大型錳硅合金礦熱爐爐襯的砌筑

礦熱爐是鐵合金冶煉的主要設備，隨著我國鐵合金產業的飛速發展和受對高耗能企業的宏觀調控，以及近年來礦熱爐容量大型化的發展，爐襯作為爐體的重要部分，在冶煉過程中承受高溫高熱及爐料、爐渣的機械沖刷和物理化學侵蝕。因此，合理的設計、優良的選材、精心的砌筑是延長礦熱爐壽命的關鍵。

1、爐襯的工作環境和砌爐材料的選擇

爐襯的質量直接影響爐齡的長短，爐襯應具有一定的強度和良好的絕熱性能，不僅要承受爐料、高溫爐氣、熔融鐵水的機械沖刷和爐渣的物化侵蝕，還要保證有良好的熱震穩定性，如果選材不當或砌筑質量不達標，爐襯就會加快熔化、侵蝕甚至崩裂，從而導致穿鐵漏爐，直接影響冶煉過程正常進行。

所以，爐襯的砌筑需根據各部位的溫度差異和不良因素進行耐火材料的合理選用以達到提高爐襯的綜合性能和使用壽命的目的，這是爐襯砌筑的基本原則。主要選用的材料有：石棉板、高鋁骨料、高鋁細粉、高鋁磚、炭磚、黏土磚、粗縫糊、耐火泥、澆注料、碳素膠泥等。砌筑材料標準：具有較高耐火度，一定的強度（特別是高溫強度），體積膨脹系數小，具有很高的抗熱震性；耐物理化學侵蝕性能好；保溫蓄熱性能好等；加工精度高，外形符合標準；各材料保持清潔，不得混有泥土、灰塵等雜物，防止受潮、損壞。

2、礦熱爐砌筑層次及選材

砌筑前合理設計圖紙，如圖所示。組織砌爐隊伍及工具，按要求選購各種材料。目前，大型礦熱爐爐襯的砌筑方法通常采用水冷爐壁和保溫爐襯兩種，本31.5MVA錳硅合金礦熱爐爐襯的砌筑方式采用保溫爐襯。

圖注：礦熱爐砌筑前圖紙設計

1)絕緣層。
采用絕緣效果較好的石棉板，厚度10mm，共兩層。爐墻也一樣。

2)彈性層。
在絕緣層上面鋪60～80mm厚的高鋁骨料，爐墻絕緣層與耐火磚層預留100mm寬縫隙，填充高鋁骨料，高鋁骨料粒度范圍3～12mm。

3)爐底及爐墻環炭耐火磚層。
大型礦熱爐采用不少于10層爐底，本電爐采用12層爐底，由三種不同牌號的高鋁磚砌筑，爐底耐火磚層厚度約900mm。爐墻環炭耐火磚采用雙環砌筑，每環厚度230mm，總厚度為460mm。

4)工作層-炭磚層。
爐底炭磚共三層，自下而上，各層依次為預焙炭磚，兩層半石墨炭磚，總厚度約l 200mm，爐墻環砌炭磚為半石墨炭磚，厚度為400mm。炭磚做好防氧化措施。礦熱爐爐殼厚度30mm，內徑12200mm，爐襯砌筑完工后爐膛深度3685mm，爐膛直徑10200mm。出鐵口爐眼下留鐵層厚度200mm，電爐共設2個出鐵口，出鐵口短溜槽長度l000mm，出鐵口夾角150°。爐底耐火磚第7層預埋4個測溫熱電偶（爐底中心1個，三根電極極心正下方各1個），爐墻四周預埋6個測溫熱電偶（環砌耐火磚第16層水平分布3個，分別正對三根電極，第23層水平分布3個，與第16層3個垂直錯位2m左右分布）。

整個電爐的砌筑要保證耐火材料的緊密性和爐襯整體性，足夠的彈性層可確保爐襯的熱脹冷縮性。爐底和爐墻的厚度以及均勻分布的測溫熱電偶可以減小穿鐵漏爐的幾率，提高爐襯保溫蓄熱能力，在熱停爐或負荷較大時保證爐襯的熱穩定性，確保正常冶煉。

3、爐襯砌筑

砌筑前首先對爐底進行清掃、除濕，爐底開6個小排氣孔，按照圖紙在爐殼對應位置計算并標注各層，特別是爐口位置。

1)爐底耐火磚砌筑

自下而上依次是兩層石棉板的絕緣層，起絕緣隔熱作用，在絕緣層上面鋪80mm厚度的高鋁骨料作為彈性層，在爐底彈性層搗固找平后確定爐體中心線、邊線、分磚，該31.5MVA錳硅合金礦熱爐采用12層爐底耐火磚層，砌筑順序自下而上分別為：LZ-55高鋁磚7層、LZ-65高鋁磚2層、LZ-75高鋁磚3層。磚型采用G-2型（尺寸為：345mm×150mm×75mm），砌筑方法為干砌法，磚層呈十字形交錯，每層交錯300~45。壓住磚縫。磚縫≤2mm，每層磚縫由高鋁細粉填充。爐底耐火磚層與爐墻絕緣層預留100mm寬縫隙作為彈性層并填充高鋁骨料。爐襯干砌法水分少，利于烘爐，但是填充料孔隙度大，爐襯松散，不利于保證爐襯整體性。相比較，濕砌法用耐火泥漿砌筑磚縫，利于提高爐襯整體性，但因水分過多，烘爐期間消耗熱量較多，不利于溫度的穩定。

