求耐火材料具有良好的热稳定性。抗渣性好：在炼钢过程中，炉渣、炉气、钢液对耐火材料有强烈的化学侵蚀作用，因此耐火材料应有良好的抗渣性。高耐压强度：电炉炉衬在装料时受炉料冲击，冶炼时受钢液的静压，出钢时受钢流的冲刷，操作时又受机械振动，因此耐火材料必须有高的耐压强度。低导热性：为了减少电炉的热损失，降低电能消耗，要求耐火材料的导热性要差，即导热系数要小。4.2.2 炉盖用耐火材料炉盖在冶炼过程中长期处于高温状态，并且经常受到温度急变的影响，受到炉气和粉末造渣
7、材料的化学侵蚀，受到升降炉盖的机械振动作用，所以工作条件十分恶劣。近年来，随着炼钢电弧炉容量扩大与单位功率水平的提高，炉盖的使用条件变得更加苛刻，炉盖用耐火材料也随之发生变化。炉盖用耐火材料有以下几种：硅砖：由天然石英岩或石英砂加工制成，电炉炉盖用硅砖理化性能如下表：指 标（DG）95SiO2含量/（不小于）95耐火度/（不小于）17102Kg/cm2荷重软化开始温度/（不小于）1650显气孔率/（不小于）22常温耐压强度/（Kgf/cm2）（不小于）250硅砖有很高的荷重软化温度，较高的耐火度，同时具有质量小，价格便宜等优点，因此曾是碱性电弧炉炉盖的主要材料。但硅砖的热稳定性差，当工作温度在
8、180300，300600两个温度区间时，由于SiO2晶型转变，体积变化较大，所以耐急冷急热的能力很差。由于热膨胀严重，在使用中炉盖往往出现上凸下凹现象，为此砌筑时相当麻烦（必须留膨胀缝）。对于碱性电炉来讲，硅砖的抗渣性差，极易与石灰粉末作用。随着电炉热符合的提高，硅砖的耐火度低也成为主要问题。硅砖炉盖使用寿命一般不超过50炉。而且硅砖的熔滴滴在炉盖上影响炉墙的使用寿命；熔滴还会降低炉渣碱度，给精炼造成困难。因而除酸性电炉外，碱性电炉炉盖已很少使用硅砖。高铝砖：含Al2O3大于46的硅酸铝质耐火材料称为高铝砖，它的原料是高铝矾土矿。根据Al2O3含量分为三级。各厂大多采用一级高铝砖或二级高铝砖
9、。 高铝砖与硅砖相比，具有耐火度高、热稳定性好、抗渣性好和耐压强度高等优良性能，我国矾土矿丰富，所以目前它是我国碱性电炉炉盖用的主要耐火材料。碱性砖： 碱性砖是较新型的炉盖用砖。现在各国使用的碱性炉盖砖就其材质而言有镁质、铬镁质、白云石质、镁铝质等。它们具有高的耐火度和良好的抗氧化铁渣的能力，在苛刻冶炼条件下的使用性能比高铝砖好，使用寿命长。但是因为变形厉害和成本高，所以还没有广泛采用。目前主要用在炉盖的易损部位（电极孔、排烟孔、中心部），其余部位仍用高铝砖。耐火泥在砌制炉盖时用耐火泥与卤水或净水调和成耐火泥浆，其作用是填充砖缝，使砌体具有良好的紧密性，防止气体通过，避免炉渣渗透。耐火泥有粘土
10、质、硅质、高铝质和镁质等几类。它们的主要成分和理化指标与相应的耐火砖基本相同。使用时耐火泥应与耐火砖具有相同的物理性质和化学成分，以保证砌体的强度及防止它们在高温下互相侵蚀。砌制高铝砖炉盖时用高铝质耐火泥，砌制硅砖炉盖时用硅质耐火泥。铬镁砖一般采用干砌，因湿砌会使它在高温下粉化。耐火混凝土 这是一种新型耐火材料，它和耐火砖相比，具有制作工艺简单、使用方便、成本低等优点，并且适于机械化制作形状复杂的制品。电炉一般使用高铝质熟料为骨料。以磷酸或磷酸铝作为胶结剂的磷酸盐耐火混凝土。其耐火度可达1800以上。4.2.3 炉墙、炉底用耐火材料镁砂： 主要成分是氧化镁（MgO85），也含有少量的杂质（如S
