電爐爐墻用耐火材料,電爐爐墻一般采用堿性磚砌筑。日、美等國(guó)的電爐,通常采用不燒鎂鉻磚、直接結(jié)合或再結(jié)合鎂鉻磚、電熔鎂鉻磚、浸漬燒成鎂磚、鎂碳磚或碳磚等,砌筑成綜合爐墻,使用效果較好;除此之外,蘇聯(lián)電爐爐墻廣泛使用方鎂石磚,西歐一些國(guó)家則用焦油結(jié)合白云石磚或?yàn)r青浸漬燒成白云石磚。下表為電爐爐墻用一般堿性磚的性能。
普通電爐爐墻主要采用鎂磚、白云石磚和方鎂石磚砌筑,生產(chǎn)中損毀較少,使用壽命較長(zhǎng),基本上不影響生產(chǎn);超高功率或冶煉特殊鋼的電爐爐墻,則用鎂鉻磚和優(yōu)質(zhì)鎂磚砌筑,使用效果較好。
電爐爐墻渣線區(qū)和熱點(diǎn)部位是整個(gè)爐墻的薄弱環(huán)節(jié),各國(guó)從材質(zhì)與結(jié)構(gòu)方面做了大量的工作,其主要技術(shù)措施就是采用高級(jí)堿性磚及鎂碳磚,或者采用水冷爐壁。
日本1973年電爐爐墻的平均壽命為238爐次,爐墻熱點(diǎn)部位壽命約為120爐次;西德電爐爐墻采用白云石磚砌筑時(shí),使用壽命為99爐次,改用鎂磚和鎂鉻磚砌筑后,使用壽命約為223爐次。
在1976年之前,國(guó)外電爐爐墻渣線區(qū)和熱點(diǎn)部位普遍采用電熔鎂鉻磚、直接結(jié)合或再結(jié)合鎂鉻磚等材料砌筑。例如,西德電熔鎂鉻磚用量占全爐襯材料用量的25%左右,美國(guó)超高功率電爐爐墻90~95%的渣線區(qū)和熱點(diǎn)部位是采用電熔鎂鉻磚砌筑的,日本也是如此。這些電爐的一般爐墻平均壽命約為250爐次,熱點(diǎn)部位爐墻壽命僅為160爐次左右,耐火材料單耗約為3.4公斤/噸鋼。爐墻損毀原因,主要是這些磚受熔渣侵蝕后,在工作面后邊形成變質(zhì)層,產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落而降低使用壽命。
最近十年來(lái),在電爐爐墻渣線區(qū)和熱點(diǎn)部位廣泛采用鎂碳磚砌筑,使用壽命成倍的提高,顯示了該磚的耐高溫和抗渣蝕兩大優(yōu)點(diǎn),是今后的發(fā)展方向。
日本某廠在50噸電爐爐墻熱點(diǎn)部位,采用一般堿性磚砌筑時(shí),使用壽命約為124爐次。當(dāng)改用含碳20~30%的鎂碳磚時(shí)壽命可達(dá)243爐次。一般來(lái)說(shuō),鎂碳磚的抗侵蝕性能比直接結(jié)合磚高0.5~2.0倍,熱震穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性也比較好,但易氧化,使用時(shí)要采取一定的措施。
美國(guó)初期生產(chǎn)鎂碳磚時(shí),系采用雜質(zhì)含量多的鎂砂和瀝青結(jié)合劑,并添加適量的無(wú)定形碳制成的。該磚的理化性能雖比日本鎂碳磚好,但實(shí)際使用壽命僅為日本產(chǎn)品的二分之一。后來(lái)美國(guó)改用高純鎂砂和鱗片狀石墨作原料、用改性樹脂作結(jié)合劑,生產(chǎn)鎂碳磚,獲得了良好的使用效果。
目前,在電爐爐墻上除采用鎂碳磚以提高壽命外,國(guó)外還較多的采用水冷爐壁或進(jìn)行熱噴補(bǔ),使?fàn)t墻損毀趨于均衡,延長(zhǎng)使用壽命。
電爐用水冷箱或水冷套系采用鑄鋼件或鋼板制作的。西德某公司設(shè)計(jì)的電爐墻冷卻系統(tǒng),可使渣線以上的80%爐墻得到冷卻。在使用時(shí),水冷箱或水冷套的內(nèi)表而噴涂一層耐火噴涂料,以便掛渣形成保護(hù)層,該種爐墻使用壽命為300~400爐次,其壽命主要取決于渣線區(qū)未冷卻爐墻的損毀程度,耐火材料單耗能降低50~90%;另一辦法是在水冷系統(tǒng)內(nèi)側(cè)砌一層鎂碳磚以保護(hù)水冷件,這種爐墻在無(wú)中修的情況下,能使用400爐次以上。
日本50噸以上容量的電爐,幾乎均采用水冷爐壁進(jìn)行冶煉操作,而25噸以下容量的電爐,則較少使用水冷爐壁。
過(guò)去,加金大某廠電爐水冷壁曾經(jīng)發(fā)生過(guò)“爆炸”事故,影響了這一技術(shù)的推廣。例如,美國(guó)直到1978年才開始采用水冷壁技術(shù),現(xiàn)在已有50%以上的大中型電爐在熱點(diǎn)部位安裝了水冷壁或水冷套,使?fàn)t墻壽命達(dá)到了1000爐次左右。
目前,美、日等國(guó)的大中型電爐爐墻熱點(diǎn)部位普遍實(shí)行了水冷卻,而且向整個(gè)爐墻水冷化方向發(fā)展。但是,功率較小的電爐爐襯實(shí)行水冷卻后,能耗增加10%左行,而耐火材料單耗的降低和生產(chǎn)率的提高所增加的收入,補(bǔ)償不了電能的消耗。因此,小功率電爐爐墻熱點(diǎn)部位,主要是采用鎂碳磚砌筑,經(jīng)濟(jì)效益較好。
電爐爐襯的噴補(bǔ),其材質(zhì)和設(shè)備與轉(zhuǎn)爐和平爐用的基本相似,不再重述,有的國(guó)家根據(jù)電爐特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)了噴補(bǔ)爐墻用的離心投射噴補(bǔ)機(jī),如下圖所示。圖a為干法皮帶式旋轉(zhuǎn)離心投射噴補(bǔ)機(jī),下圖b為濕法螺旋式旋轉(zhuǎn)離心投射噴補(bǔ)機(jī)。
應(yīng)當(dāng)指出,這兩種旋轉(zhuǎn)離心投射噴補(bǔ)機(jī)的噴料嘴系統(tǒng)能水平回轉(zhuǎn)360°,并借助于升降機(jī)構(gòu)可對(duì)爐墻的任何部位進(jìn)行噴補(bǔ),工作效率高,噴補(bǔ)層質(zhì)量好,但不適用于局部修理。
下表為日本電爐爐墻用噴涂料的性能。
電爐用耐火噴涂料一般用磷酸鹽作結(jié)合劑,使用效果較好。同時(shí),鎂質(zhì)耐火噴涂料的使用效果比白云石質(zhì)的好,前者噴補(bǔ)一次能冶煉4爐鋼,每噸鋼耐火材料消耗為4.67公斤;后者是每煉一爐鋼必須噴補(bǔ)一次,耐火材料單耗高達(dá)14公斤/噸鋼左右。