在耐火泥漿中，添加藍晶石精礦，由于藍晶石的莫來石化膨脹反應，補償泥漿在高溫下的收縮。表27-22為添加10% ~ 13%藍晶石精礦莫來石泥漿的理化性能：

表1莫來石泥漿的主要物理指標

由表1可見，在1400℃時，線變化均為膨脹，對材料使用過程中整體穩定性十分有利。

　　1中間包耐火材料的配置

　　中間包耐火材料包括永久層澆注料、工作層干式料、水口及座磚、擋渣墻系列和連鑄三大件。

　　永久層介于工作層與中包殼之間，不與鋼液和鋼渣直接接觸，主要起隔熱和保護包殼的作用。一般用鋁鎂澆注料。

　　工作層與鋼液、鋼渣直接接觸，需要承受鋼液的沖刷、鋼渣的侵蝕和滲透。工作層大多采用鎂質干式料，鎂質干式料抗渣性好，施工方便、易于解體，還能起到凈化鋼液的作用。

　　中包水口是鋼液從中間包進入結晶器的通道，需要承受鋼液的沖刷和溫度的急劇變化;座磚則是起到保護和固定水口的作用，不與鋼液直接接觸。中包水口多是鋯芯和高鋁坯體復合而成，座磚一般是高鋁材質。

　　擋渣墻系列耐火材料主要包括擋渣墻、側板、背板和湍流器，需要承受鋼液的沖刷、鋼渣的侵蝕和滲透。一般采用鎂質材料制成。

　　連鑄三大件包括大包套、塞棒和浸入式水口，需要隨鋼液的沖刷、鋼渣的侵蝕和滲透。塞棒用于澆注時控制鋼液流量，大包套管和浸入式水口用于保護澆注，隔絕空氣，防止鋼液二次氧化。連鑄三大件多是鋁碳材質，有時也加入部分氧化鋯。

　　2中間包耐材常見問題

　　1干式料無強度

　　中間包投入使用前，工作層干式料需要具備一定的低溫強度，低溫強度主要靠振動和烘烤獲得。干式料經過振動和烘烤脫模一，經常會出現局部無強度或強度低的情況，極易造成塌包，影響連鑄的案例生產。經過長期觀察和分析得出，造成干式料無強度或強度低的原因主要有：

　　(1)烘烤問題：鋼鐵廠所用的中間包烘烤裝置為煤氣烘烤器，長期使用后會造成管道聚焦大量焦油或是燒嘴損壞，造成局部烘烤效果不佳而導致無強度或強度低。

　　(2)干式料受潮：干式料由70%的顆粒和30%的細粉組成，細粉包含鎂砂和結合劑，細粉因為比表面積高極易吸水受潮，鎂砂和結合劑吸水后水化變質導致結合劑失效，無法在烘烤時產生結合強度;(3)結合劑攪拌不均勻：生產干式料時需要將各種顆粒、細粉和結合劑放在一起混合均勻，有時受人為因素或攪拌設備影響導致攪拌不均勻，部分干式料沒有結合劑或結合劑含量很少導致烘烤脫模后局部無強度。

　　解決措施：首先需要保證烘烤器的烘烤效果，定期對煤氣管道進行吹掃，清除焦油和灰塵，損壞的燒嘴及時更換，其次是需保證干式料干燥、混料均勻。

　　2.2湍流器上浮

　　湍流器在連鑄生產過程中主要起到穩定鋼流和保護沖擊區的作用，屬于擋渣墻系列耐火材料，一般采用鎂質材料生產。在多爐連澆過程中，有時湍流器會滔在鋼液表面，起不到穩定鋼流和保護沖擊區的作用，對鋼液質量和安全生產不利。湍流器上浮是因為耐火材料的密度小于鋼液密度，浸泡在鋼液中就會上浮，湍流器上浮包括湍浮器邊框上浮和整體上浮兩種情況。湍流器邊框上浮是因為鎂質材料在高溫鋼液的浸泡下膨脹系數過大易造成開裂，而邊框與沖擊板接觸部位又屬于薄弱環節，易造成邊框與沖擊板分離，整體上浮是因為安裝湍流器時底部工作層不平整，開澆后鋼液鉆入湍流器與工作層之間的縫隙造成湍流器整體上浮。

