平爐熔煉室的耐火材料應(yīng)用
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平爐的熔煉室是其核心部位，主要包括熔池、爐墻和爐頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)，正常工作溫度在1700℃左右，而在吹氧操作過(guò)程中，溫度可能會(huì)超過(guò)1750℃。熔煉室的爐襯在煉鋼過(guò)程中需要承受高溫、溫度的劇烈波動(dòng)、熔渣的侵蝕、鋼水的沖刷以及裝料時(shí)的機(jī)械沖擊和爐料的碰撞等復(fù)雜工況，工作環(huán)境極為惡劣。
熔池由爐底和堤坡構(gòu)成，其工作溫度大約為1600℃。該區(qū)域的耐火材料需要應(yīng)對(duì)溫度變化、機(jī)械沖擊和化學(xué)侵蝕等多重考驗(yàn)，尤其是渣線區(qū)，損毀速度較快，是整個(gè)熔池的薄弱環(huán)節(jié)。熔池砌體的厚度會(huì)根據(jù)平爐的噸位和裝料量的不同而有所變化，通常在560～1040mm之間。爐底采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，在爐殼鋼板上先鋪設(shè)一層石棉板，然后干砌粘土磚，最后砌筑鎂磚。砌筑時(shí)，底層平砌，上面兩層采用側(cè)砌或豎砌的方式，且最上層的砌筑方向需與出鐵口中心線一致，以防止出鋼時(shí)被沖毀。自1985年起，爐底結(jié)構(gòu)得到改進(jìn)，在側(cè)砌鎂磚時(shí)加入一層200mm厚的鎂砂打結(jié)層。
在裝料之前，鎂砂層需經(jīng)過(guò)燒結(jié)，形成致密的整體襯，以阻止鋼水和熔渣的滲透，降低侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。該層曾使用過(guò)冶金鎂砂、高鎂合成砂和高鐵合成砂等材料，主要通過(guò)生成低熔點(diǎn)物質(zhì)作為結(jié)合相來(lái)促進(jìn)爐底打結(jié)層的燒結(jié)，不過(guò)這種材料并不適合用于吹氧強(qiáng)化冶煉。對(duì)于氧氣煉鋼平爐，通常采用電熔皮砂和重?zé)V砂配制的高密度鎂砂混合物來(lái)構(gòu)建爐底工作層，且不添加礦化劑，直接冷鋪后煉制而成，平均使用壽命可達(dá)60次，相比合成鎂砂爐底提高了1倍，比冶金鎂砂爐底提高了2倍。每次出鋼后，渣線區(qū)和爐底局部易損毀的部分需要使用鎂砂干料進(jìn)行噴補(bǔ)或人工投補(bǔ)。
爐墻是指熔煉室爐門以上的磚砌部分，與堤坡和爐頂相連，工作溫度約為1700℃。爐墻分為端墻、前墻和后墻，全部采用鎂磚干砌，磚縫控制在2mm以內(nèi)，并夾入0.5mm厚的薄鐵片，這樣在高溫條件下，磚塊能夠燒結(jié)成一個(gè)整體。
前墻垛在裝料過(guò)程中經(jīng)常受到裝料機(jī)的碰撞和機(jī)械磨損，同時(shí)還要承受溫度的急劇變化，因此使用壽命相對(duì)較短，需要進(jìn)行日常維護(hù)。在平爐小修時(shí)，前墻垛需要全部更換重砌，后墻也需要進(jìn)行局部修補(bǔ)。根據(jù)平爐的容量不同，前墻會(huì)設(shè)置3～5個(gè)爐門，用于裝料、兌鐵水和補(bǔ)爐等操作。
爐頂?shù)闹饕δ苁菍⒒鹧娴臒崃勘M可能多地反射到熔池中，并控制燃燒氣體的流動(dòng)方向。其結(jié)構(gòu)為拱形吊掛式砌體，工作溫度通常在1700℃以上，吹氧時(shí)溫度可達(dá)到1750℃左右。在出鋼后以及裝冷料、補(bǔ)爐期間，爐頂溫度會(huì)顯著下降。因此，爐頂不僅要承受高溫和溫度驟變的影響，還要受到飛濺的熔渣和鋼水的化學(xué)侵蝕、高溫氣流的沖刷等作用，容易發(fā)生熔蝕和剝落，是熔煉室襯體的薄弱環(huán)節(jié)。爐頂?shù)恼麄€(gè)使用周期稱為一個(gè)爐役，通常以煉鋼次數(shù)來(lái)衡量平爐的壽命。
目前，大多數(shù)平爐爐頂采用鎂鉻磚或方鎂石尖晶石磚進(jìn)行砌筑。中國(guó)在20世紀(jì)50年代末期，根據(jù)鎂質(zhì)和高鋁質(zhì)原料的特性，創(chuàng)新性地開發(fā)了平爐爐頂用鎂鋁磚，顯著提高了平爐的使用壽命。然而，隨著平爐冶煉新工藝的不斷發(fā)展，鎂鋁磚已無(wú)法滿足新的要求。為此，又開發(fā)了中檔鎂鋁磚(電熔鎂砂，MgO含量95%)和鎂鋁鉻磚，取得了較好的使用效果。
