案例：提高40T电弧炉炉衬耐火材料使用寿命的改进实践 / 开普饭

唐钢重机装备公司采用三位一体的炼钢生产线，即40tEBT+45tLF炉+45tVOD炉。由于电弧炉功率大，炉内温度高，进炉料为冷料，炉衬经常处于高温、熔渣侵蚀和急冷急热条件下，工作条件相当恶劣。在因素的影响下，比如生产节奏不确定、夜班非连续躲峰生产，造成炉体急冷急热变化频繁，炉龄降至35~38炉的低水平。另外，电弧炉出钢口、炉底、炉顶电极预制块寿命偏低，导致与炉墙寿命周期不匹配，不能同步更换的一系列问题。通过对电弧炉各项耐火材料综合分析，逐项改进，炉役提高到平均73炉。

电弧炉耐火材料损毁分析

电弧炉各部位耐火材料因工作条件不同，损毁主要原因也不相同。

渣线部位由于长时间经受高温钢液、炉渣的浸泡、冲刷，受到炉渣的物理渗透和化学侵蚀非常严重。炉墙各部分温度分布极不均匀，2#“热点”区域除承受高温、熔渣和钢液的侵蚀、装废钢时的机械冲击磨损外，还受到电极弧光的高温辐射，工作环境极为恶劣，侵蚀速度快，在该区域的渣线附近损毁更为严重，炉役后期易出现炉墙“红热”和穿漏现象，造成被动停炉。炉盖承受高温弧光的辐射和熔渣侵蚀导致损毁。炉底损毁的主要原因是高温钢液、熔渣的化学侵蚀和装料时的机械冲击。

提高电弧炉炉衬寿命的措施

2.1设计改进

(1)电极孔中心位置生产实践中我们发现：2#电极侧炉墙消耗明显比1#、3#电极侧炉墙偏快。根据多次炉役终期残砖测量，2#电极侧炉墙渣线砖残存20~50mm时，1#、3#电极侧炉墙渣线砖残存尚有180~220mm。根据此种情况，我们向电极预制块厂家提出改进要求：将1#、2#、3#电极孔中心整体向1#、3#侧偏移50mm(如图1)。经过使用验证，炉墙侵蚀速度基本达到同步，因2#电极侧炉墙侵蚀过快降低炉龄现象得到彻底解决。

图1 改进后电极孔中心位置及预制块裂纹示意图

(2)炉顶电极预制块厚度在使用炉顶电极预制块的过程中，当边缘厚度由400mm消耗到300mm时，出现电极圆孔边缘与预制块边缘最短距离处裂纹(如图1所示裂纹位置)，并逐渐出现裂纹处开口及上下错位现象。在随后的使用过程中，开口处火焰外溢严重，消耗明显加快。当预制块边缘最薄厚度消耗到180~220mm时，由于存在电极孔侵蚀扩大严重，出现裂纹延展而坍塌的风险，被迫进行更换。

考虑到预制块残存厚度过大，以及裂纹处开口错位造成的电极孔侵蚀扩展严重等问题，我们与供货厂家再次联系，要求将预制块的制作厚度整体减少50mm。经生产中使用，当预制块边缘最薄厚度消耗到100mm时，尚未出现开口错位状裂纹，电极孔侵蚀速度也明显降低，最终平均使用寿命由92炉提高到115炉，炉顶预制块单重由4.88t减少到3.91t，减重0.97t。吨钢液消耗由9.65元/t减少到6.77元/t。由于开口错位状裂纹造成的电极卡头烘烤及热量损失得到控制。

(3)出钢口袖砖改进前，出钢口袖砖组合尺寸如图2，由下到上尺寸分别为：150mm×5mm+60mm×1mm。在出钢口使用过程中，上部60mm袖砖随炉底打结料的冲刷、侵蚀很快脱落，150mm袖砖也在炉龄达到22炉左右时出现脱落现象，当顶层150mm袖砖脱落时，钢液对出钢口周边耐火材料及剩余部分的袖砖冲刷明显加速，出钢口堵塞难度加大，在炉龄达到30~32炉左右时被迫进行更换。在炉龄达到70炉以上时，需要两次更换出钢口，吨钢消耗显著增加。