　　解決措施：其一是調整湍流器的配方，控制高溫下的膨脹量;其二是安裝湍流器時在工作層表面鋪一層耐火粉，保證湍流器與工作層無縫隙。

　　2.3 水口開裂滲鋼

　　含鋯芯的中包水口在澆注過程中易開裂導致滲鋼，經常迫使連鑄堵流生產或非正常停機。分析認為水口開裂主要是因為鋯芯的抗熱震性不佳。

　　解決措施：鋯芯的體積密度不能過高，體積密度越高抗熱震性越差，適當加粗水口坯體，可以防止鋼液滲出。

　　2.4大包套管斷裂

　　大包套管位于鋼包下水口和中間包之間，其冶金作用是防止鋼液從鋼包流進中間包的過程中鋼液飛濺和被氧化。大包套管在使用過程上最常見的問題是斷裂，產生斷裂的原因有兩個方面，一是大包套管抗熱震性能不佳，二是更換鋼包時需要讓大包套管和鋼包下水口分離，當套管與鋼包下水口粘的緊時澆鋼工外對大包套管施加外力導致套管斷裂。

　　解決措施：一是選用熱膨脹系數和彈性模具均小的材料生產套管以提高抗熱震性能;二是當套管與下水口無法分享時不能對套管下部施加外力，可以在套管上部鋼殼處施加外力使其分離。

                                                 中鋁球指標：

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　　初煉時爐料在氧化氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳、去除夾雜和主合金化，獲得初煉鋼水;精煉則是將初煉的鋼水在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫、去除夾雜物、夾雜物變性、成分微調和控制鋼水的溫度等。襯行爐外精煉可提高鋼的質量、縮短冶煉時間、優化工藝過程并降低生產成本。

　　爐外精煉選擇耐火材料的依據是什么呢?只要記好下面的7點就可以了。

　　01溫度

　　一般爐外精煉的溫度高達1550~1700℃，甚至達到1800℃。對AOD爐曾進行測定發現，當精煉的最高溫度提高10℃時，耐火材料壽命則降低30%。要求耐火材料具有高的耐火性能，能經受最高精煉溫度和局部過熱的沖擊，且在該溫度下出現的液相量較少，能抵抗低粘度爐渣的侵蝕。因此，應選擇純度和直接結合率高的堿性磚。

　　間歇操作又會引起溫度波動，造成爐襯剝落，溫度波動當然越小越好，一般采用中間烘烤和縮短爐次間停歇時間，減小鋼包溫度變化以提高爐襯壽命。在冶煉允許條件下，采用抗熱震性最優的鎂碳磚或用鎂鉻磚為好，若溫度急變雖大，但間歇時間較短，使用鎂白云石磚較好。如LF(V)鋼包，渣線部位用MgO-C或MgO-Cr203砌筑，側壁用MgO—GaO系或MgO—Cr203砌筑，底部一般采用優質高鋁磚。

　　02攪拌

　　所有爐外精煉法都裝有鋼水攪拌裝置。VOD、VHD(VAD)、AOD等是氬氣攪拌，一般在爐底吹氬處和距吹氬較近的爐壁損毀較嚴重。電磁感應攪拌(SKF)，一般則在攪拌器位置和攪拌器對稱位置爐襯損毀較重。由于攪拌作用造成鋼水及渣的劇烈沸騰，加速爐襯的損毀。因此，受沖刷嚴重侵蝕區應采用高溫強度大的優質耐火材料如鎂鉻質、高純鎂質、鉻剛玉質等。

　　03處理時間

　　精煉時間可長達1—4h，鋼水在鋼包中處理時間越長，爐襯損毀越嚴重。因此，應采用抗渣性好、高溫蠕變小的耐火材料。

　　04真空性

　　耐火材料的揮發速度隨溫度和真空度的提高而加大，爐渣滲透速度和數量也隨之加大。如LF(V)在高溫真空下的真空度可達67Pa以上，從而加速爐襯的損毀。耐火氧化物在真空中的穩定度與其蒸氣壓解離能、結合相活化能有關。在常用耐火材料的幾種氧化物中，以Al203和CaO最穩定。設若在MgO磚中或鎂鉻磚中加入A1203可顯著降低磚的揮發速度。在1700℃，10-1Pa，A1203揮發速度僅為MgO的l/100，MA尖晶石為MK尖晶石的l/44。可見，僅從真空揮發性考慮，采用高CaO的鎂白云石磚和含A1203的鎂鉻磚更好。

　　05正電弧加熱

　　ASEA-SKF、VHD(VAD)、LF等精煉爐都用電弧加熱，前者用電磁攪拌、后者用氬氣攪拌。接近電弧的熱點區，高溫直接熱輻射甚至高達2000℃，加之渣的噴濺，使爐襯損毀速度急劇增大。

