自焙炭砖炉衬在大型矿热炉上的应用

自焙炭砖是上世纪七十年代初研究开发的一种新型炭质筑炉材料。起初仅在中小型矿热炉及电石炉上使用，随着应用技术的成熟， 逐步在炼铁高炉和大型矿热炉上使用。在矿热炉应用中，由于自焙炭砖炉衬的整体无缝结构特点，加之出铁口部位采用石墨炭一碳化硅砖后，在使用过程中，一代炉龄寿命在冶炼同类产品的情况下提高了３倍左右，特别是在微渣产品冶炼中，一代炉龄可以达到10年以上。

1、自焙炭砖筑炉的特点

自焙无缝技术在矿热炉的应用，基本解决了炉底渗铁、炉衬短寿的重大难题，一定程度上改变了电炉的工艺条件，实现了高负荷、高炉温，并为增产节能降耗奠定了基础。自焙炭砖在矿热炉上的砌筑与传统的筑炉方法有所不同，避免了使用焙烧炭块宽缝砌筑的缺点。砌筑自焙炭砖时配套使用无水压入泥浆即炭素胶泥（见表１）和浸润剂（也称细缝糊，见表1）并施力压紧，炭砖环缝使用性能匹配的低温粗缝糊（见表1）捣实。所有的炭砖要全部进行加工并预砌。出铁口部位采用抗渣性能好的半石墨炭一碳化硅砖。炭质炉底、炉衬均要符合整体化的加工和施工精度标准。自焙炭砖炉底、炉衬利用烘炉和生产过程中的热量及炉内还原性条件，逐步石墨化，然后焙烧成坚实、致密整体性强的炭质炉衬，并且随着温度的升高发生质的变化，即炭质向石墨质转化。自焙炭砖（见表1）在高温下形成致密的近似于无缝的整体，使合金难以渗透炉底，大大提高了炉衬的抗腐蚀能力，达到了延长炉衬寿命的目的，使生产尽可能长时间地连续进行，提高了电炉的利用率，增加了导热和导电性能，提高了熔池温度，利于电极深插，同时也节约了因停炉而引起的各种消耗。

表1 炭素胶泥、浸润剂、低温粗缝糊和自焙炭砖理化指标

炉底蓄热能力增强，使炉内难熔杂质不易凝固，且很容易随流动的高温液体排出，不易使炉底上涨。

低温炭捣料的应用改善了工人的劳动条件，避免焙烧炭砖砌筑时的宽缝捣打不实和烘烤时收缩而出现的渗铁现象。

2、自焙炭砖的砌筑

1）筑炉材料的规格、品种和质量上都要符合标准要求。特别是出铁口部位的半石墨炭一炭化硅砖，须进异形精加工，并给出炉衬结构图（见图１）。

2）严格按炉衬结构图要求砌筑。在炉底、炉墙钢板处铺10～20mm厚的石棉毡，炉墙采用轻质粘土砖侧砌一层；炉底侧砌两层，并全部以粘土耐火泥砌筑。

3） 在炉底轻质粘土砖上部平砌高铝耐火砖，并紧靠炉墙轻质粘土砖，其炉衬砌筑耐火砖高度根据炉壳的具体尺寸以及工艺要求而有所不同。

4） 在筑炉过程中，自焙炭砖与耐火砖过渡区采用高铝耐火水泥，并按一定比例用挤浆法砌筑。

5） 出铁口内外采用预加工好的半石墨炭一碳化硅砖砌筑，两侧用高铝耐火砖固定，过渡部位捣制磷酸盐结合高铝可塑料。

6） 然后在自焙炭砖的表面砌一层３０ｍｍ厚的耐火砖，以便在烘炉过程中保护其不被高温所氧化。

7） 自焙炭砖炉衬在烘炉初期对温升要求特别严格，在每个温升段要有足够的保温时间。某厂16.5ＭＶＡ电炉烘炉初期温升时间表，见表2。

表2 自焙炭砖炉衬温升、保温时间参考表

3、自焙炭砖在矿热电炉上的应用价值

矿热炉衬的寿命主要取决于出铁口部位浸蚀程度，而半石墨炭一碳化硅砖能较地解决了这一问题；但该材料在高温条件下易与堵泥中的水发生气化反应，裸露于空气部分也易被氧化，而采用无水堵泥则解决了这一问题。

某厂16.5ＭＶＡ电炉采用焙烧炭砖，半年便需要大修出铁口，以后每季需大修一次。每大修一个出铁口需要４天时间，送电后为了保电极、加热炉料、提高炉温要消耗近１０万度电恢复炉况，恢复需要３天时间，铁口大修养护需７～１０天，然后要大修另一铁口。这样整个大修过程到恢复生产需要１５～２０天时间，消耗各种材料２５～３０ｔ，耗电约２０～３０万度；在铁口大修期的８天中生产中断，直接影响了产量和各项经济技术指标。

采用自焙炭砖砌筑并使用无水堵泥后，大修期延长两年以上，自焙炭砖材料及砌筑费用比使用焙烧炭砖的费用高约１０％，但相对铁口大修所带来直接和间接费用却大幅减少，相对的经济价值体现出来。

4、结语

1）若采用自焙炭砖炉衬并配套使用无水堵泥，炉龄会更长，效果将更明显。

2）自焙炭砖的质量和筑炉方法是保证炉衬寿命的基础，烘炉是其中关键步骤。

3）自焙炭砖炉衬寿命相对较长， 经济价值明显，值得推广。