電弧爐的爐襯耐火材料配置及耐材侵蝕機理分析

電弧爐利用電極電弧產生的高溫熔煉礦石和金屬的電爐。氣體放電形成電弧時能量很集中，弧區溫度在3000℃以上。對于熔煉金屬，電弧爐比其他煉鋼爐工藝靈活性大，能有效地除去硫、磷等雜質，爐溫容易控制，設備占地面積小，適于優質合金鋼的熔煉。以下是國內某大型鋼廠用100t超高功率電弧爐的爐襯耐火材料配置及耐火材料侵蝕機理分析。

某鋼鐵股份公司100t超高功率電弧爐爐型為偏心爐底出鋼形式。爐殼分體式，上爐殼水冷板框架結構;下爐殼帶垂直周邊的蝶形底形式、內部砌筑耐材構成熔池。爐殼為用一備一，爐役壽命到期后對爐殼進行整體更換，離線重新砌筑備用。爐襯各主要部位用耐材如表1所示。

某鋼電爐改造復產后第一個爐役爐襯使用壽命300爐，產量約3萬噸，爐役在使用過程中采取了濕法噴補爐壁和鎂砂搗打料墊爐坡等護爐操作，噴補料消耗1.7kg/t、搗打料消耗2.3kg/t，耐材成本45元/t，未達到使用理想壽命。對下線的爐襯耐材侵蝕情況進行解剖測量，各部位侵蝕情況如表2所示。

爐襯耐材在使用中受到廢鋼裝料的物理沖擊，電極弧光的輻射與反射，鋼水與爐渣的化學侵蝕等作用。尤其在鋼-渣界面處，受到高氧化性(FeO含量25%～30%)熔渣的物理滲透和化學侵蝕，造成鎂碳磚工作面的石墨被氧化，形成疏松的脫碳組織，經高溫氧化、脫碳、沖蝕的不斷反復作用，最終在受熱和鋼渣侵蝕下以熔融態和片狀剝落狀態而損耗。電極的熱區部位爐襯受到弧光的高溫輻射，爐壁集束氧槍區域爐襯受到局部渣鋼環流侵蝕，使這兩個區域的爐襯侵蝕損毀更嚴重。爐底及爐坡用鎂砂搗打料打結，前期砌爐打結不密實和烘爐燒結不好，鎂砂工作層存在的疏松缺陷，在底吹攪拌作用下，熔渣滲入與鎂砂反應形成富含鐵的鎂浮氏體，降低鎂砂的熔點，加速鎂砂溶解。同時，在爐役前期燒結不充分時受到裝料的碰撞、振動和沖擊作用，在爐底形成局部坑洼，造成局部區域損蝕過快。