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1、总第 96 期 科 技 与 管 理 2004 年 11 月4747江北铁合金厂电弧炉的炉衬砌筑检修佘华明铁合金冶炼是一个在高温条件下进行的复杂的物理化学过程。铁合金电炉炉衬在冶炼过程中，不仅要承受强烈的高温作用，而且还要承受炉料、高温炉气、熔融铁水和高温炉渣的物理、化学侵蚀和机械冲刷作用。2 号电弧炉自投产以来，已连续工作 1800 多个作业天数，其炉衬早已受到严重的侵蚀，特别是在两个出铁口周围的炉衬损坏更为严重，发生过多次铁水刹穿炉壳事件。炉膛周围的耐火砖也损坏严重，到了非修不可的地步。2002 年12 月 10 日对 2 号炉实施了炉衬的砌筑检修。1 耐火材料的性能及选用通常把在高温条件下
2、能承受高温作用、能抵抗铁液、炉渣、炉气侵蚀和机械冲刷作用，但仍能保持原有形状、尺寸和强度的砌炉材料作为耐火材料。耐火材料性能的好坏，直接关系到电弧炉的使用寿命。1.1 耐火材料的性能指标耐火材料从其化学组成来看，它实际是由各种不同化学成份和不同结构的矿物相组成的，所以耐火材料的性能从本质上主要取决于耐火材料的矿物组成、矿物结构和矿物相分布等特征。耐火材料的性能指标主要有耐火度、荷重软化温度、耐急冷急热性、高温体积稳定性和抗渣性等五项指标。这些指标也是评定耐火材料使用质量的主要标准。但是耐火材料在实际使用中，它不一定会同时承受上述各种指标性能作用，我们必须根据实际的工作条件，正确选择耐火材料，既
3、能保证炉衬的使用寿命，又能降低生产维修成本。所以，我们在耐火材料的选择上必须坚持原则。1.2 耐火材料的选择原则1.2.1 选择的耐火材料，必须是能对引起其破坏的最主要因素有良好的抵抗能力。1.2.2 选择的各种耐火材料之间必须有合适的配合，防止部份位置损坏过早，尽量做到炉衬均衡蚀损。1.2.3 选择的耐火材料的等级要和使用要求相配合，尽可能降成本。1.2.4 选择的耐火材料要保证在高温氧化气氛中相互之间不能有反应发生，避免炉体过早损坏。所以，在铁合金冶炼生产中，选用哪种耐火材料作为炉衬，应取决于冶炼工艺要求、材料性能、资源和成本。1.3 耐火材料的选用本次 2 号炉炉体砌筑大修主要选用了碳砖
4、、高铝砖为主材，同时选用的辅材主要有冷捣糊、磷酸、石墨粉、玻璃水、耐火泥、耐火粒、石棉板、高温水泥。2 挖炉总第 96 期 科 技 与 管 理 2004 年 11 月4848挖炉是指挖(清)出炉膛内未反应的原料、半还原料。本次挖炉是在已停炉近 30 天的情况下进行的。共用了 8 个工作日。挖炉工作是十分繁重的，炉内共有约 30 吨未烧结的原料、半还原料。除炉内上部约 6 吨未烧结的原料便于清除外，其余的半还原料及部份半成品块只有通过放炮炸松后才能清除。挖炉工序为：清除未烧结原料炸断电极水套及电极锁定风钻打炮眼放炮炸松炉料清渣。放炮时必须请有放炮资格并有炉膛内放炮经验的炮工进行,放炮打眼深度不宜
5、过深，每次装药量控制 11.5 节为宜，每次放炮不宜超过 35 炮，随着挖炉深度的增加，最好减少每次的放炮量。3 砌筑炉衬的使用寿命除了与冶炼操作制度和耐火材料的质量有关外，筑炉的质量是十分重要的影响因素。炉体的砌筑结构见图 1。3.1 筑炉的基本技术条件3.1.1 筑炉的所有材料必须符合图纸设计的要求。3.1.2 砌体的加工应按图纸规定进行。3.1.3 保持炉内清洁、干燥，不得有水落入炉内，温度应在 5以上。3.1.4 砌体材料尽量保证干燥，太潮湿的砌体材料不准使用。3.1.5 炉底保持平整，其不平度不能大于 15mm。3.2 碳质炉衬的砌筑因 2 号炉是进行的炉体大修，为降低大修成本，在保
