铁合金矿热炉用耐火材料选型及砌筑施工

　　铁合金矿热炉炉衬在冶炼过程中，不仅承受强烈的高温作用，而且还承受炉料、高温炉气、熔融铁水和炉渣的物理化学侵蚀和机械冲击作用。因此为了保证铁合金冶炼能在高温条件下有效地进行，使用特殊材料砌筑矿热炉炉衬。

一、铁合金矿热炉耐火材料的性能

通常在高温条件下能承受高温作用，能抵抗铁水、炉渣、炉气侵蚀和机械冲刷作用，而仍能保持炉衬原有形状、尺寸和强度的砌筑材料称为耐火材料。

铁合金矿热炉常用耐火材料的性能指标列于表2-5中，包括耐火温度、荷重软化温度、抗热震稳定性、高温体积稳定性和抗渣性能。
 

二、耐火材料选择原则

耐火度高、荷重软化温度高、抗热震稳定性好、高温体积稳定性好和抗渣性好，这五项工作性能指标是评价耐火材料使用质量优劣的主要标准。原则上任何一种耐火材料都应同时具有优良的五项工作性能指标，但是实际上是难以办到的。

耐火材料在实际使用过程中，虽然从整体上说，它长期和反复承受着高温、温度变化、熔融金属、熔渣、炉气的物理化学侵蚀和机械冲刷及其他应力的综合作用，但就局部来看，它不一定会同时承受上述各种作用。这就要求我们根据耐火材料实际所处的工作部位，正确地选择和使用耐火材料，以便既能保证炉衬的使用寿命，又能降低成本。
 

三、铁合金矿热炉生产常用耐火材料耐火砖和浇注料优缺点

（1）粘土砖。制造粘土砖的丰要原料是具有良好塑性和结合力的耐火动土易得，而且制造过程也比较简单，因而粘土砖在冶金中使用极广。

从粘土砖的性能指标可以看出，它在使用过程中的主要性能特点是，对酸性渣的抵抗能力较强，有较好的抗热震性，有良好的保温能力和一定的绝缘性能。在铁合金生产中，粘土砖主要用于砌筑矿热炉暴露部位的炉墙炉衬，起保温和绝热作用的炉墙和炉底外层炉衬，或用于砌筑铁水包内衬。

（2）炭砖。制造炭砖的主要原料是碎焦炭和无烟煤，粘结剂是煤焦油或沥青。从炭砖的性能指标可以看出，炭砖与其他普通耐火材料相比，不仅抗压强度大，线膨胀系数小，耐磨性好，耐火度和荷重软化温度高，抗热震性好，而且抗渣性特别好。

在铁合金生产中，凡是冶炼不怕渗碳的铁合金品种，便可采用炭砖作为炉衬材料。但是炭砖在高温条件下极易氧化，因此炭砖主要用于砌筑矿热炉不暴露于空气部分炉墙、炉底和高炉风口以下部位的炉缸及出铁流槽。由于炭砖导电系数大，使用炭砖炉衬，电极易上抬，可适当的减少炉墙炭砖的高度和炉底炭砖的厚度。

（3）高铝砖。制造高铝砖的主要原料是高铝矾土，粘结剂为耐火粘土。从高铝砖的性能数据可以看出，其大优点是耐火度高、荷重软化温度高、抗渣性好、机械强度大，而且这些性能随Al2O3含量的增加提高很快。
 

在铁合金的生产中，高铝砖可用于砌筑矿热炉出铁口衬砖、高炉炉身、炉缸，也可用于砌筑铁水包内衬。

（4）镁砖和镁砂。制造镁砖的主要原料是菱镁矿，粘结剂为水和卤水或亚硫酸盐纸浆废液。

从镁砖的性能数据可以看出，它在使用过程中的主要性能特点是耐火温度高、对碱性渣有极好的抵抗能力。

在铁台金生产中，镁砖主要用于砌筑电弧炉炉墙、炉底、中低碳锰铁的铁水包内衬。用镁铝砖或镁铬砖代替镁砖砌筑炉项。

冶金镁砂的耐火温度很高，因而在铁台金生产中，镁砂常用于打结炉底，制作或修补炉墙、炉底，并可作为堵眼或制作打结锭模用材料。

四、铁合金矿热炉的砌筑

1、砌筑及砌炉前准备工作

（1）砌炉。铁合金矿热炉的炉衬很厚，尤其是炉底，目的是使炉体有较大的热稳定性，这样可使冶炼过程正常进行。矿热炉炉衬的使用寿命，除与冶炼操作、造渣制度和耐火材料质量有关外，筑炉的质量也是个十分重要的影响因素。筑炉就是用耐火材料砌筑炉体内衬的一种操作。铁合金矿热炉炉衬通常只有两种：炭砖炉衬和镁砖炉村。下面介绍一下砌炉前的准备工作。