11、iO2和CaO等）。氧化镁含量越高越好，杂质含量越低越好。含SiO2太高将会降低其耐火度，含CaO太高则易水解粉化。电炉使用的镁砂是一级冶金镁砂。其成分如下：MgOSiO2CaO灼烧减量87450.5 白云石： 主要成分是氧化钙和氧化镁，其成分如下：MgOCaO SiO2FeO Al2O33552580.823 白云石耐火度也在2000以上，它能抵抗碱性炉渣的侵蚀，热稳定性比镁砂好，但白云石易吸水粉化，因此尽量缩短白云石从烧成到使用的时间。 石英砂： 石英砂砌筑酸性电弧炉炉衬的主要材料之一，用来砌筑炉底和炉坡，也用作酸性电弧炉的补炉材料。 纯的石英砂为水晶透明体，含有少量杂质时为白色，杂质越多
12、就越呈暗灰色，电炉用的石英砂大多是白色的。其成分如下：SiO2FeOAl2O3969711.3各种耐火砖粘土砖因耐火度和荷重软化温度低，故用作隔热砖，砌在靠近炉壳的部位。在粘土砖的里面再砌筑镁砖或其它碱性砖。铬镁砖和镁铝砖由于原材料缺乏，价格较贵，用的较少。硅砖用于酸性电弧炉。电炉炉墙和炉底用耐火材料的主要性能名称牌号主要化学成分（不小于）耐火度/荷重软化温度/显气孔率/常温耐压强度/（Kgf/cm2）体积密度/（g/cm3）导热系数/（KJ/（m.h. ）粘土砖NI30NI35NI40Al2O3 30Al2O3 35Al2O3 40161016701730125012501300282626
13、1251501502.072.5082.299103t硅砖GI94GI93SiO2 94.5SiO2 93.0171016901640162023252001751.93.7623.344103t镁砖M87MgO 8720001500204002.615.4661.714103t白云石砖CaO 40MgO 3017001800155016102010002.97.524铬镁砖MG12Cr2O3 12MgO 4819501520232002.87.106镁铝砖ML80MgO 80Al2O3 510210015501580193503.04.3 电炉用绝热材料和粘结剂4.3.1 绝热材料绝热材料的
14、作用是为了减少炉衬的热损失。常用绝热材料及主要性能见下表：材料名称体积密度/（g/cm3）允许工作温度/导热系数/（KJ/（m.h.）石棉板0.91.0500（0.5850.627）103tp硅藻土0.559000.3340.878103tp硅藻土砖0.550.7900（0.3340.711）0.836103tp轻质粘土转0.49000.2930.394103tp注：tp平均温度绝热材料的体积密度都是比较小的，体积密度越小导热系数越低，绝热作用越好。因为绝热材料的允许工作温度较低，只能用于温度在1000以下的部位，所以在电炉上只用在炉墙的最外层和炉底的最下层，避免与高温炉渣和炉气接触。我国目前