　　工作電壓越大，電弧越長，電極與爐襯之間的距離越小，則爐襯損毀越嚴重。因此，盡量使用較低的電壓、大電流、短弧操作，控制電極極心圓越小越好。

　　06精煉的鋼種

　　鎂鉻質磚在還原氣氛的堿性爐渣下操作，磚中Cr203容易被還原成Cr。因此，精煉無鉻或低鉻鋼種時，不宜采用鎂鉻質磚襯，而應使用鎂白云石磚或鎂磚。精煉超低碳鋼時，為了避免可能性增碳，不宜采用鎂碳磚，應用鎂鉻質磚或鎂白云石磚為好。

　　07熔渣的性質

　　耐火材料應盡可能與爐渣相適應，最大限度的降低侵蝕速率，提高爐襯壽命。當n(C)/n(S)大于2時，MA尖晶石就不穩定，純鎂磚比鎂鉻磚抗渣蝕性好，宜選用鎂磚、鎂白云石磚和鎂炭磚，當n(C)/n(S)小于2時，應采用鎂鉻磚或鎂白云石磚。

　　爐襯的侵蝕取決于渣和耐火制品的接觸面積，接觸面積越大，渣蝕越嚴重。在制品顯氣孔率一定的條件下，渣的流動性越好，滲透磚中的渣量越大，渣蝕越嚴重。渣的黏度決定于其組成和溫度，一般酸性渣的黏度大于堿性渣。控制熔劑如CaF2的加入量有利于減輕爐襯的侵蝕。但是爐渣的堿度太小不利于脫硫，需要二者兼顧;渣的溫度越高，黏度越小，流動性越大，渣蝕越嚴重。

　　從各種磚的高溫特性和國內外爐外精煉高侵蝕區使用效果看：歐美等以鎂鉻質磚為主，日本則以鎂白云石質為主，我國則是鎂鈣質以及含碳制品、鎂炭磚為主。

　　電石生產中爐門損壞的原因分析

　　電石爐爐門是出產品時的重要通道，爐門長期受到氧化、水分、硅鐵等侵蝕。在電石流出時爐門要承受電石液中的CaO、FeO、MgO等堿金屬的化學侵蝕，出爐后期電石爐內壓力較小時，爐門下部有空氣進入，爐門部位還會受到一定的二氧化碳氧化，如果堵眼使用了含水的炮泥還會使的氧化侵蝕加劇反應，并且爐門還會受到出爐眼機的磨檫與沖擊的破壞。所以就造成了在電石液從爐門流出時導致爐門使用的耐火材料氧化、沖刷、侵蝕、變形而損壞。

　　電石爐用耐火材料介紹

　　電石爐用耐火材料隨著爐型裝備的升級而更新換代，不過最終還是圍繞選用炭質爐襯為主，經過多年的發展到目前以有多種耐火材料的砌筑版本，從最初爐底用粘土磚→高鋁磚→預焙碳磚到現在廠家在爐底使用的高鋁磚→自焙碳磚→輕質炭塊等耐火材料，而最常見的砌筑方法是爐底選用高鋁磚→自焙碳磚爐門選用氮化硅結合碳化硅磚，爐墻高鋁磚這種砌筑方法(見圖1)，在電石爐用耐火材料的整個體系中容易出現問題的部位當屬于爐底耐火材料和爐門部位耐火材料，如能維護好爐底及爐門耐火材料的使用，整個生產壽命將得到穩定的延長。

　　電石爐爐底耐火材料損毀原因

　　①爐底硅鐵通過炭磚縫隙滲入爐底造成炭磚移位上浮形成穿底。

　　電石生產的主要原料有石灰石和炭材，而爐底生成硅鐵的原因大部分是因為石灰石中的雜質包括含有Mgo、SiO2、Fe2O3、AL2O3等造成的，當爐料在電石爐內反應生產碳化鈣的同時。

　　這些雜質的反應不僅消耗電能和炭材，而且影響操作，破壞爐底，特別是Mgo在熔融區迅速還原成金屬鎂，使熔融區成為一個強烈的高溫還原區，而此時鎂蒸氣從這個熾熱的還原區域大量逸出時，其中一部分逸出的鎂蒸汽又再次與一氧化碳反應生成了氧化鎂放出強烈高溫，使局部硬殼遭到破壞，使帶有雜質的液態電石通過炭磚縫隙侵蝕爐底,甚至使熔池損毀堵塞電石流出口。

