电弧炉的结构特点及常用耐火砖

电弧炉结构包括炉盖(炉顶)及炉体两大部分。炉盖为可移动式，外环为钢制，多为水套式，除水冷件外，其余为耐火砖构筑。炉盖上设有三个电极孔，三根石墨电极由此插入炉内。炉体由炉底、炉坡及炉墙组成，用耐火砖砌筑，外包钢制炉壳。炉墙上一侧设有炉门，另一侧为出钢口并与出钢槽相连。

电弧炉是利用电弧发热将金属熔化进行冶炼的，所处理的原料为废钢。熔化期长，炉内温度高，气氛变化大，一般熔化期占冶炼时间的一半左右。电弧炉炼钢法一般采用氧化期炉渣和还原期炉渣精炼，即碱性双渣法。有的则在造氧化渣后将钢水倒入盛钢桶进行炉外精炼和合金化。

电弧炉炉衬主要受熔渣的侵蚀，钢水、熔渣和空气的冲蚀及装废钢的机械撞击等，并受高温强烈热辐射作用，炉衬的热点部位极易损毁。随着加料熔化等操作频繁地进行，炉盖经常启开，炉顶和炉衬热震作用也很突出。如出钢时炉衬表面温度达1600℃C以上，加料时约1000℃，补炉时只有500℃左右。所以耐火砖的工作条件是恶劣的、苛刻的。

电弧炉各部位常用耐火砖如下：

(1)炉盖。在熔化及精炼过程中，炉盖温度很高。在出钢时，炉盖移开后，立即处于室温之下，温度骤变，热应力很大。熔化及精炼时，还受熔渣和炉尘的喷溅侵蚀以及气氛变化的影响。

过去电炉炉盖主要采用硅砖砌筑，但由于其耐火度不高，抗热震性差，发生渣蚀熔滴和剥落损毁，寿命短。现在则普遍采用性能优良的高铝砖和高铝质不定形耐火材料，使用寿命比硅砖高2—3倍。在大型超高功率电炉上，由于工作条件更加恶劣，则采用烧成或不烧碱性砖，但是由于耐火砖的高温强度较低，自重大，多为吊挂结构。采用直接结合的镁砖和镁铬砖比一般镁砖和镁铬砖好，可以大大减轻结构崩裂和热崩裂引起的剥落损毁。

(2)炉墙。电弧炉的炉墙接近电弧和熔池，受高温热辐射、熔渣和钢水飞溅作用比炉盖严重。炉内气氛和温度变化很大，同时受废钢的撞击和熔体的冲蚀。炉墙受到多种作用综合影响而极易损毁。靠近电极附近的热点部位，常发生局部熔损，此处炉墙损毁更严重。

根据电炉熔炼工艺特点、热工制度和炉渣的性质，炉墙几乎全部采用碱性耐火砖。在一般炉墙部位，多选用镁砖和镁铬砖。除用烧成制品和烧成砖与不烧砖配合使用外，使用不烧砖效果也很好。国内小型电炉主要采用焦油沥青结合白云石砖和焦油浸渍烧成白云石砖，以及焦油沥青结合的镁质和白云石质捣打料捣制。渣线区域是电弧炉的薄弱环节，大多数已采用直接结合的镁砖和镁铬砖。在大型电炉上则使用熔铸镁铬砖或电熔再结合镁砖、镁铬砖或镁碳砖或碳砖。这些耐火砖作为热点部位的炉衬材料，使用寿命提高2倍以上。

(3)炉底。炉底和堤坡组成熔池，是装料和盛装钢水的部位，直接与钢水和熔液层接触。有的电炉还向钢水吹氧、造渣，进行精炼。因此，炉底遭受钢液和熔渣的侵蚀，在渣线附近渣蚀很严重。炉底与熔渣和氧化铁反应后形成变质层，除产生熔蚀、渣蚀和结构崩裂外，往往发生钢水渗入炉底，而使炉底起层漂浮。与此同时，炉底还要经受高温的作用和废钢的撞击及温度变化的影响。因此，炉底常有局部损毁现象，一般应及时修补，维持正常生产。

基于上述原因，过去炉底多采用镁砂和白云石砂或两者混合捣制工作衬，下面非工作层为烧结镁砖。现在烧结镁砖层上面，多采用高纯镁砂和合成镁白云石砂捣制工作衬，或使用镁质或白云石质烧成砖砌工作衬。

堤坡上部与渣线部位相连，渣蚀严重，多采用与炉墙热点部位相同或相近材质的耐火砖。如采用直接结合砖、镁碳砖、熔铸镁铬砖或电熔再结合镁铬砖。

出钢槽衬体要求具有导热性好、耐渣蚀性能强、抗冲击和不挂渣等性能。因此，一般采用大块异型材。如高铝碳质、碳化硅质、碳质、镁质高铝砖。可以砌筑或捣制，也可采用振动浇注成型。

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