保温电弧炉炉内采用电极加热,炉衬内侧承载高温渣液,高温熔液出炉会使炉壁温度急聚下降,导致炉衬耐火材料承受温度骤冷、骤热的热冲击,还要承受熔渣的化学侵蚀、液位下降过程中与空气接触的氧化腐蚀,因此对炉衬耐火材料选材要求十分苛刻。
目前电弧炉炉衬用耐火材料主要有镁铬尖晶石砖、高铝砖、冷捣糊等耐火材料,但在生产过程中这三种耐火材料均不能满足使用要求,使用寿命不超过 3 个月,导致生产线不能达产,无法满足生产要求。
保温电弧炉内衬用镁铬尖晶石砖砌筑炉墙,高铝砖砌筑炉底,生产 10 天,炉墙就全蚀损,炉底部分蚀损。
采用预焙碳砖砌筑炉底,生产使用 10天,炉墙全蚀损,炉底完好。
采用高铝砖砌筑炉墙,预焙碳砖砌筑炉底,这种方案生产使用 40 天,炉墙部分蚀损,炉底完好。
采用冷捣糊筑炉墙,预焙碳砖砌筑炉底,生产使用 30 天,炉墙全蚀损,炉底完好。
采用预焙碳砖砌筑炉墙、炉底,生产使用 90 天,炉墙上部全氧化,炉底完好。
保温电弧炉热熔渣为酸性熔渣。炉墙耐火材料经酸性熔渣冲刷,使用寿命十分有限,炉底因熔渣未全部倒出形成保护层且温度稳定,采用预焙碳砖砌筑炉底可行。预焙碳砖耐火度高、抗渣冲刷能力优良、导热能力优良、膨胀系数小。
如果使用氮化碳化硅耐火制品,耐侵蚀性、抗熔融冰晶石润湿性、抗氧化性、耐磨性、高导热性、抗热震性和极低的电导率,比使用其他耐火材料寿命提高一倍以上。氮化碳化硅抗渣侵蚀效果良好。用作电炉下部炉身内衬经高温冲击与空气接触结构未发生变化,其耐高温抗氧化性能优良。
由于氮化碳化硅材料价格太高,从成本角度考虑,可以选用氮化碳化硅砖和预焙碳砖并用进行保温电炉炉衬的砌筑。将预焙碳砖用于炉底砌筑和炉墙内侧砌筑,将氮化碳化硅砖用于炉墙外侧砌筑与热熔渣和空气直接接触。这种混合使用使预焙碳砖不直接与空气接触,减少了预焙碳砖的氧化侵蚀,降低了砌筑成本,而且氮化碳化硅砖优良的性能能确保保温炉炉衬的使用寿命。