2)爐墻耐火磚環砌

爐墻耐火磚采用保溫法砌筑，爐殼內壁鋪兩層石棉板，采用高鋁磷酸鹽耐火泥漿粘貼。預留80mm左右縫隙彈性層以高鋁骨料填充，環砌磚采用高鋁磷酸鹽火泥漿濕砌，內外兩環，選用LZ-65高鋁磚，由G-1和G-3磚型以2：1的比例為基礎砌筑配合弧度（G-1磚型尺寸：230mm×150mm×75mm；G-3磚型尺寸：230mm×150mm/135mm×75mm）)。環砌磚層共33層，當環砌磚耐火磚層達到一定高度時準備砌爐底炭磚。

3)爐底炭磚砌筑

炭磚廠家按照圖紙設計制作加工，預拼裝后做好編號，現場按編號砌筑。爐底炭磚共三層，自下而上，先平砌兩層，然后待爐墻環砌炭磚完成后再砌第三層炭磚。每層炭磚砌筑前先清理干凈，底下均勻涂上碳素膠泥，按炭磚編號先預砌，采用寬縫（50mm）砌筑方式，相鄰炭磚之間錯縫，各層炭磚錯30°~45°碼放，縫隙先用木楔頂住，待炭磚全部碼放完后再微調磚縫，后以粗縫糊填充并搗實抹平，炭磚截面尺寸為410mm×400mm，兩側各加工兩條寬60mm、深30mm的溝槽，各槽高低位置一致，以便打結粗縫糊及爐底燒結后磚縫接觸更加牢固。

4)出鐵口炭磚及爐墻炭磚環砌

出鐵口炭磚采用半石墨碳化硅磚和預焙炭塊組合磚，組合磚共四塊，各塊之間清理干凈并均勻涂抹碳素膠泥，按編號碼放砌筑，出鐵口炭磚砌筑完畢后砌筑爐墻外出鐵口短溜槽，采用LZ-65高鋁磚濕砌法。爐眼磚砌筑時需和開堵眼機調試對接良好。出鐵口炭磚兩側約750mm寬度耐火磚采用單環砌筑，約750mm×350mm×1800mm縫隙不留彈性層，采用剛玉澆注料澆注搗實。

爐底兩層炭磚砌筑完畢后要進行爐墻炭磚的環砌，爐墻炭磚鑲嵌于爐底第二層炭磚上方。砌筑方式采用無縫砌筑，砌筑前清理干凈炭磚底部并均勻涂抹碳素膠泥，然后按編號碼放。爐墻環砌炭磚與耐火磚之間留有50mm縫隙，在內側擺放環砌炭磚，縫隙先用木楔頂住，待環砌炭磚全部碼放完后以粗縫糊填充并搗實，環砌炭磚尺寸：l800mm×400mm/370mm×400mm，梯形截面保證環砌的弧度，兩個出鐵口將整個環砌分成兩段，環砌時應先在出鐵口炭磚兩側按照編號碼放兩塊炭磚，每段均由出鐵口炭磚兩側向中間砌筑，直到后中間會出現一處不規格尺寸的開口-合門，合門炭磚砌筑完畢后至此爐墻炭磚環砌結束。

5)爐底第三層炭磚砌筑

爐墻環砌炭磚完畢后砌爐底第三層炭磚，砌筑方法與前兩層一樣。此層炭磚按出鐵口中心線兩側對稱砌筑。第三層炭磚表面用粗縫糊鋪100mm厚度并找平。此層粗縫糊作用是保護炭磚在烘爐期間不被氧化。

6)爐墻上部耐火磚層砌筑

環砌耐火磚層上面平鋪高鋁澆注料與環砌炭磚找平后開始砌爐墻上部耐火磚，采用LZ-55高鋁磚，爐口法蘭下部1000mm部位采用PN40黏土磚，爐殼與砌體間隙填充彈性層高鋁骨料，爐口法蘭下部約600mm部位開始收口。高鋁磚與黏土磚磚型采用G-1、G-2、G-3、G-4搭配平砌(G-1磚型尺寸：230mm×150mm×75mm；G-2磚型尺寸：345mm×150mm×75mm；G-3磚型尺寸：230mm×150mm/135mm×75mm；G-4磚型尺寸：345mm×150mm/130mm×75mm)，砌法為濕砌法，用高鋁磷酸鹽火泥漿壓縫砌筑。

7)爐底、爐墻保護層砌筑

爐墻上部耐火磚砌筑完成后，砌筑爐底和爐墻保護層，爐底保護層為在100mm厚的粗縫糊上面平砌一層PN-40黏土磚，爐墻保護層為一層PN-40黏土磚，采用立砌+側砌，濕砌法，磚型為T-3型（230mm×114mm×65mm）。