浇注料预制炉盖砖在金属熔融炉中的使用结论

传统的冶炼电炉炉盖要用约30种异型砖约2900块电炉顶耐火砖砌筑而成，存在施工难度大、砌筑 时长、变形严重、热稳定性差、能耗大等不足之处，针对传统的电炉盖砌筑高铝砖已不能满足高功率、超高功率电炉的生产应用，成为制约生产的“瓶颈”。现改用以高铝质AL2O3为主原料的致密度高、抗热震性强、耐侵蚀性好的浇注型电炉盖预制砖。按照每个电炉盖的大小、厚薄和形状，将炉盖用高铝质浇注料，以浇注养护和烘烤好之后再运到现场直接安装使用。实践证明这种依照炉盖的总体尺寸和形状，采用耐火浇注料以浇注方式做成的预制块，不仅容易安装，而且整体性好，快捷高效。

一:炉盖预制砖的热应力分布

电炉生产工艺中，从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期炉料的熔化达3/4以 上，炉内热量已不能被炉料遮蔽，此时炉内的电弧高温区已连成一片，炉盖完全暴露在炽热的金属熔液面前，承受着最大的热冲击，炉盖和炉墙的损坏大多发生在这一阶段。因此本次分析截取熔化末期阶段作为分析时段，且假定此时温度载荷为稳态。

炉盖与金属熔液不直接接触，在熔化末期金属熔液产生的热量通过辐射的方式传递给炉盖内壁；外壁及暴露在空气中，主要通过与空气的自然对流换热传递热量，因此炉盖的热分析温度载荷及边界条件主要涉及热辐射和对流换热。分析过程中将炉盖内壁的热辐射效应等效成为1750℃的温度载荷，施加在整个炉盖内壁；炉盖与空气的自然对流，取空气的温度为25℃，与空气的对流换热系数按l0-3/(ts K )数值设定，最终从热分析仪可以看出，耐火砖砌筑电炉盖与浇注料预制电炉盖的温度等值，用耐火砖砌筑电炉盖与浇铸炉盖预制块电炉盖的温度场变化较小，且最高温度都分布在炉盖内壁离金属熔液较近的部位，最低温度分布在中心盖与空气对流换热的部位。

从热分析仪可以看出，炉盖最大热应力均分布在与金属熔液垂直线的中心区内，壁边缘或加 料孔内壁边缘以及炉盖底部边缘处，最小应力均分布在中心盖顶部，其热应力压强平均水平均为3.5MPa左右，远远低于AL2O3，材料的屈服应力，满足使用要求。因此采用浇铸预制块炉盖的方案是可行的，并且能大大节省安装时间和降低劳动强度。

二：炉盖预制砖的使用结论

（1）采用浇注料预制块炉盖与耐火砖砌筑炉盖时的热应力水平相差不大，但前者节省了成 本，安装效率高。

（2）浇注料预制块制作的炉盖，还需要注意着几点，在目前的实验中采用了与高铝砖同等材质的高铝浇注料，但是在使用中发现高铝浇注料制作的炉盖，在抗金属熔液溅渣侵蚀方面、炉盖热震稳定性方面、及抵抗烟气中CO侵蚀方面的能力比较欠缺。

（3）浇注料预制炉盖在电炉生产中的使用，充分的说明了在同等热应力分布下，使用成本要比采用高铝砖砌筑的低，并且在未来的开发应用中，可以采用高档材质浇注料制作电炉炉盖砖。