高碳锰铁矿热炉炉衬根据材质导热系数的高低分为两种类型,即传统的保温型和新兴的“冷却型”。广西某公司直到2010年以前,所有高碳锰铁电炉仍然使用普通碳质炉衬,其砌筑方式和结构也未做较大的调整,结构如图1所示,属于典型的保温型矿热炉炉衬。
01.炉衬材质不具高导热性,热效率高:高碳锰铁炉筑炉材料一般为普通碳砖、电极糊、粘土耐火砖、耐火泥、石棉板或高铝砖。除碳砖外,其余材料都是热导率低或较低的材质,可确保炉内的热量+通过炉衬传导到炉壳向外散失,设计是出于提高电炉的热效率考虑。
02.出铁口流槽式砌筑是炉衬寿命的薄弱环节:常规出铁口砌筑都是在炉墙出铁口立碳砖下部加工成100mm左右的出铁沟槽,固定于出铁口流槽碳砖上。随着炉龄增长,炉底碳砖的不断侵蚀,势必造成出铁口被迫向下降低;同时出铁流槽碳砖冲刷烧损,造成出铁口靠近炉膛或炉膛内部形成空洞。
03.高碳锰铁炉衬抗渣铁侵蚀性能不强:少熔剂法冶炼高碳锰铁,偏酸性渣对炉衬耐火材料侵蚀严重;同时碳质材料高温抗氧化性差,易高温氧化脱落,寿命普遍偏短。
04.保温使热量无法外传,易造成局部过热烧穿:通过剖析发生事故的炉台可知,每相电极下面随冶炼时间推移都会形成凹坑,使炉底变薄铁水积聚,加上冶炼出铁水操作时人为挤插电极,极易造成局部热量积聚无法向外界散失而烧穿。
05.传统砌筑方式造成炉衬薄弱点多:方形碳砖与圆形炉壳相接处梭角凸出形成较大空隙,或需人工打去部分棱角,如图2中阴影部分所示。这些空隙以及碳砖之间的接缝处,都会成为炉衬的薄弱点。通常采用煮过的电极糊填充,但电极糊本身各种性能指标逊于碳砖,而且人工冲糊的质量受电极糊质量及操作影响,高碳锰铁无专门检测工具,有瑕疵时会造成铁水下渗,碳砖上浮,炉衬结构遭破坏,影响其寿命。