15、碱性电炉主要使用石棉板、硅藻土粉和粘土砖作绝热材料，石棉板是用石棉和粘结剂制成的板状材料。石棉是一种纤维状的矿物，主要组分是镁、硅、钙化合物。硅藻土粉是硅藻土加工成的，主要成分是SiO24.3.2 粘结剂沥青 是焦油分馏后的残留物，为黑色固体。电炉一般采用中温沥青，它在高温下（200以上）易碳化。沥青挥发物去掉后留下的固定碳在炉衬中起骨架作用，可提高镁砂和白云石的耐火度、抗渣性和热稳定性。沥青使用前，需做脱水处理，使水份不高于0.50。焦油： 焦油是炼焦的副产品，是黑色粘稠状液体，其粘性极大。焦油主要用作打结炉衬和制作镁砂砖（或白云石砖）的粘结剂。焦油使用前也需做脱水处理，使水份不高于0.50
16、。卤水： 卤水主要成分是氯化镁（MgCl2），通常以固态供应。使用前可根据要求比重加入净水，经加热熔化成符合要求的水溶液后使用。 卤水主要用于拌耐火泥，以及在打结无碳炉衬时作为镁砂的粘结剂。水玻璃：水玻璃（Na2O.nSiO2）又称硅酸钠或泡花碱，一般以液态供应，也有块状固体水玻璃。它含有SiO27176，Na2O814。水玻璃主要用于拌耐火泥，以及在打结酸性炉衬时做石英砂损粘结剂。4.4 炉型尺寸4.4.1 熔池的形状和尺寸目前电弧炉的熔池形状大致有两种类型：圆台形（截头圆锥形）和圆台加球缺形。当熔池采用全部砖砌结构时，多为圆台形，而对于打结或振动成形的熔池，一般选用圆台加球缺形。带有球缺形
17、的炉底便于在熔化初期聚集一定厚度的钢液，即保护炉底不被电弧烧坏，又有利于吹氧助熔，加快熔化。球缺的高度约为熔池深度的1/5。圆台侧面（炉坡）与水平线夹角为45o，这是为了保证有较大的熔池容积，并且便于修补炉坡。在出钢口侧炉坡砌成与水平线成30o角，这样在炉体倾动到40o左右时，就能把钢渣全部倒出。熔池的主要尺寸是熔池直径D和熔池深度H。熔池直径通常是指炉门坎平面的直径，熔池深度是炉门坎平面到炉底中心处的深度。熔池的直径和深度应有一定的比例。通常D/H4.55.0较适宜。当容积固定时，熔池深度越小，熔池直径越大。熔池直径大，则钢渣的接触面大，有利于钢渣界面化学反应的进行，同时钢液上下温差小。但熔
18、池过浅，熔池表面积过大，则钢液的散热面积增加，热损失大，电耗增加。Yf 4.4.2 熔炼室的形状和尺寸熔炼室是指熔池上面部分的空间，熔炼室的形状也是一个带球缺的圆台形。炉墙做成倾斜式，使其不易倒塌和便于修补，顶装料时避免炉墙被料罐撞坏，同时保证炉盖内表面受到的热辐射比较均匀。通常倾斜角为6o7o，即炉墙每高1m向外倾斜100mm左右。熔炼室的主要尺寸是熔炼室的高度H1。这个尺寸的选择要保证废钢能一次全部装入炉内，同时要考虑炉盖的受热情况和熔池的加热。H1大，炉盖寿命高，但炉墙散热面积大，热损失大，电能消耗多。如H1太小，会严重影响炉盖的寿命。一般推荐下列比例关系： H1（0.40.5）D对于小
19、炉子取上限，大炉子取下限。考虑到钢液沸腾时，不至于让炉渣严重侵蚀和冲刷炉墙，炉坡与炉墙接缝处的位置应比炉门坎平面再高100mm左右。因此：熔炼室的下口直径（mm）：D2D2100熔炼室的上口直径（mm）：D1D22炉门宽（mm）： C（0.20.3）D炉门高（mm）： h门（0.750.85）C 出钢口直径（mm）： 1502004.4.3 炉盖的形状和尺寸高铝砖炉盖的拱高为： h3（）D3镁铝砖或镁铬砖炉盖的拱高为： h3（）D3拱高大一些，炉盖寿命高。但拱高太高，使炉子加高，电极加长，电极消耗增加，电极升降的行程也加长。电极圆心圆直径（mm）为： d极心（0.250.3）D3电极孔直径（m
