高碳锰铁矿热炉衬层按材料热导率的高低可分为两类,分别是传统绝热型和新兴“冷却型”。到2010年为止,所有高碳锰铁电炉均采用普通碳素炉衬,砌筑方式及结构均未做大调整,属典型的保温矿热炉衬。炉衬材料导热系数大,热效率高。高碳锰铁炉筑炉材料一般采用普通碳砖.电焊料、粘土耐火砖、耐火泥、石棉板或高铝砖。除了碳砖以外,其他材料均为低热导或低温型材料,以确保炉内热量+通过炉衬传导至炉壳,使炉体外泄,这一设计目的是提高电炉热效率。
出铁口是流槽式砌筑,衬砌寿命较差。传统的铁口砌筑是在炉墙出铁口立碳砖下部加工成约100毫米的出铁沟,用于固定出铁口流槽碳砖。随炉年龄增长,炉底碳砖的不断腐蚀,必然造成出铁口被迫下落;同时出铁流槽中的碳砖冲刷烧损,高碳锰铁价格造成出铁口接近炉膛或在炉内形成空洞。
炉衬的抗渣铁腐蚀性能较差。少熔剂法冶炼高碳锰铁,炉衬中偏酸对炉衬耐火材料的严重腐蚀;同时碳质材料高温抗氧化性能差,容易高温氧化脱落,寿命一般较短。
保温使热能不能外传,容易引起局部过热烧穿。从对炉台的剖析可以看出,随着熔炼时间的推移,各相电极下方都会形成凹坑,使炉底变薄铁水积聚,再加上冶炼出铁水操作时,各相焊条下方均有凹坑,因此熔炼过程中铁水温度较低,不能向外扩散,从而导致熔炼过程中铁水温度偏低。
传统的砌筑方式造成了薄弱点。方碳砖与圆炉外壳连接处的梭角凸起形成较大的空隙,或者需要人工打掉部分棱角,如图2的阴影部分所示。这种缝隙和碳砖之间的接缝将成为炉衬的薄弱环节。一般用电煮糊进行填充,但电焊糊自身的各项性能指标要逊于碳砖,而且人工冲浆的质量受焊条质量和操作的影响,没有专门的检测工具,有缺陷时会造成铁水下渗,高碳锰铁碳砖上浮,炉水下渗,影响其寿命。