6、证炉体砌筑质量的前提下，底层粘土砖经检查完好，仅拆除炉底两层碳砖和炉墙砖。碳砖选择外形尺寸为 400400mm 的宽、厚规格，长度选择 2000mm、1800mm、1400mm、1200mm、1000mm、800mm、600mm、400mm 规格。3.2.1 碳砖的性能及技术指标碳砖主要是由碎焦炭、无烟煤、煤焦油或沥青制成，碳砖的主要性能指标：耐火度大于 2273K，荷重软化温度 2073K（0.2mpa 时） ，耐压强度 25mpa，耐急冷急热性好，抗碱性总第 96 期 科 技 与 管 理 2004 年 11 月4949渣合格，但抗酸性渣不好，对熔融金属有较好抵抗作用。所以，从碳砖的性能数据
7、可以看出，碳砖不仅抗压强度大，热膨胀系数小，耐磨性好，高温下机械强度不降低，耐火度和荷重软化温度高等优点。但是，碳砖在高温条件下极易氧化，而且其导热系数和导电系数都较大，因而把碳砖仅用于炉底铺设两层及出铁口流槽，炉墙全部选用高铝砖。3.3 筑炉准备工作材料按要求备齐，严格进行质量验收。炉底碳砖和出铁口碳砖予加工，炉底碳砖断面及侧面打孔，孔径 25mm，孔深约 50mm 即可。断面打孔 5 个，侧面打孔视碳砖长度打孔68 个。出铁口碳砖选用长度为 1.5 米的，并加工长度为 900mm 一定斜度的斜面，在斜面中心线上开 130mm 的半圆流槽。对炉壳进行检查，其中心和极心圆中心要对准，因炉底粘土
8、砖是未拆除的旧砖，要对炉底清理干净，用由水玻璃和石墨粉按 2：1 比例均匀调制的水平糊填充凹陷处，找平炉底，控制其平面公差在 15mm 以内。3.4 碳砖的预铺和砌筑3.4.1 碳砖的预铺碳砖在砌筑前，先要在炉外进行预铺。在一块平整的空地上以炉底第一层碳砖直径画园，按第一层碳砖铺设摆放图在园内预铺。预砌从圆的中心线开始，先铺第一排碳砖，然后分两边预铺碳砖，每排及每块碳砖间的距离为 65mm。预砌时，碳砖多余的部份应去掉，去掉碳砖多余的棱角可以使用风钻钻孔后打掉较大的部份棱角，然后用角磨机安装切割刀片切割修整或用凿子人工修整。总之，应尽量保证预铺的碳砖外圆表面平整，制成一定量的不园度。碳砖加工完
9、毕，在碳砖表面标上顺序记号，以便在炉内砌筑时不打乱相互位置。预铺的第一层碳砖见图 2。预铺完毕并标上记号后，应在每块碳砖的端面和侧面打孔，打孔可用风钻，孔径2530mm，孔深 5070mm。用打孔代替开槽，大大提高工效，打孔的目的主要是增强碳砖之间的连接强度，避免在受到一定量的铁水侵蚀时抵抗凸起或控制凸起程度，保持碳砖的表面平整，防止铁水的进一步扩大侵蚀。打孔位置在碳砖的六个面上均匀排列。3.4.2 碳砖的砌筑总第 96 期 科 技 与 管 理 2004 年 11 月5050因炉底粘土砖未拆除，所以在炉底找平和清理干净后，即可进行炉底第一层碳砖的砌筑。首先在炉壳壁铺石棉板，但不留缓冲层，然后砌
10、碳砖周围的炉墙高铝砖，当砌到400mm 高度左右即与碳砖厚度大致相同时，可砌炉底碳砖。碳砖进入炉底铺设时，应与出铁口方向呈 120 度夹角，碳砖与碳砖及与炉壁高铝砖之间的间隙控制在 4050mm。调整好碳砖位置后，碳砖间隙用木楔子全部固定，防止在碳砖打结时发生移动。第二层碳砖在第一层碳砖砌筑完毕后即可进行，其方法与第一层碳砖相同。如图 3。在砌筑第二层碳砖时重点是出铁口碳砖的砌筑， 如图 4 所示。在这里方炉梅主要是对骑马碳砖起保护作用，在出铁开眼制度好的情况下，也可以不用方炉梅，减少出铁口的打结缝，对延长出铁口的寿命是有好处的。3.4.3 碳砖缝的打结总第 96 期 科 技 与 管 理 20
