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电弧炉底用耐火材料

作者:admin 发布日期: 2020-11-10 二维码分享

一、直流电弧炉底电极情况

对于Clecim类型的直流电弧炉,紧靠钢棒阳极是电极套砖,电极套砖外边是炉底干式捣打料。由于电流集中在中心,电流冲击和电磁搅拌,使这部分的耐火材料(主要是电极套砖)侵蚀非常严重,这一点与交流电弧炉是不同的。交流电弧炉炉底被侵蚀和冲刷较慢,而直流电弧炉电极下方形成了锅形的坑。为提高底电极的寿命,采取了下列方法:(1)把电极做在小活动炉底,到一定程度可快速热更换小炉底;(2)热修补。即当底电极损耗到一定程度时,出净钢,用钢棒对接在底电极上,然后用耐火材料(干式料或热补料等)热补在钢棒周围,这样可使底电极寿命达到1500炉次以上。实际上用这种修补方法,底电极寿命完全可以达到3000炉次以上。

对于GHHVAI类型,钢针(片)之间用干式捣打料。电流相对分散,底电极损耗较均匀。在不修补情况下,底电极寿命为300~1000炉次。为提高寿命,底电极也开展了修补工作。采用的方法有:(1)炉子冷却下来以后,清除余渣,焊接加长钢针,然后再在焊接钢针间隙里打结镁质干式料;(2)以前不能热补而现在用导电耐火材料进行热补。这使底电极寿命达1000炉次,预计可达4000炉次。这方面早就做过实验研究,也取得了较理想的结果。目前GHH也采用了活动的电极区小炉底,可快速(8h以内)热更换底电极。

对于ABB类型的直流电弧炉,看上去整个炉底导电而电流分散。但是,仍然底电极侵蚀不均匀。底中心部位侵蚀严重时,该处底薄而电阻进一步变小,该处电流密度加大而变得更热,因而侵蚀更快、坑更深。因此这种结构底电极修补频繁。由于ABB类型直流电弧炉底与现代较大功率交流电弧炉一样,可随时进行热补,冷却下来进行冷补,因此寿命可以维持很长时机,已经有一万三千余炉次的记录。

二、直流电弧炉底电极用耐火材料

直流电弧炉底电极的寿命,实际上是耐火材料的寿命。因此直流电弧炉底电极用耐火材料是极其关键的。尽管直流电弧炉已经发展了二十多年了,也都认为直流电弧炉的底电极是关键,它决定了底电极的使用寿命。

对于Clecim底电极,电极套砖有镁质的、也有镁炭质的、镁铝质的和镁铬质的。欧洲喜欢用无炭的碱性砖,而日本认为热震是极大问题,应该用高碳含量的镁炭砖,并且取得了1311次的好成绩。也许为了进一步提高套桶砖的抗热震性和抗侵蚀性,欧洲开始使用镁铝尖晶石材料和镁铬砖。既然Clrcim底电极是依靠热补来维持高寿命的,那么修补料和施工效果是极其关键的。这些材料也都成功地在较高功率交流电弧炉底上使用。Clecim直流电弧炉底电极周围用耐火材料受到激烈的钢水运动的冲刷,热震和加废钢时的冲击。为减少侵蚀,减少修补次数,提高底电极的寿命和提高炉子的运转效率,必须深入研究底电极套砖和修补料。

国内小直流电弧炉的底电极用碳含量为18%的镁炭质套砖时,使用寿命仅50炉次,MgO-C套砖的侵蚀速度为7-10mm/炉,而用低碳含量的镁炭质套砖,寿命明显提高,达76炉次,即侵蚀速度为5-7mm/炉。国内小电弧炉镁炭质底电极套砖的使用寿命也有达到300炉次以上的。镁炭质套砖严重侵蚀的原因是:(1)底电极设计不合理,电流密度过大,以致使钢棒过热,熔化过深;(2)中心电磁搅拌激烈,导致MgO-C砖中的碳向钢中溶解很快,破坏了MgO-C砖的结合,加速了镁砂颗粒的冲刷侵蚀。因此碳含量高的MgO-C砖,抗侵蚀差,寿命较低。