　　實驗證明石灰中氧化鎂含量每增加1%，則功率發氣量將下降10～15L/kW·h。還有部分氧化鎂在熔融區與氮反應，生成的氮化鎂(Mg3N2)，使電石發粘，造成出爐困難，影響正常生產。

　　二氧化硅在電石爐中被炭材還原成硅，一部分在爐內生成碳化硅，沉積于爐底，造成爐底升高。一部分與鐵反應生成硅鐵，硅鐵會損壞爐壁鐵殼，出爐時會損壞嘴和電石鍋等。

　　氧化鋁在電石爐內不能全部還原成鋁，一部分混在電石里，降低了電石的質量，而大部分成為粘度很大的爐渣，沉積于爐底，使爐底升高，嚴重時，爐眼位置上移，造成電爐操作條件惡化。

　　②爐底耐火材料的砌筑與施工

　　在礦熱爐的制作施工過程中，往往有一些重要的細節在施工中被忽視，有一些看似合理但實際不可取的施工方式一直在運用。

　　現在爐底所采用的自焙炭磚材料是在原有預焙碳磚有縫砌筑的基礎上做了改進，自焙碳磚所宣傳的是無縫砌筑，但實際砌筑的工藝是在自焙炭磚之間的砌筑面上刷道細縫糊,再擠緊砌縫,在整個爐底磚面上再澆搗一層低溫冷搗糊(與自焙炭磚為同種材質) 。然后開爐時經過烘爐和生產過程中的電熱焙燒,讓其中的揮發分被除去,當溫度達到2000 ℃以上時,無定型炭逐漸轉化為石墨晶體,自焙炭磚縫近乎消失,整個爐底一體化,上面的炭素搗料也同時石墨化,與炭磚層結合在一起。當這一系列過程進行順利時,電石生產中所產生的硅鐵就無法滲透進炭磚層下而是隨電石排出外。

　　但在實際過程中, 由于烘爐階段溫度一般不能達到2000 ℃以上,低溫炭素搗料及自焙炭磚的炭素石墨化很不充分,炭磚間的縫隙仍然存在,在開爐送電時,爐料中的石灰直接與炭素搗料層接觸, 高溫下發生反應,使其被嚴重破壞, 此時形成的硅鐵就會從炭磚縫滲透到炭磚下,造成爐底拾高,而且這種夾有硅鐵的磚縫不再隨炭素的石墨化而彌合消失 。

　　總  結

　　針對電石爐爐門磚，爐底炭磚易損壞，使用壽命短的問題，鄭州駒達新材料科技有限公司通過對30多家電石生產單位的礦熱爐進行問題分析和溝通，針對這兩個疑難問題目前已有完善的解決方案，若您的爐子也有出現以上問題或電石爐爐襯材料的相關問題，可直接聯系我。

       剛玉磚由于具有優異的抗侵蝕性能、耐磨性能和高溫強度、荷重軟化溫度、蠕變等熱力學性能，被廣泛用作石油化工、化肥工業的裂解、轉化爐、冶金行業、渣油氣化爐、煤氣化爐、碳黑反應爐、紙漿廢液氣化爐和其他工業爐的內襯材料。
剛玉磚的常溫耐壓強度、常溫抗折強度以及1400℃下的高溫抗折強度。對常溫耐壓強度，骨料完全采用板狀剛玉的剛玉磚T100高達147MPa，是骨料完全采用電熔白剛玉磚T0的兩倍。同樣, 板狀剛玉磚的常溫和高溫抗折強度也明顯較高。骨料完全采用電熔白剛玉的磚強度低不但與剛玉骨料本身有關，還與磚燒后形成的陶瓷結合有關。
氧化鋁的含量大于90％、以剛玉為主晶相的耐火材料制品。很高的常溫耐壓強度(可達340MPa)。高的荷重軟化開始溫度(大于1700℃)。很好的化學穩定性,對酸性或堿性渣、金屬以及玻璃液等均有較強的抵抗能力。熱震穩定性與其組織結構有關,致密制品的耐侵蝕性能良好,但熱震穩定性較差。

