直流电弧炉用耐火材料.pdf

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一’直流电弧炉用耐火材料

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(东北大学)(大连钢厂)
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当代电炉技术发展的重要方面之一是直流电弧炉。现代直流电弧炉的各项技术经济
指标已达到了相当高的水平关于直漉电弧炉的整流电源形式、炉底导电电撅结构的形式
都有较详细的全面报道，然而对冶金工作者极其关注的炉底耐火材料的材质及其打结工
艺却很少报道，仅仅报道了与交流炉相比耐火材料消耗大幅度降低，可达5kg／吨钢。那
么，交流电弧炉改为直流电弧炉后，由于安装了底阳极其炉底寿命是否会降1晤?一旦损坏
了如何修补?炉底寿命能否与炉壁同步?水冷结构的底电极对炉底耐火材料有否影响?均
成为人们普遍关心的问题焦点。随之而来又会提出一系列问题，诸如：如何更换炉底耐火
材料；怎样修补；打结工艺}材质选择；经济成本等。
耐火材料发展到今天。对于具有一定组成的耐火材料而言，其使用性能一般都经由损
毁——蚀损机理研究——制定对策——改进质量——损毁——⋯⋯，这样一个过程以提
高耐火材料的使用寿命。目前．做为耐火材料的原料主要有si、AI20；、MgO、CaO、ZrO：、
CrtOa等氧化物，以及C、SiC、SiN．等非氧化物。这些耐火材料使用的历史已有很久，而新
开发的耐火材料又很少。那么，要想适应直流电弧炉炼钢用耐火材料的需要，就必须在原
有耐火材料的基础上，调整其组成，以得到一个理想的组织结构。设法向耐火材料中添加

一些少量物质以改善其性能。一般多添加一些促进烧结作用的烧结剂和稳定其结构作用
的稳定剂。侧如为了防止碳的氧化添加一些金属、合金、碳化物、氮化物等，另一方面就是
进一步优化其使用条件。．

一般认为耐火材料的化学损毁与其气孔率成正比，为了降低其化学浸蚀。就必须降低
其气孔率，但在当今耐火材料制造的工艺条件下其致密化程度是有一定限度的，无论如何
加工或打结耐火材料也会存在一定数量的气孔，与没有气孔的致密体相比较。要减轻外来。
西素及炉渣对耐火材料的寝蚀，强化颗粒问的结合就显得十分必要，故无论采用什么样材
质的耐火材料，利用溶解——析出反应原理，强化耐火材料粒子间的结合是提高其抗浸蚀
能力的有效措施，牯土结合MgO-Cr20系耐火材料和硅质耐火材料是较为成功的例子。
按上述分析的情况看，直流电弧炉所用的耐火材料应满足高致密化的要求，采用制砖砌筑
和不定形耐火材料捣打均可以满足该要求。

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直流电弧炉炉底用耐火材料

交流电弧炉用耐火材料有一漫长的发展过程，它首先是由硅质材料开始的，随着炼钢
工艺的发展要求耐火材料的条件越来越苛刻，进而发展使用各式各样的碱性耐火材料。常
规的有：氧化镁砖砌筑、镁铬砖砌筑、氧化镁质不定形耐火材料+焦油沥清捣打(或直接振
动成型)、氧化镁质不定形耐火材料+卤水捣打、焦油油浸镁白云石砖砌筑、高铝砖砌筑、
铁管灌冶金镁砂重叠法、电熔镁砂捣打、镁碳砖砌筑等多种，目前最常用的模式是；水冷炉
壁+MgO-C砖砌筑渣线+干式捣打氧化镁质不定形耐火材料炉底。水冷炉壁的采用，大
大降低了耐火材料的消耗，扩大炉壁的水冷化面积是降低耐火材料消耗行之有效的办法，
采用偏心炉底出钢技术又是扩大水冷炉壁使用面积的良策。剩下的问题是渣线与炉底耐
火材料的选择，当前普遍认为渣线较理想的耐火材料是Mgo—C砖砌筑，这样就剩下炉
底耐火材料的打结方法与材质的选择了，再一个研究课题是如何最大限度使炉底、炉壁、
渣线寿命同步。在这种形势下，采用新式打结工艺(干式捣打炉底)、使用过程中采用机械
化喷补设备、改革炼钢工艺(采取UHP电炉技术、钢种专门化、配备炉外精练、采用连铸、
连轧生产路线)使炼钢过程连续化，而功能分化是提高炉衬寿命的基本对策。
从等离子冶金开始，有关直流电弧炉用耐火材料的发展进程大体如下：
陶瓷质坩埚——氧化镁质不定形料捣打——镁铬质不定形料捣打——特制氧化镁砖
+氧化镁质不定形料捣打——冶金镁砂+石墨粉——特制镁碳砖——导电性镁碳砖1-捣
打料⋯⋯等。·
当前普遍认为选用氧化镁质耐火材料作为炉底用耐火材料是较为台适的，但是氧化
镁质耐火材料最大缺点之一就是MgO颗粒问结
合力较弱，如果在氧化镁颗粒中添加一种粒度合
适的添加剂而强化氧化镁颗粒间的结合是较理想
的。
2．1氧化镁质不定形耐火材料捣打炉底
采用氧化镁不定形耐火材料(MgO含量大于
95)打结炉底是目前应用较多的一种方法。在氧

化镁的颗粒l中添加一些粒度合适的铬铁矿，那么蝴
铬铁矿中的(Mg，Fe)(Cr，A1，Fe)O。就会在使用
烧结过程中熔解在杂质SiO一caO系融液中，在
MgO顿粒间析出富集了crO的镁铬尖晶石
(MgCrzO。)，从而强化了MgO颗粒问的结合。
由图1可知：在高