在中低碳铬铁合金电炉炉底上应用新型耐火材料镁质捣打料替代镁砖，解决了炉底损坏较快的难题，使中低碳铬铁电炉炉衬寿命较以前提高2.5倍左右。但由于炉墙及出铁口仍采用镁砖砌筑，其损坏速度远大于炉底，从而严重制约了炉衬寿命的进一步提高。
中钢集团吉林铁合金股份有限公司三分厂有3.5MVA敞VI式精炼电炉309#、310#两台，采用硅铬热装法生产中低碳铬铁。用捣打料替代镁砖制作炉底始于2000年下半年，炉墙及出铁口流槽仍采用M-标准镁砖砌筑。
其炉衬损坏的主要因素
一、炉衬的侵蚀机理
1.1物理作用
包括机械冲刷及熔损和铁水的渗透。在强大弧光和电磁搅拌作用下，熔池内的炉渣和铁水剧烈运动，不停地对四周炉墙和出铁口镁砖及炉底冲刷，从而使其损毁。同时，靠近电弧高温区的电极小面炉墙衬砖，在工作温度超过其自身耐火度后，就会发生熔蚀，且中低碳铬铁电炉为间断式生产，炉衬炉墙上部和出铁口镁砖由于受急冷急热作用，在其内部产生的热应力超过其结构强度时，就会产生剥落和崩裂，造成局部损坏。
用于砌炉所用烧结镁砖的主要矿物组成为主晶相方镁石和基质相镁橄榄石。高温铁水沿镁砖基质相的软化带渗透扩散，基质相被渗进的铁水排斥上浮而入渣，同时渗透进的铁水也破坏了主晶相方镁石的网状结构使其离解上浮，由于出铁口全部为镁砖砌筑，始终与铁水接触，故此种损坏对出铁口最严重，尤其在炉衬后期
1.2化学作用
原料带入的水分，会使镁砖发生水化作用，反应如下：
MgO+H2O=Mg(OH)2(1)
此反应为放热反应，并伴随着77％的体积膨胀，从而使镁砖粉化。
合金中的Si、C在高温下会还原镁砖中的MgO，而使其损失，反应如下：
MgO+Si＝Mg+SiO2(2)
MgO+C=Mg+CO(3)
在中低碳铬铁冶炼过程中，炉渣碱度是随着炉料的熔化而由低到高变化的。熔炼初期，由于是硅铬热装生产，炉内温度较高，铬矿首先与液体硅铬合金发生反应(放热反应)，方程式如下：
FeCr204+2[Si]CrSi=FeCr2+2SiO2(4)
二、影响炉衬损坏的其它因素
2.1硅铬热装对生产的影响
液体硅铬温度高、流动性好，倒入炉内后，立即同炉内残余的液体和四周炉料发生剧烈反应，波动较大，对炉衬产生严重的物理化学侵蚀，其倒入时，可直接对炉底及炉墙冲刷侵蚀。从这几年的生产可知，其对B相后炉墙和两侧出铁口里侧衬砖侵蚀最为严重，多次漏炉事故也发生在此部位。
2.2操作工艺的影响
（1）布料不均
309#,31O#炉每台电炉有四个加料管，其中第一、第二两个料管对应两个大面，第三、第四两个料管对应A相、C相两根电极小面，前大面用于加回炉铁等，故常造成布料不均，B相电极后经常缺料，使此处衬砖缺少炉料保护，与低碱度渣初渣接触时间长，且弧光裸露，炉内热量向B相电极方向偏移，致使该处衬砖侵蚀加剧。
（2）炉渣碱度不稳定
该公司三分厂两台电炉所用白灰有本公司白灰窑生产的，也有外购的，质量不稳定，调整频繁，波动非常大，给炉渣碱度的控制带来了较大的难度。碱度过低，炉墙侵蚀加剧；碱度过高，炉底热负荷加大，炉底侵蚀快。
（3）炉眼倒换不及时
炉眼的倒换对中低碳铬铁的生产至关重要，换眼不及时会使炉底出现斜坡，铁液向一侧集中，不但加快炉底侵蚀，而且也加剧了对出铁口衬砖的侵蚀。
（4）炉衬材质的影响
镁砖虽具有耐火度及荷重软化温度高、耐碱性炉渣侵蚀等优点，但其热膨胀系数大，耐急冷急热性差。而中低碳铬铁电炉间断式生产的作业方式，决定了不可避免的温度差，使衬砖承受急冷急热的温度变化，必然要产生裂纹，给液态金属、炉渣侵入提供了条件，使炉衬损坏。
三、炉衬的维护及取得效果
3.1炉壳的改造