对于钢针或钢片底电极导电型的直流电弧炉,钢针或钢片之间用干式料的多,也有做成预制件的。为提高寿命现在日本有用MgO-C材料的。靠提高耐火材料的性能而大幅度提高底电极的寿命是不可能的。因此,近年来国外开展了热补工作。所用的热补料要求是导电耐火材料(把导电钢针和钢片埋住)。欧洲研制了MgO-Fe系热补料。作者已经进行了研制工作,并在感应炉底试验,取得了较理想的结果。作者研制的导电捣打料,已在国内10t直流电弧炉(GHH)上试用,热冷补底电极已取得成功。所以只要对底电极按时修补,GHHVAI类型的底电极寿命可达数千次,甚至万炉次以上。

作者对ABB类型的底电极用导电耐火材料进行过较多研究,研制的导电镁炭砖,冷捣打料和热修补料在ABB类型,GHH类型的直流电弧炉底电极上使用,取得了较理想的结果。

提高直流电弧炉底电极的使用寿命是直流电弧炉发展的重要内容之一。提高底电极的使用寿命,归根到底是提高耐火材料的使用寿命。因此提高底电极耐火材料的质量和加强修补是提高底电极使用寿命.有效的方法。

三、交流电弧炉底用耐火材料

因为交流电弧炉炼钢历史比较悠久,因此它的炉底用耐火材料也经过了变迁。开始用沥青焦油镁砂或卤水镁砂打结料捣打成了炉底。因为卤水镁砂炉底侵蚀较快,不能满足使用要求,而沥青焦油镁砂虽然耐用性较好,但施工麻烦,并且有环境污染。因此,随后更多地使用镁砖和低档次的镁炭砖砌筑炉底。砖砌炉底耐用性很好,但是砌筑费工费时,有时砌筑不好会出现砖上浮并导致生产停顿。到20世纪90年代,我国开始使用炉底干式捣打料。它施工简单、方便,不用烘烤,施工好后,可以直接炼钢投入使用。该材料是镁钙铁系干式振动捣打料。利用它含的低熔点的铁酸钙,在升温到1200℃以上时,能快速烧结产生强度。在钢水的液压下能快速烧结收缩,其收缩达到4%-5%,体积密度增加到3.0g/cm³以上。具有特别好的抗侵蚀性和良好的使用结果。耐火材料吨钢消耗由以前沥青镁砖的4-8kg降低到2kg以下。有的现代化的电弧炉底干式料的吨钢消耗低达0.3kg。这主要与炼钢工艺技术相对应;在使用过程中,该材料逐层烧结,在靠近钢水处烧结并致密化,抗钢水的侵蚀和冲刷,烧结层下边是过渡层,再下是松散的不烧结层。这松散层密度低,热导率低,这对于电弧炉保温起到重要作用。经过10年来的推广和发展,我国绝大多数电炉炉底使用这种捣打料。

炉底干式料的施工和使用是影响使用效果的关键因素。该炉底料应该叫做干式振动浇注料为更合适。因为该材料振动致密化的密度比捣打的要高0.2g/cm³以上,会使抗侵蚀性显著提高。因此,该干式料应该振动加工,对于不易热修补的直流电弧炉底更应该如此。可惜该种材料振动施工的不多,多数是捣打或脚踩等简单的施工方法使材料致密化,因此不能充分发挥该材料的潜力。在修补时,必须把炉底的渣和废钢清理干净,否则就可能在使用到一定程度时,垫在修补料下边的钢渣熔化,并在钢块的冲击下而使炉底料上浮。在出钢时,上浮的炉底料块可能堵塞出钢口而影响出钢。在使用过程中,应该随时观察炉底情况,出现上浮时,应该及时修补(一般用同种干式料填补到坑处即可),防止上浮进一步扩大和防止了漏钢现象的发生。值得注意的是,在前几炉使用时,由于烧结层较薄,承受废钢冲击的能力较弱,应该加轻薄料,并放低加料篮,防止废钢对炉底产生大的冲击。

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