熔炼时使用的耐火材料和炉料选择

1.耐火材料

耐火材料通常制成一定形状（耐火砖），或直接用散料和水按一定比例配制成泥状，在炉内修砌成一定的尺寸、形状，通常将这层耐火材料称为炉衬。冲天炉所用的耐火材料种类很多，一般可分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。

耐火砖是最常见的熔炼用耐火材料。耐火砖有不同的形状和尺寸，以适应修砌不同形状、大小的炉膛。

在修砌耐火砖炉体时，常用耐火泥的浆料作为粘结剂构成砖缝。耐火泥也有酸性、碱性之分，即粘土质、高铝质、硅质和镁质四种。酸性耐火砖应用酸性耐火泥，以避免在高温下发生酸碱中和反应。

修砌冲天炉的炉衬时，主要应保证炉膛尺寸和风口尺寸正确，并保证炉衬耐火材料的修砌质量，减少炉衬的侵蚀。

炉衬被侵蚀的速度过快，必然会造成炉膛形状易被破坏，炉膛迅速扩大和炉内底焦高度迅速下降。炉壁被侵蚀的速度快，也会使炉渣增多，从而妨碍冲天炉的正常熔炼。

当然炉衬耐火材料侵蚀的快慢是一个复杂问题，与冲天炉的许多工艺因素有关。尽管如此，提高炉衬修砌质量仍是降低炉衬侵蚀速度的一个重要措施。

为了减少炉衬侵蚀，就要使修炉的耐火材料有较高的耐火度和抗冲刷能力。

采用耐火混合料修炉时，应选耐火度高、较纯净的耐火原料。生粘土不宜过多，应严格控制水分，修炉时要打结紧密。

有的工厂在日常修炉时采用耐火砖代替耐火混合料，这样侵蚀少，可使熔炼过程稳定，而且修炉工作量和材料成本并未显著增加。

在修炉工作中，注意修好连接前后炉的过桥和出铁口、出渣口，这对保证冲天炉正常熔炼作用很大。

过桥孔道的形状，一般小型冲天炉多使用圆形断面，中大型冲天炉多使用方形断面。过道接后炉的一端口径较小，接前炉的一端口径较大，每边斜度为1∶15～1∶20。

过桥过长，有的炉超过1.3～1.5m，维修困难，易于堵塞，有的厂家将这种长过桥改成阶梯形，图5-1所示的阶梯形过桥通道效果较好。(www.xing528.com)

图5-1 阶梯形过桥通道

冲天炉出铁口的维修也很重要，这对保证炉前工作作用很大。有的厂家用特制异形砖修出铁口，也有的用薄耐火砖（厚度为40～50mm），中间钻孔，一面锉成喇叭形，代替异形砖使用，如图5-2所示。

在冲天炉熔化过程中，高温气体和炉渣会使炉衬受到侵蚀而变薄，出现凹凸不平的现象，因此在下次开炉前，必须对其进行修补。除炉衬侵蚀严重需用耐火砖重新修砌外，一般均用耐火泥料修补。常用的修炉材料（质量分数）为：硅砂60%～70%，耐火泥30%～40%，水适量。另一种修炉材料（质量分数）为：焦炭粉65%～70%，硅砂粉10%～15%，耐火泥20%，水适量，用来修补冲天炉的前炉部分。

图5-2 出铁口砖

2.炉料

冲天炉用炉料由燃料、金属料及熔剂构成。

（1）焦炭 燃料主要采用焦炭。焦炭由焦煤干馏而成。它是炼焦厂的主要产品，其主要化学成分有固定碳、灰分、硫和水分等。焦炭的质量是影响铁液温度和成分的重要因素之一。固定碳的含量要高（质量分数不低于80%），灰分、硫分要低，而且要有一定的强度和块度。

（2）金属料金 属料包括生铁、回炉料、废钢及铁合金四种。回炉料包括废浇道、废冒口、废铸件及废铁等，要按不同牌号、成分分类堆放，要清除表面粘砂及内部砂芯，并使其破碎成一定块度。加入废钢的目的是降低铸铁的含碳量，改善其力学性能。废钢来源比较复杂，要注意其成分，清除有害金属，如含铬的废钢、铝、铅等金属。严格清除密封的容器、废旧弹壳及中空容器等，以防熔炼时产生爆炸现象。熔炼铸铁时常用到硅铁、锰铁一类的铁合金，用来调整铸铁的成分和用作孕育剂。在熔炼特种铸铁时也会用到一些其他的铁合金，如铬铁、钼铁和钒铁等。

（3）熔剂 熔剂主要是石灰石。石灰石加入炉内受热分解后，其生成物中的CaO即与焦炭中的灰分、砂粒及被侵蚀的耐火材料等熔渣化合形成有一定流动性的炉渣，以便排出炉外。石灰石中CaO的质量分数应大于50%，SiO₂和Al₂O₃的总质量分数不应超过1%～3%。氟石可以稀释炉渣，提高其流动性，但在造渣过程中会产生有害的气体氟化氢（HF），对环境造成污染，因此，应尽可能少用或不用。