20、m）为： d孔d电极2水冷圈壁厚2（2040） 对于炉盖厚度，小炉子为230mm，中型炉子为300mm，大型炉子为350mm。4.5 炉衬的砌筑4.5.1 炉底的砌筑电炉炉底的结构分为绝热层、保护层（砌砖层）和工作层3层。4.5.1.1 绝热层绝热层是炉底的最下层，它的作用是减少电炉的热损失，并保证熔池上下钢液的温差小。通常的砌法是：在炉壳上，先铺一层石棉板（约10mm），再铺硅藻土粉（20mm），硅藻土粉上面平砌一层绝热砖（硅藻土砖或粘土砖：65mm），砖缝应不大于2mm，缝隙用硅藻土粉或粘土砖粉填充。4.5.1.2 保护层绝热层上面是保护层。其作用是保证熔池的坚固性，防止漏钢。保护层采用优
21、良的碱性砖，一般用镁砖砌筑。所用的镁砖有异型和标型两种。采用异型砖时，砌制砖缝小，质量好，而标准砖差些，但使用磨砖机修整后，也能保证操作质量。砌砖方法有3种：平砌、侧砌和立砌（竖砌）。平砌操作简单，但砖面较大时受热后容易拱起；侧砌和立砌比较困难，但受热后不容易拱起。电炉一般采用平砌。砌制时，首先在绝热砖层上平砌24层65mm厚的镁砖。然后再沿四周平砌46层65mm厚的镁砖，砌成台阶形或圆柱形。层与层之间要交叉砌制，互相成60o或45o角，不得平行或成直角；各层砌砖都要平整、紧固，砌缝要小（2mm），砖缝用粒度不大于0.5mm的镁砂粉填充，并以手锤敲击砖面，使其填充密实。绝热层和保护层砌成后，应
22、保持干燥。4.5.1.3 工作层保护层上面是工作层。工作层是容纳钢液和炉渣的部位，直接与钢渣接触，热负荷高，化学侵蚀严重，机械冲刷作用强烈，极易损坏，因此必须保证它的质量。工作层使用的耐火材料为镁砂，粘结剂用焦油、沥青；制作无碳炉衬时，用卤水或水玻璃作粘结剂。工作层成形方法分打结、振动和砌筑3种：A 打结成形打结用镁砂的粒度应有恰当的配比。通常镁砂按粒度38mm70，13mm30组合使用，效果较好。大粒镁砂起骨干作用，保证工作层的强度，小粒镁砂填充空隙，保证它的紧密性。镁砂使用前应经200以上温度烘烤，以除去水分。镁砂和焦油、沥青应在合适的温度下均匀混合。打结温度一般为100130，打结使用的
23、风锤压力为0.60.7Mpa。打结要分层进行，第一层以3040mm为宜，以后各层应少于20mm，20t炉子约300mm。打结炉底的最大特点是整体性，没有缝隙。一个打结好的炉底应为半球形，尺寸合乎要求，出钢口处具有足够的坡度。B 振动成形人工打结成形，工作效率低，劳动条件差，劳动强度大，打结质量得不到保证。振动成形的原理在于：材料在较高的频率和小振幅的振动作用下，小粒和细粉会像液体一样钻进大粒间的缝隙中，从而提高了材料的密度。振动成形的原材料准备大体与人工打结相似，但配比应有所区别。C 砌筑成形除了采用振动成形外，有些厂采用了机制小砖砌筑炉底工作层的方法。各种原材料按比例均匀混合后，用压砖机预制