       
    剛玉磚的導熱性可以理解為剛玉磚傳遞熱量的能力，導熱性通常以導熱系數來表示。熱導率表示剛玉磚在單位時間、單位溫度，單位面積所傳遞的熱量。

    剛玉磚的導熱性還與其機構和化學組成相關，具體表現為剛玉磚的晶體結構導熱性影響很大時，晶體的性質對熱導率有明顯的影響。剛玉磚的晶體越復雜，對晶格的熱輻射作用更大，熱導率變小。非同向性晶體，在沿晶體中質點密集的方向，熱導率較大。若晶體形成置換型固溶體時，出現熱散失現象，或者晶體出現空位和錯位，或者晶界熱散射現象，或者材料中雜志較多，這些元嬰都會導致晶體出現散射，導致剛玉磚熱導率下降。

    還有一種情況是，剛玉磚的小孔率高時，由于晶體的結構沒有順序，原子相互碰撞可能性變大，氣體通過更頻繁，使得剛玉磚的導熱性下降，這*是多孔材料熱導率低的基本原因。

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1.底部黏土磚段

這部分包括：煅燒罐下部黏土磚砌體、底部的預熱空氣道，相應高度的外墻砌體。

砌筑前，應仔細復查支承板表面的標高，平整度和板上各下料口的中心線、尺寸，

一般，先在支承板表面上鋪一層5?8mm厚的石棉類隔熱板，然后鋪一層0.5mm厚的薄鋼板，作為砌體的滑動層。

按照所畫的中心線及磚層線，從煅燒罐的F料口開始砌磚，接著砌其他部位砌體.煅燒罐的下料口砌體形成后，仔細檢査各組煅燒罐(包括相鄰煅燒罐)中心線是否符合要求。當砌筑有預熱空氣道的磚層時，應隨砌隨清掃，外墻的各種砌體均隨著煅燒罐的相應磚層依次砌筑，這包括黏土磚、黏土質隔熱耐火磚、紅磚等。內、外墻的砌筑都要拉線，以保持墻面平整和垂直。

2.中部硅磚段

這段是煅燒爐最重要的部位，包括煅燒罐的硅磚段、各層燃燒火道、隔墻及四周墻。它們都是用砟磚砌筑，硅磚確體外面還有黏土磚、黏土質隔熱耐火磚、紅磚組成的外墻。在黏上磚外墻中還有各種通道口。

硅磚砌體一般采用摻有水玻璃的硅質耐火泥漿砌筑。砌體磚縫的允許厚度力：煅燒罐和火道蓋板1?3mm,火道隔墻四周墻2?4mm。

2.1煅燒罐的砌筑

煅燒罐是一個中空長方形的柱形體，橫斷面很小(1660mm×360mm)，高度卻很高(有的罐高達8m)。罐體各磚層均由異型磚組成。煅燒罐砌磚時，應先干排驗縫，然后從兩端向中心砌筑。

罐體保持正確的內形是施工中的一個重要問題。砌筑過程中應嚴格控制橫斷面尺寸和各組煅燒罐、相鄰煅燒罐中心線的間距。因此，每砌1?2層磚就要檢査一次。由丁爐子生產時爐料為由上往下降落，所以砌體的表面嚴禁有與排料方向逆向的錯牙，而且順向錯牙也不應大于2mm。煅燒罐硅磚段砌完后，要檢査垂直度，其誤差不得大于4mm，一般每砌一步架應用托線板檢查。此外，還應隨時用靠尺檢查砌體表面的平整度，并使各罐體相應磚層的標高一致。

煅燒罐罐壁較薄，有的僅80mm厚。為了防止氣體竄漏，在砌筑每層火道的蓋板前，罐壁砌體內、外磚縫應用泥漿勾嚴。

煅燒罐砌磚可在罐內設置的吊架上進行。吊架由若干節鋼筋鉤(每節長1200~1500mm)組成，中間鋪設木板，借助爐子的構架，擱放橫梁，用以懸掛吊架。隨砌體上升，逐節摘鉤返跳。

2.2各層燃燒火道的砌筑

煅燒爐的燃燒火道位于煅燒罐的兩側，由異型磚組成，一般有7~8層。砌筑前，先下排驗縫，然后拉線從端向另一端砌筑。砌筑時，要經常檢查斷面尺寸，確保磚縫泥漿飽滿，并保持砌體清潔。每層火道蓋板砌筑前，應徹底清掃底面和墻面的殘存泥漿和雜物。同時，還要檢査蓋板磚下砌體上表面的平整度，采用拉線法檢査，其誤差值為：在每米長度內不得大于2mm，在全長內不得大于4mm。砌蓋板磚時，應隨砌隨清除下部擠出的泥漿，每層火道砌完后，還應檢査蓋板磚面的標高。