（2）炉前的准备工作。

1）选粘土砖。即将同规格不同厚度的粘土砖经过分选后分别堆放，以便砌炉保持同的粘土砖厚度相同。

2）炭砖的预砌加工。炭素炉衬炭砖在砌筑前需颈砌加工，按炉墙粘土砖内圆直径的大小，在木板或水泥地上画一圆。从圆的中心线开始先摆放一排炭砖，然后两边分别摆放，每排炭砖、每块炭砖间以及炭砖与炉墙粘土砖的距离为40~50mm，摆放时超出圆外的部分加工去掉。每层炭砖须砌和加工完毕后，按摆放位置用粉笔标上顺序号码，以便砌筑时按顺序入炉。

炉壁炭砖应加工成梯形，并使砖与砖之间的内侧缝为20~30mm，侧缝外50~60mm。炉壁炭砖与炉墙粘土砖之间的距离为50~60mm。每排炭砖的横缝面互相错开并应尽量减少砖缝数。

3）准备好砌炉工具(包括熔化底糊或电极糊的加热设备)及其他砌炉材料。
 

2、炉衬的砌筑

（1）铺石棉板。清除炉内垃圾，于炉内铺一层厚20mm的石棉板，并用木锤打实，使之与炉壳紧密接触。

（2）铺弹性层。在石棉板上铺一层厚70~80mm，粒度为3~8mm的耐火砖颗粒，即所谓弹性层(出铁口附近不留弹性层)。弹性层主要是为了防止因炉衬砌体受热膨胀而损坏炉壳，同时兼起保温隔热和烘炉时便于气体排出的作用。

（3）砌粘土砖。在颗粒上层按人字形砌一层粘土砖，砖缝小于2mm，第二层以上炉底部土砖采用湿砌或于砌，砌缝都要小于1.5mm，且砖缝应用泥浆或干部土粉充填密实，每层粘土砖之间交错30°~50°。从炉底炭砖周围至炉口的炉壁粘土砖均采用湿砌，可在其中等距离的砌8~12个大小为10mm×(25~30)mm的排气孔。炉底粘土砖的总厚度应根据图纸要求确定。

（4）砌炭砖。

1）砌炉底炭砖。后一层炉底粘土砖砌完后，开始砌炭砖周围的炉墙粘土砖，炉壁粘土砖砌到高度与炭砖高度大致相同时，可砌炉底炭砖。炭砖与粘土砖之间用糊填充。层炭砖的方向和出铁口方向交错60°，第二层炭砖和出铁口方向相同（铺—层厚度10~15mm的水平缝，用行墨粉和水玻璃按2：1比例均匀调制而成的水平）。炭砖之间宽40~50mm的立缝用底糊打结，为防止铺排好的炭砖在底糊打结时发生移动，可用木楔插人立缝使其固定，打结底糊时，先将加热到120℃左右的底糊迅速倒人立缝中，并铺成厚度约100mm左右，用加热过（不能烧红）的捣锤轻捣，然后用风锤捣固，宜至不在下沉时为止，整个捣糊操作均匀、有力、快速。按上述同样方法，砌第二层炭砖。

2）砌炉墙炭砖，炉底炭砖砌好后，从出铁口开始砌炉墙炭砖，炉墙炭砖与炉底炭砖之间的水平缝用水平糊填充，厚度约5mm。为了便于用底糊打结立缝，炉墙炭砖的内侧缝均用木板挡牢，底糊的打结方法与前相同。炉墙炭砖上郊用粘土砖砌成梯形，以便于操作。

（5）铺补偿糊。为补偿炉底炭砖立缝底糊加热焦化后的收缩，须在底糊缝面上铺捣宽100mm、高30mm的所谓补偿糊，在炉墙炭砖和炉底炭砖处的边缘直角处也须用底糊捣打，这有助于防止铁水从炉底炭砖与炉墙炭砖接触处渗出。

（6）贴粘土砖或涂石灰浆。为了避免烘炉时炉墙炭砖氧化，还应在炉墙内壁平贴砌一层耐火粘土砖。或者涂一层石灰。砌好的炉衬如图2-7所示。
 

—般来说，炉底炭砖和出铁口附近的炉墙是矿热炉体侵蚀严重的部位，因而，要特别重视出铁口附近的炉衬的砌筑与底糊的打结。
 

3、镁砖炉衬的砌筑

（1）镁砖矿热炉炉衬砌筑。镁砖炉衬的矿热炉和炭质炉衬的矿热炉—样，在炉壳上也贴有石棉板和弹性层。炉底粘土砖全部采用干砌，粘土砖以上炉底和炉衬全部采用镁砖侧砌，砖缝用镁砂粉或用比例为1：2的加热过的铬矿粉和镁砂粉的混合物填充。

（2）镁砖电弧炉炉衬砌筑。小型电弧炉砌筑时，通常没有石棉板和弹性层，而是在炉壳与镁砖衬之间用以卤水(或水玻璃)为粘结剂的镁砂来填无。镁砖均采用人字形侧砌，上下两层之间交错30°，小于1mm的砖缝用镁砂粉或由10％粘土粉，20％~30％镁砂粉，60％~70％铬矿粉组成的干填料来填充。

炉

炉盖以镁铝砖或镁砖采用放射性成人字形侧砌。

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