24、成小砖，然后根据炉体尺寸要求进行砌筑。炉底用沥青镁砂砖，无碳炉衬用卤水镁砂砖。各种砖的尺寸应与炉壳尺寸相吻合，以保证砌砖时砖缝紧密，砌筑方便。砖的外形要完整，不能有缺角缺棱。而且要妥善保管，防止受潮。砌砖时，砖缝要错开，不能重叠，砖缝不大于2mm，缝隙用填料塞紧。4.5.2 炉墙的砌筑炉墙的结构一般可分为保温层和工作层两部分。保温层用石棉板和粘土砖砌筑。通常在紧贴炉壳钢板处用一层1015mm的石棉板，再砌筑一层65mm的粘土砖，构成保温层。有些厂为了扩大电炉装入量和减少上部炉墙的倒塌，取消炉墙保温层，用一层薄型的沥青镁砂压制砖代替，使炉墙总厚度减薄但工作层增加，并且上部炉墙有机会与炉壳钢板烧结
25、牢。工作层的砌筑方法可分3种：用碱性砖或机制小砖砌筑：用镁砖。镁铝砖和铬镁砖砌筑的炉墙成本最高，一般国内钢厂很少采用。但这些炉墙有较高的耐火度，且不会使钢液增碳，所以某些钢厂在冶炼低碳或超低碳等钢种时，仍在使用。砌筑炉墙所用的机制小砖有沥青镁砂砖、白云石砖、卤水镁砂砖。无碳炉衬用卤水镁砂砖，化渣炉用石磨硅砖砌筑。机制小砖的密度高于打结炉墙，有较高的使用寿命，劳动条件也较好。大块镁砂砖装配：采用这种方法时，将炉墙分成3大块和1小块（炉门框上）。大块镁砂制作的方法，一是人工打结，一是振动成形。人工打结是在预制的钢模中进行，模子上小下大，有一个坡度。打结材料和打结过程与炉底相同。振动成形时模子放在振
26、动台上，混合料可分批或连续加入，然后放上压块进行振动，炉墙从振好到脱模不应少于8h，体积密度应大于2.86Kg/cm3。整体打结和整体振动成形：打结和振动成形的材料、配比、技术操作和质量要求等与炉底相同。为了节省镁砂，在炉墙的上部可采用一部分或全部废镁砂或白云石，在不同的高度上可以采用不同质地的材料。炉墙也可全部采用白云石打结。炉墙的厚度按实际情况而定，应能保证炉壳外部温度不大于150为好。炉墙下部渣线处的厚度与炉底中心处的厚度相近。4.5.3 炉盖的砌筑目前，碱性电弧炉炉盖大多采用一级高铝砖，分为异型砖和标准砖两种。采用标准砖，砍砖量大，费工费时，砌筑质量不高。而采用异型砖，情况则恰恰相反，
27、砍砖量较少，砖缝小，砌筑质量好，所以费工时也较少。因此，我国各钢厂均采用异型砖。炉盖的砌筑方法很多，最普遍的是“人字形砌法”。炉盖砌筑前，应检查炉盖圈是否变形，并做水压试验，如有变形和漏水现象，则应在矫正和修补后才能使用。为了保证炉盖砌好后有一定的拱度，砌筑前应把炉盖圈放在混凝土或钢制的模子上，炉盖圈要摆平，找正中心后再开始砌筑。人字形砌筑法砌筑时，一般首先以炉盖中心为基点拉“十”字线，此十字线中一根必须通过2号电极孔的圆心。先砌好十字线砖，然后由此从下而上向中部铺砌至电极孔部位，再开始砌三个电极孔，最后砌电极周围及中心部位。也有先砌电极孔的。砌筑时用的泥料是高铝砖粉和卤水的混合物。炉盖各部分
28、的尺寸应符合图纸的要求，砖缝不大于2mm，砖与砖高低凸凹差不大于5mm，砌筑完毕后应进行干燥。炉盖还可以用耐火混凝土制作。这种整体打结的炉盖可以达到一、二级高铝砖炉盖的水平，并为解决炉盖材料开辟了新途径。4.5.4 酸性电弧炉炉衬酸性电弧炉炉衬用酸性耐火材料砌筑而成，炉盖、炉底和炉墙可以全部用硅砖砌筑，炉底和炉墙的工作层也可用石英砂和水玻璃打结而成。砌筑方法和操作要求与碱性电弧炉炉衬相似。由于硅砖加热时有较大的体积变化，砌砖体之间每隔一定的距离就要垫入马粪纸，加热时垫纸烧毁，硅砖即可膨胀。4.6 水冷炉衬4.6.1 水冷挂渣炉壁电弧炉水冷挂渣炉壁的结构分为铸管式、板式或管式、喷淋式等。4.6.