将309#、310#炉两台电炉的炉壳直径分别由原来的5.2m、5.0m增大至5.5m、5.4m，这样不但使炉墙的砌筑厚度增加，而且还扩大了炉膛，利于炉渣或半熔体炉料形成假炉墙，阻止炉衬直接接触铁水及炉渣。同时在薄弱的B相电极后炉壳，打上以B相为中心点，左右延伸弧长各为2m、厚200mm、高1.5m的局部“背包”，内用捣打料填充，使其耐侵蚀性进一步增强。
3.2出铁口的改造
根据出铁口内侧衬砖随着炉底下移、流铁及热装硅铬合金的冲刷侵蚀，衬砖损坏较严重，特别是出铁口拐角及下颌处，曾出现多次烧穿事故的特点，将出铁口内口径向左右两侧各扩200mm，外口径保持不变，从而使出铁口与炉壳连接的角度变缓，同时也增加了出铁口衬砖的砌筑厚度，提高了其耐侵蚀性。
3.3炉底捣制的革新，增加了炉底镁质捣打料厚度
(1)炉底先铺10mm厚石棉板一层，上面平铺100mm粘土粒，做为弹性层。弹性层上平铺一层粘土砖，其上两侧砌两层镁砖，做为永久层。
(2)开始捣打散打料。每次在炉底平铺7t，用平板振动器均匀打实，体积密度达2.7～2.8g／cm3。每次打完用钉耙进行麻面处理后，再进行下一层捣制。
(3)炉底捣打1150mm(10层侧砌镁砖厚)，侧砌第一层炉墙，再平铺3t散打料，均匀打实，再侧砌第二层至第五层炉墙，之后呈阶梯状顺减砌筑至结束。同时，炉壳与炉墙间弹性层用散打料填充。这样炉底捣打料总厚度为1200mm，增强了炉底的耐侵蚀性。
3.4烘炉的革新
选择合理的供电制度，保证足够的烘炉时间，降低烘炉功率的上升速度，使烘炉温度均匀上升，以保证炉衬进行充分的水分蒸发和烧结(炉底捣打料需在熔池温度达1600℃，3h以上方能烧结)。
3.5控制合适的炉渣碱度
合适的炉渣碱度，不仅对炉内还原反应的顺利进行非常重要，而且对延长炉衬寿命也很重要。通过这几年炉底使用捣打料的生产实践，该公司三分厂两台电炉结合自身特点，将炉渣碱度由原来的1.8—1.9调至1.7—1.8，这样既满足了生产需要，又保证了炉底与炉墙侵蚀速度基本一致；同时及时推料，使布料均匀，防止初渣直接与衬砖接触。
3.6准确掌握炉眼倒换时间
每天对炉底至少监测一次，及时掌握炉底变化情况。发现两侧出铁口液体深度相差较大时，立即倒换炉眼，保持炉底水平；同时保持炉底留铁深度100mm左右，避免电极弧光及热装硅铬直接冲击炉底。
3.7及时修补炉墙
由于炉底下降速度相对较慢，炉墙的维护就显得至关重要。每班设专人在出炉后对四周炉墙进行观察，并用白灰和废镁砖修补薄弱处，侵蚀严重的地方用补炉机修补。
3.8精心维护，减少热停
电炉的热停，特别是在熔炼后期，势必造成炉渣、铁水长时间接触四周炉墙，加剧熔蚀作用。同时如热停时间较长，也会使衬砖剥落或崩裂，更易被侵蚀。
3.9保证人炉原料质量
该公司三分厂于2003年建立了铬矿干燥设备，对铬矿进行干燥后人炉，铬矿的含水量从原来的12％以上降至5％以内。同时建立稳定的白灰供应渠道，严把质量关，保证了白灰的人炉质量。
经过维护后，该公司三分厂309#炉、310#炉两台电炉炉衬寿命平均达到180天，平均生产运行2040炉／衬(其中309#炉最长炉衬寿命在2005年高达233天，生产运行2500炉；310#炉最长炉衬寿命在2003年高达212天，生产运行2350炉)；每天平均超产4.468t；单位电耗比原计划下降89kWh／t；耐火材料消耗比原计划下降3.7倍，同时降低了劳动强度，综合经济效益相当可观。（榕霖）


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。