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電弧爐煉鋼是一個復雜的高溫過程,爐內濕度高(可達1700~1800℃)、氣氛變化大、冶煉周期短。
一、爐襯損壞因素
??? 電弧爐爐襯耐火材料經常處于高溫、熔渣侵蝕和急冷急熱的狀態(tài)下,工作條件是極其惡劣的。在煉鋼的熔化期和氧化期,爐襯不致為高溫所損壞,但在還原期,鋼液溫度相當高,又受電弧直接輻射,爐襯很易損壞。另外,出完鋼裝料時,爐襯溫度突然下降,裝完料開始送電,溫度又漸漸升高,這種急冷急熱的溫度變化經常是爐襯剝落的直接原因。
爐渣對爐襯的侵蝕作用,決定予它的組成和流動性。渣中SiO2含量愈高,堿性爐襯被侵蝕愈嚴重。除SiO2外,渣中Al2O3、Fe2O3、CaF2等同樣侵蝕爐襯。爐渣的流動性對爐襯也有影響,渣稀對爐襯沖刷作用嚴重,并且反射電弧的能力強,會增加爐襯耐火材料的熱負荷;渣稠使熔池加熱困難,物化反應條件變差,延長爐襯高溫作用時間(即冶煉時間)。這些都會加速爐襯的損壞。
在許多情況下,爐襯的損壞是由于機械力的沖擊而引起的,如布料不合理、爐底沒有小塊廢鋼保護、裝料的料罐太高等。在這些情況下,爐底就可能被大塊廢鋼砸成凹坑。爐蓋升降、爐體開出、傾爐出鋼等引起的機械振動,也是損壞爐襯的原因。另外,爐料配比不當,冶煉操作不正確,如吹氧時高溫的氧氣流股直接觸及爐襯等,都會損壞爐襯。
所以,砌筑電弧爐的耐火材料應具備高的耐火度和荷重軟化點、良好的熱穩(wěn)定性和抗渣性,足夠的高溫機械強度以及低的導熱性等。砌筑酸性電弧爐時一般采用硅磚,堿性電弧爐則采用鎂磚,但其爐頂多半使用高鋁磚。硅磚爐頂已很少采用。
2、爐頂損壞機理
??? 硅磚在電弧爐爐頂上的使用壽命很低,這主要是冶煉溫度較高的緣故。硅磚除了經受熔渣、煙塵的作用外,剝落現(xiàn)象也是其主要損壞原因之一。由于裂紋的出現(xiàn)和耐火磚的剝落,增加了磚塊與爐渣的接觸,從而加速了熔渣侵入磚塊內部,形成許多溝道,即所謂縱深損壞。
??? 高鋁磚用在電弧爐爐頂時,除了熔融損壞作用外,在冶煉過程中尚有磚體小片剝落現(xiàn)象,這是由于溫度變化冷卻收縮形成裂紋所致。
硅磚的使用壽命(即爐齡),一般只有幾十爐次,而高鋁磚可達80~200爐次,小型電弧爐則高達500爐次。同時由于高鋁磚的耐火度高,還可以提高冶煉強度。
三、爐墻和爐底損壞機理
??? 堿性電弧爐的爐墻和爐底,廣泛地使用鎂磚來砌筑。鎂磚在使用過程中吸收熔煉查間中的熔融硅酸和鐵氧化物,‘受到熔渣強烈的侵蝕,這是損壞的主要原因。鎂磚表面的剝落是由于內應力作用的結果。
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