29、2 水冷炉盖电弧炉水冷炉盖的结构主要是管状的，根据水冷却管的布置，将其结构分为管式环状、管式套圈和外环套圈组合式、管式环状与耐火材料组合式等。水冷炉盖根据需要开设数个孔，包括3个电极孔，装辅助料孔、气体排放孔等。三相交流电弧炉需3个电极孔，直流电弧炉可以有1个或3个孔。由于电极自身被加热，电极孔应由具有良好导热性的水冷却管组成的金属环构成。4.6.2.1 管式套圈和外环套圈组合式水冷炉盖水冷炉盖的部件有：管式环形外套圈，具有1个中心，1组管式支杆从外套圈向中心伸展；管式环形内套圈，固定在支杆上且形成数个通道；由各自凹管件构成的内套圈弯头形成通道，在通道间各自内凸管弯头构件安装在支杆上，且与各自
30、凹管件共同形成3个管状通孔（电极孔）；与外套管同心，并位于内套圈内，由与内套圈相连的管组成中心套圈，它与外圈中的循环系统相联，还有一组冷却管套圈，它和支杆相互连通。4.6.2.2 管式环状与耐火材料组合式水冷炉盖炉盖水冷管布置为环状水冷，炉盖中心部分使用耐火材料，其中设置耐火材料电极孔。该炉盖结构简单，其缺点是寿命短。4.7 炉衬的维护4.7.1 炉衬损坏的原因炉渣对炉衬的侵蚀作用，决定于它的组成和流动性。渣中SiO2含量越高，碱性炉衬被侵蚀越严重。除SiO2外，渣中Al2O3、Fe2O3、CaF2等，同样侵蚀炉衬。炉渣流动性对炉衬也有影响，渣稀对炉衬冲刷作用严重，并且反射电弧的能力强，会增加
31、炉衬的热负荷；渣稠使熔池加热困难，物化反应条件变差，延长炉衬高温作用时间（即冶炼时间）。这些都会加速炉衬的损坏。在许多情况下，炉衬的损坏是由于机械力的冲击而引起的，如布料不合理、炉底没有小废钢保护、装料时料罐太高，炉底就可能被大块废钢砸成凹坑。炉盖升降，炉体开出引起的机械振动也是损坏炉衬的原因。另外，炉料配比不当，冶炼操作不正确，如吹氧时高温的氧气流股直接触及炉衬等，都会损坏炉衬。4.7.2 炉底和炉坡的维护每炉出钢应将钢水和炉渣全部倒净，炉底有残钢和残渣时应尽快扒出，以免降低耐火度或使炉底上涨，必须始终保持炉底、炉坡的正确形状，当炉底出现凹坑和上涨时，应及时处理。装料时应尽量缩短时间，要防止
32、炉料对炉子的严重冲击。装料前炉底应均匀加入足够量的石灰；装料时应由专人负责，料罐不能距炉底太高，以防止料块撞坏炉底、炉坡。熔化期应防止炉料“搭桥”，“搭桥”一发生就须及时处理，防止下层钢液过热熔蚀炉底。吹氧助熔时，不准高温的氧气流股触及炉底、炉坡；炉坡上的固体炉料，应尽量将其拉入熔池内，万不得已时，才用氧气切割，不得用吹氧管探询熔池中的固体炉料。氧化期吹氧脱碳时，吹氧管插入深度应合适，必须前后左右来回摆动，不准触及炉底和炉坡，以防局部过热而损坏。加入矿石时，应均匀散布，以免熔池过于激烈沸腾，损坏炉底、炉坡。冶炼过程中，应严格按照电力曲线供电，掌握好各期温度；应时刻注意调整炉渣的碱度和流动性，防