11、04 年 11 月5151铁合金冶炼也包括硅铁合金的冶炼最宜被侵蚀的其实还是砖缝，打结糊的质量、打结工艺控制、打结方法及打结致密度对碳砖之间的连结、抵御恶劣的工作条件是至关重要的。本次 2 号炉的砌筑选用了宁平生产的碳砖及其配套冷捣糊。冷捣糊主要由无烟煤、冶金焦粉沥青、蒽油等经特殊处理加工而成，在使用上比底糊要简单，加热工艺要更为便于控制，作业条件也要优于底糊。冷捣糊在使用前进行加热炒制，炒糊前必须把粗的粘结颗粒捣细，并不得有其他异物混入，炒糊过程中要控制火力，不断翻炒，并用浸湿水的麻袋盖住，便于温度保持及均匀传递，炒糊温度控制在 605范围内，温度过高或过低都会对糊的质量和打结产生较大影响。
12、炒糊质量可由经验判断，即炒糊时产生的烟为黄色，用手捏糊时能成团，松手后能均匀散开，盛装入桶中时糊松散且有均匀的下沉之感，即本行俗语说的有走动现象。炒糊地点要尽量选择离使用地较近，这样便于冷捣糊在倒入碳砖缝时还能保持温度不下降，每次加入的捣固料不宜过厚或过薄，控制在 80100mm 的厚度为宜，每捣固一层后要扒松表层，再加一层料再捣固，直到捣满后还要高出缝处 2040mm，以备烧结后下缩。炉底的寿命主要取决于砖缝的处理好坏，施工时一定要认真操作。砖缝的打结以风镐捣固为主，人工捣固为辅的捣固方式。风镐动力源使用了环保除尘装置的空压机为风源。使用的风镐为 YT24 型，打结缝前要事先准备好15050
13、0mm、20030mm、12050mm 等各种规格的打板。打板使用前要加热但不能烧红，使用时打板温度低了要及时更换热的打板。打结缝一直要到捣固料不再下沉为止。整个捣固操作必须均匀、有力、迅速。3.5 炉墙砖的砌砌炉墙砖选用的是一级高铝砖 T3、T19两种规格。高铝砖主要由高铝钒土和耐火粘土制成，其性能和技术指标表现为：耐火度 1790；使用温度 16501670；荷重软化点（0.2mpa时）1500；抗压机械强度 7771620kg/cm2；氧化性气氛较好，不毁坏；还原性气氛在1800以下有较好的抵抗；对熔融金属也有较好的抵抗。从高铝砖的性能技术数据不难看出，其表现的主要性能特点是：耐火度、荷
14、重软化点温度高，抗渣性好，机械强度大，并且这些性能随着 AL2O3含量的增加提高很快，但也有耐急冷急热性不好的缺点，并且当AL2O3含量大于 22%时表现最为显著，但这个缺点不对我们的炉子产生大的影响。3.5.1 灰浆的配制修筑两个 0.6m3的灰浆拌料池，一个为发酵池，一个为取料池。灰浆用耐火泥、磷酸加水配制而成，发酵拌合比例为耐火泥：磷酸：水等于 1：0.25：0.25 或1：0.20：0.25。发酵 12 小时以上才能使用，使用时视浆的稠度可适量调剂。在发酵时要不断对灰浆进行多次搅拌，确保灰浆达到一定的粘稠度，以便于砖的砌砌。3.5.2 炉墙砖的砌筑如图一所示，在炉底碳砖周围与炉壁钢壳之
15、间只作石棉（厚度为 10mm）隔离，并不留耐火颗粒填充的弹性缓冲层，但在第二层碳砖面开始在石棉板与高铝砖之间留有 60mm 的缓冲弹性缝，用 38mm 耐火颗粒填充，主要是防止炉衬砌体受热膨胀而胀坏炉壳，同时也起到保温隔热和烘炉时便于气体排出的作用。总第 96 期 科 技 与 管 理 2004 年 11 月5252炉墙高铝砖砌砌时，先砌三块标准型 T3砖，再砌一块楔形 T19砖，并视具体情况调节，主要是要控制好圆度要求，不能砌成椭圆或不规则圆周。砌砖时要控制砖缝不要过大，一般应小于 2mm。每彻三层砖后应及时在弹性缓冲缝中加入耐火颗粒。砌砖时还要特别注意不要损坏石棉板，决不允许耐火材料与炉壁钢壳直接接触。当砖砌到 距炉顶平面 650mm时向外圆方向收成阶梯形，共分六层收好，其目的有便于捣炉时的操作，防止因捣炉损坏炉墙砖。3.6 出铁口碳砖的砌筑出铁口碳砖的砌筑是整个
