平炉熔炼室的耐火材料应用

　　平炉的熔炼室是其核心部位，主要包括熔池、炉墙和炉顶等结构，正常工作温度在1700℃左右，而在吹氧操作过程中，温度可能会超过1750℃。熔炼室的炉衬在炼钢过程中需要承受高温、温度的剧烈波动、熔渣的侵蚀、钢水的冲刷以及装料时的机械冲击和炉料的碰撞等复杂工况，工作环境极为恶劣。

　　熔池由炉底和堤坡构成，其工作温度大约为1600℃。该区域的耐火材料需要应对温度变化、机械冲击和化学侵蚀等多重考验，尤其是渣线区，损毁速度较快，是整个熔池的薄弱环节。熔池砌体的厚度会根据平炉的吨位和装料量的不同而有所变化，通常在560～1040mm之间。炉底采用复合结构，在炉壳钢板上先铺设一层石棉板，然后干砌粘土砖，最后砌筑镁砖。砌筑时，底层平砌，上面两层采用侧砌或竖砌的方式，且最上层的砌筑方向需与出铁口中心线一致，以防止出钢时被冲毁。自1985年起，炉底结构得到改进，在侧砌镁砖时加入一层200mm厚的镁砂打结层。

　　在装料之前，镁砂层需经过烧结，形成致密的整体衬，以阻止钢水和熔渣的渗透，降低侵蚀风险。该层曾使用过冶金镁砂、高镁合成砂和高铁合成砂等材料，主要通过生成低熔点物质作为结合相来促进炉底打结层的烧结，不过这种材料并不适合用于吹氧强化冶炼。对于氧气炼钢平炉，通常采用电熔皮砂和重烧镁砂配制的高密度镁砂混合物来构建炉底工作层，且不添加矿化剂，直接冷铺后炼制而成，平均使用寿命可达60次，相比合成镁砂炉底提高了1倍，比冶金镁砂炉底提高了2倍。每次出钢后，渣线区和炉底局部易损毁的部分需要使用镁砂干料进行喷补或人工投补。

　　炉墙是指熔炼室炉门以上的砖砌部分，与堤坡和炉顶相连，工作温度约为1700℃。炉墙分为端墙、前墙和后墙，全部采用镁砖干砌，砖缝控制在2mm以内，并夹入0.5mm厚的薄铁片，这样在高温条件下，砖块能够烧结成一个整体。

　　前墙垛在装料过程中经常受到装料机的碰撞和机械磨损，同时还要承受温度的急剧变化，因此使用寿命相对较短，需要进行日常维护。在平炉小修时，前墙垛需要全部更换重砌，后墙也需要进行局部修补。根据平炉的容量不同，前墙会设置3～5个炉门，用于装料、兑铁水和补炉等操作。

　　炉顶的主要功能是将火焰的热量尽可能多地反射到熔池中，并控制燃烧气体的流动方向。其结构为拱形吊挂式砌体，工作温度通常在1700℃以上，吹氧时温度可达到1750℃左右。在出钢后以及装冷料、补炉期间，炉顶温度会显著下降。因此，炉顶不仅要承受高温和温度骤变的影响，还要受到飞溅的熔渣和钢水的化学侵蚀、高温气流的冲刷等作用，容易发生熔蚀和剥落，是熔炼室衬体的薄弱环节。炉顶的整个使用周期称为一个炉役，通常以炼钢次数来衡量平炉的寿命。

　　目前，大多数平炉炉顶采用镁铬砖或方镁石尖晶石砖进行砌筑。中国在20世纪50年代末期，根据镁质和高铝质原料的特性，创新性地开发了平炉炉顶用镁铝砖，显著提高了平炉的使用寿命。然而，随着平炉冶炼新工艺的不断发展，镁铝砖已无法满足新的要求。为此，又开发了中档镁铝砖(电熔镁砂，MgO含量95%)和镁铝铬砖，取得了较好的使用效果。