铁合金电炉中耐火材料的工作条件十分恶劣,许多品种的熔炼温度远远高于钢水温度,炉衬侵蚀非常严重,耐火材料消耗占产品总成本比较大;在铁合金冶炼过程中,不同部分的炉衬处于不同的工作状态。
炉顶耐火材料主要承受高温炉气和喷附炉渣的侵蚀冲击作用、加料间歇期间的温度变化及高温弧光的辐射热;塌料时的气流冲击及压力变化。
炉墙耐火材料主要承受电弧的高温辐射作用和加料间歇期间的温度变化,高温炉气和喷附炉渣的侵蚀冲击作用,固体料和半熔料的冲击磨损作用,渣线附近严重的渣蚀和渣冲击作用。此外,在炉体倾动时,还承受额外的压力。
炉坡和炉底耐火材料主要承受上层炉料或铁水的压力加料间歇期间的温度变化、炉料冲击和弧光熔损作用、高温铁水和融渣的侵蚀冲击作用。
铁合金电炉内衬对耐火材料的使用要求:
(1)耐火度、荷重软化温度高;耐急冷急热性和抗渣性好,有较大的热容量和一定的导热性能。
(2)铁合金电炉炉衬的砌筑和所使用的耐火材料均取决于所冶炼合金的品种和炉子的结构。
铁合金电炉内衬用耐火材料主要分为以下几种：
(1)碳质炉衬。金属硅和硅铁、高碳锰铁、锰硅合金、硅铬合金、硅钙合金等电炉采用碳质炉衬。西欧、日本、南非等国家的高碳铬铁电炉也采用碳质炉衬。炉膛直接与铁水接触的部位由炭砖或打结炭糊筑成,外部则采用高铝砖或黏土砖。
(2)镁质炉衬。精炼电炉多采用镁质炉衬,中国和前苏联的高碳铬铁电炉多采用镁砖砌筑。
(3)高铝质炉衬。真空炉、瑞典的高碳铬铁电炉使用高铝砖或高铝打结料砌筑的炉衬铁合金生产还大量使用各种无定形耐火材料,如镁质捣打料、高铝质浇注料、冷捣炭糊等。这些材料用于打结或修补炉衬、炉盖、出铁口等易于损坏的部位。
熔炼铜镍精矿的电炉內衬,一般在渣线以下(包括炉体反拱)用镁质耐火材料,炉顶渣线以上则采用黏土质耐火材料。
炉顶一般用高铝砖或黏土砖湿砌。若炉顶上留设较大的孔洞时,其周围宜采用耐火浇注料浇注成整体。也有采用捣制或埋设有水冷铜管的预制耐火浇注料炉顶的,它比砖砌炉顶具有更好的整体性和密封性。
处理铅锌和锡精矿的电炉的内衬,熔池部分一般采用大块炭砖砌筑,但也有用镁质耐火材料的。渣线以上,外墙和炉顶采用黏土质耐火材料。