33、止碱度过低和炉渣过稀，侵蚀炉衬。搅拌熔池时，应注意铁耙不要碰炉底，特别是炼含钨钢时，向炉底试探钨丝溶解程度时要小心。总之，应避免一切不正常操作，尽量缩短冶炼时间。4.7.3 炉墙的维护炉墙的寿命主要决定于局部损坏。炉墙下部由于长时间浸泡在高温炉渣中，炉渣对炉墙的化学侵蚀和物理渗透都非常严重，加上钢、渣的流动性冲刷，造成一道深深的凹槽，通常称之为“渣线”。渣线的侵蚀与造渣制度有密切关系。炉墙各部位温度的分布是不均匀的，在靠近三相电极的区域，由于离电弧最近，温度最高，损坏最快，通常称之为“热点”。尤其是2号电极附近的炉墙，特别是渣线部位，蚀损极严重，常是炉墙寿命的薄弱环节。降低热点区域损耗的措施主
34、要有两个方面：一是改进热源。可使三相电弧功率平衡；选择合适的电极位置及电极圆心圆。电极应垂直炉底，或向炉子中心稍微倾斜一点；还原期尽量用低电压短电弧操作。二是改进炉衬。可选择耐火度高、抗渣性好、气孔率低的优质耐火材料砌筑热点区域；使用水冷挂渣炉壁等。正确的装料、烘炉、合理供电和缩短冶炼时间等都是提高炉墙寿命的重要环节。此外，缩短补炉装料时间，防止炉墙急冷；正确的吹氧操作等都应加以重视。4.7.4 炉盖的维护根据观察，高铝砖炉盖的损坏是化学侵蚀与剥落共同作用的结果，以化学侵蚀作用为主，而剥落往往是在砖体被侵蚀后才发生的。整个炉盖各部位损坏的程度也是不同的，炉盖中部（电极孔附近）损坏最为严重，其次
35、是座砖（拱角砖）附近。这是因为电极孔附近受高温作用和烟尘的化学侵蚀极为严重，并且这部分在砌筑时砍砖多、砖缝集中，不平整，最容易侵蚀；而座砖附近受机械振动和急冷作用严重。这种局部的损坏就决定了炉盖的寿命，并有时会产生炉盖塌落现象。出钢后，应尽量缩短补炉、装料时间，减少热损失，减少对炉盖急冷作用，防止剥落。装料时，炉身开出或炉盖旋转不能过早。炉料高出炉身时，必须用重物压平，避免炉盖被炉料撞坏。降落炉盖时，应细心操作，不能用力过猛，防止震松或震垮炉盖。升降电极时，必须注意力集中，避免炉盖被电极憋坏或因电极密封圈被电极带起碰损。氧化期要避免大沸腾，在出现大沸腾征兆时，必须及时停电，停止加矿。炉盖寿命的长短与冶炼时间有密切关系。冶炼时间长，特别是还原期时间长，炉盖寿命显著下降，冶炼低碳钢和高合金钢后，炉盖在非常高的温度下工作，尤其要注意缩短冶炼时间。炉渣的流动性应该合适，最好造泡沫渣，以减少对电弧的反射。粉状造渣材料应少用和不用，以减少对炉盖的化学侵蚀。温度应控制正常，避免还原期后升温和出钢温度过高。装料时上部必须装些小料以便穿井，使电弧很快的埋入料中，以免弧光使炉盖局部过热而损坏。开使通电时，应采用中级电压，然后再改高电压供电。在还原期禁止使用高电压。炉盖积灰妨碍散热，每炉出钢前必须吹净炉盖灰，这对保证钢的质量也是有好处的。
