融炼室由熔池、炉墙和炉顶等构成,是平炉的主体部分,工作温度为1700℃左右,吹氧操作时可达1750℃以上。每炼一炉钢,融炼室的炉衬都经受高温及温度的急剧变化、熔渣侵蚀、钢液冲刷及装料时的机械和炉料的撞击等,因此工作条件为苛刻。
镁铝砖
熔池:有炉底和堤坡组成,工作温度约为16000C。该部位耐火材料承受温度变化、机械撞击和化学侵蚀等作用,尤其是渣线区损毁快,是薄弱环节。熔池砌体的厚度根据炉子吨位即装料量的不同而异,一般为560~1040mm。炉底为复合结构,先在炉壳钢板上铺一层石棉板,再干砌粘土砖,然后砌筑镁砖。该层先平砌,上面两层侧砌或竖砌,但上面的一层砌筑方向须顺着出铁口中心线,以避免出钢时被冲毁。 1985年以来炉底结构有所改进,即在侧砌镁砖时夹铺一层200mm厚的镁砂打结层。
装料前,镁砂层应进行烧结形成致密的整体衬,以防止钢水和熔渣的渗透并减少侵蚀。该层先后采用冶金、高镁合成砂和高铁合成砂等,主要依靠生成低熔点物主为结合相,促进炉底打结层的烧结,但不适合吹氧强化冶炼。氧气炼钢平炉一般用电熔皮砂和重烧镁砂配成的高密度镁砂混合物,不加矿化剂,冷铺后炼制成炉底工作层,平均寿命60次,比合成镁砂的炉底提高1倍,比冶金镁砂的炉底提高2倍。当每次出钢后易损毁的渣线区和炉底局部需用镁砂干料喷补或人工投补。
炉墙:指融炼室炉门以上的砖砌体,与堤坡和炉顶相连,其工作温度为17000C左右。炉墙分为端墙、前墙和后墙。炉墙全部采用镁砖干砌,砖缝不过2mm,并夹入0.5mm薄铁片,在高温下可使砖烧结在一起,形成整体。
装料时前墙垛经常承受装料机的碰撞和机械磨损,同时还承受较急剧的温度变化作用,因此使用寿命较低,需进行日常维护。当平炉小修时,前墙垛全部更换重砌,后墙也需局部修补。根据平炉容量的不同,前墙安装3~5个炉门用于装料、兑铁水和补炉等。
炉顶:主要作用是将火焰的热量大限度地反射给熔池,并控制燃烧气体的流向。
炉顶呈拱形吊挂式砌体结构,其工作温度一般为1700℃以上,吹氧时可达1750℃左右。在出钢后和装冷料、补炉期间,炉顶温度降低较多。即炉顶除受高温和温度骤变的作用外,还受飞溅的熔渣和钢液化学侵蚀、高温气流冲刷等作用,易熔蚀和剥落,是融炼室衬体薄弱环节。炉顶整个使用周期称为一个炉役,即代表平炉寿命,以炼钢次数表示。
大多数平炉炉顶采用镁铬砖或方镁石尖晶石砖砌筑。中国于20世纪50年代末期根据镁质和高铝质原料的特性,创造性地开发了平炉炉顶用镁铝砖,显著提高了平炉炉龄。随着平炉冶炼新工艺的不断出现,镁铝砖不能满足要求,为此开发了中档镁铝砖(电熔镁砂,MgO95%)和镁铝铬砖,取得了良好的使用效果。
的耐火材料选择至关重要,它影响了平炉的使用寿命、炼钢效率以及炉内温度控制。平炉融炼室的主要功能是在高温下熔炼钢铁,因此需要耐火材料能够承受高温、化学侵蚀和机械应力。
平炉融炼室耐火材料选择
1. 平炉融炼室结构和功能
平炉融炼室主要由以下几个部分组成:
炉底:承载熔融金属和炉渣。
炉墙:围绕熔池,承受热应力和化学侵蚀。
炉顶:承受高温辐射和化学侵蚀。
热风管道:传输预热空气。
2. 常用耐火材料及其特点
镁砖(Magnesia Bricks)
成分: 主要由氧化镁(MgO)组成。
特点: 耐火度高,抗碱性渣侵蚀能力强,热膨胀系数大,抗热震性差。
应用: 用于炉底和炉墙,尤其适合碱性渣的环境。
镁铝尖晶石砖(Magnesia-Alumina Spinel Bricks)
成分: 镁砂(MgO)和铝土矿(Al₂O₃)。
特点: 耐火度高,抗化学侵蚀能力强,抗热震性好。
应用: 用于炉墙和炉顶,适应多种炼钢工艺条件。
高铝砖(High Alumina Bricks)
成分: 高含量的氧化铝(Al₂O₃)。
特点: 高耐火度,抗酸性渣侵蚀,热稳定性较好。
应用: 用于炉墙和炉顶,适合中性渣和酸性渣环境。
铝镁碳砖(Alumina-Magnesia-Carbon Bricks)
成分: 铝矾土(Al₂O₃)、镁砂(MgO)和碳(C)。
特点: 抗氧化性好,抗渣侵蚀性强,热震稳定性好。
应用: 用于炉顶和炉墙,特别适合需要高抗渣性能的工况。
铝硅砖(Silica-Alumina Bricks)
成分: 硅土(SiO₂)和铝土矿(Al₂O₃)。
特点: 价格较低,耐火度高,适合低温区。
应用: 用于炉墙和热风管道。
铝硅酸盐砖(Silica-Alumina Bricks)
成分: 高含量的氧化硅(SiO₂)。
特点: 高耐火度,热稳定性好,但易受碱性渣侵蚀。
应用: 用于炉顶和热风管道。
锆质砖(Zircon Bricks)
成分: 氧化锆(ZrO₂)。
特点: 具有很高的耐火度和抗侵蚀性能,但价格较高。
应用: 用于炉顶和需要很高耐火度的部位。
耐火浇注料和捣打料(Refractory Castables and Ramming Mixes)
成分: 含铝矾土、镁砂和结合剂。
特点: 施工方便,适用于复杂形状和修补工作。
应用: 用于炉底和炉墙修补。
3. 选择依据
炉内温度和操作条件
高温区域(如炉顶)需要使用耐高温材料,如镁砖和锆质砖。
温度波动区域(如炉墙)需要材料具有良好的抗热震性能,如镁铝尖晶石砖。
化学侵蚀
酸性渣环境需要抗酸性渣材料,如高铝砖。
碱性渣环境需要抗碱性渣材料,如镁砖。
机械应力和磨损
炉底需要能够承受熔融金属的重量和冲击,通常使用镁砖和铝镁碳砖。
炉墙需要抗化学侵蚀和热应力,使用镁铝尖晶石砖或高铝砖。
经济因素
成本: 结合耐火材料的价格和使用寿命,选择经济耐用的材料。
维护和更换: 考虑材料的耐用性和维修便利性。