礦(kuang)棉生產(chan)中(zhong)保(bao)溫電(dian)弧爐(lu)是生產(chan)的關鍵設(she)備，爐(lu)內(nei)采用(yong)電(dian)極加(jia)熱(re)，爐(lu)襯內(nei)側承(cheng)載(zai)高溫渣(zha)液，因(yin)每(mei)次高溫熔液出爐(lu)后，爐(lu)(lu)(lu)壁溫(wen)度急聚下降(jiang)，導致(zhi)爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料承受(shou)(shou)溫(wen)度驟冷、驟熱的熱沖擊，還要承受(shou)(shou)熔(rong)渣的化學侵(qin)蝕、液(ye)位下降(jiang)過程中(zhong)與空氣接觸的氧化腐蝕。因(yin)此對爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料選材(cai)(cai)(cai)(cai)要求(qiu)十分苛刻，同時(shi)還要考慮爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)材(cai)(cai)(cai)(cai)料的成本控制。目前礦棉生(sheng)產用電爐(lu)(lu)(lu)爐(lu)(lu)(lu)襯(chen)材(cai)(cai)(cai)(cai)料主(zhu)要為(wei)鎂鉻尖晶(jing)石(shi)磚、高(gao)鋁磚、冷搗糊、剛玉磚等耐火材(cai)料，但在生產過程中以(yi)上耐火材(cai)料均不(bu)能滿足(zu)使用要求，使用壽命(ming)不(bu)超3個(ge)月(yue)，導致生產(chan)線不能達產(chan)，無(wu)法滿足生產(chan)要(yao)求。
1.1 保溫(wen)電弧(hu)爐內襯用耐火(huo)材料使用情況(kuang)
（1）采用鎂鉻尖晶石磚砌筑(zhu)爐(lu)墻，高(gao)鋁磚砌筑(zhu)爐(lu)底(di)，此方案生(sheng)產10天，爐墻全蝕(shi)損，爐底部(bu)分(fen)蝕(shi)損。
（2）采(cai)用剛(gang)玉磚砌(qi)筑(zhu)爐(lu)墻(qiang)，預焙碳磚砌(qi)筑(zhu)爐(lu)底，此方(fang)案生產使用8天，爐(lu)墻全(quan)蝕(shi)損，爐(lu)底完好。
（3）采用高(gao)鋁磚砌(qi)筑爐墻，預焙碳磚砌(qi)筑爐底，此(ci)方案生產使用40天(tian)，爐墻部分(fen)蝕損，爐底(di)完(wan)好。
（4）采用冷(leng)搗糊筑(zhu)爐墻，預焙(bei)碳磚(zhuan)砌筑(zhu)爐底，此方案生(sheng)產(chan)使用30天，爐(lu)(lu)(lu)墻(qiang)全(quan)蝕損(sun)，爐(lu)(lu)(lu)底(di)完(wan)好(hao)。采(cai)用預焙碳磚砌(qi)筑爐(lu)(lu)(lu)墻(qiang)、爐(lu)(lu)(lu)底(di)，此方案生產使用90天，爐(lu)墻(qiang)上部全氧化(hua)，爐(lu)底完好。
1.2 探討發現
保溫電弧爐熱熔渣(zha)經調質后熔渣(zha)為酸性(xing)熔渣(zha)，酸度系(xi)數1.7-1.8。爐墻(qiang)耐火材料經酸性熔(rong)渣沖刷，導致使用壽命(ming)十分有限，熱熔(rong)渣中CaO-SiO2含量占比70%。爐(lu)墻耐(nai)火材(cai)料(liao)在熔(rong)(rong)渣(zha)出(chu)渣(zha)時液位(wei)降低(di)導致爐(lu)墻與空氣(qi)接觸(chu)使耐(nai)材(cai)氧化嚴重。爐(lu)底(di)因(yin)熔(rong)(rong)渣(zha)未全部(bu)倒出(chu)形成保護層且溫度穩定，采用(yong)預焙(bei)碳磚砌筑爐(lu)底(di)可行。
1.3 在高溫狀(zhuang)態下抗渣性(xing)能及抗氧(yang)化性(xing)能對(dui)比
（1）碳化硅(gui)體(ti)系：碳化硅(gui)體(ti)系在高爐鐵鉤上取得了成功的應用(yong)，抗SiO2渣及抗 CaO-SiO2 渣的侵蝕能力優(you)良(liang)，碳化硅屬于非(fei)氧(yang)化物。碳化硅體系，在高溫下(xia)反應生產SiO2，SiO2在材(cai)料表面形(xing)成(cheng)釉(you)質層，堵塞氣孔，避免了碳化(hua)(hua)硅進(jin)(jin)一步氧(yang)化(hua)(hua)反(fan)應，此材(cai)質抗氧(yang)化(hua)(hua)能(neng)力(li)優良。但在抗保溫電弧(hu)爐渣(zha)侵蝕(shi)實驗中，沒(mei)(mei)有(you)體現(xian)出很好(hao)的抗侵蝕(shi)能(neng)力(li)，在材(cai)料與渣(zha)液界面沒(mei)(mei)有(you)形(xing)成(cheng)保護層，碳化(hua)(hua)硅被渣(zha)侵蝕(shi)后進(jin)(jin)一步深入氧(yang)化(hua)(hua)造成(cheng)材(cai)料結構的破(po)壞，同時抗渣(zha)侵蝕(shi)能(neng)力(li)降低。
從實驗結(jie)果可(ke)以(yi)看出，該材質(zhi)沒有與渣(zha)接觸(chu)的(de)(de)部位表面形成了明現的(de)(de)釉層，但材料與渣(zha)液(ye)接觸(chu)部位由于(yu)碳化(hua)硅(gui)氧化(hua)生(sheng)成的(de)(de)二(er)氧化(hua)硅(gui)與渣(zha)反應，坩(gan)堝內壁沒有得到很好的(de)(de)保護(hu)，被渣(zha)液(ye)侵蝕出溝槽。
（2）鎂(mei)鋁尖(jian)(jian)晶(jing)石(shi)體(ti)系：鎂(mei)鋁尖(jian)(jian)晶(jing)石(shi)是(shi)一種人工合(he)成的(de)高級耐火(huo)材料，鎂(mei)鋁尖(jian)(jian)晶(jing)石(shi)的(de)晶(jing)體(ti)結構是(shi)AL-O與Mg-O 之間(jian)有(you)很強的(de)(de)離(li)子鍵結(jie)合(he)，使(shi)(shi)鎂鋁(lv)尖(jian)晶石內(nei)部結(jie)構均(jun)衡且牢固(gu)，這種(zhong)結(jie)構特點使(shi)(shi)鎂鋁(lv)尖(jian)晶石有(you)優良的(de)(de)耐熱振性(xing)和抗(kang)渣性(xing)，在氧化和還原條件(jian)下有(you)良好(hao)的(de)(de)穩定性(xing)。其較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)耐火(huo)性(xing)和較(jiao)(jiao)低的(de)(de)膨脹(zhang)系(xi)數廣大的(de)(de)用于中(zhong)頻爐(lu)。根據實驗情(qing)況觀察，坩堝滲(shen)透較(jiao)(jiao)為嚴重，使(shi)(shi)其結(jie)構遭(zao)到破壞，該材質為堿性(xing)材料，在高(gao)溫下與酸性(xing)熔渣反應，因此不適合(he)作為保溫電弧爐(lu)熱熔渣耐火(huo)材料。
（3）預焙(bei)碳(tan)磚體系：預焙(bei)碳(tan)磚是一(yi)種以無煙煤為(wei)原(yuan)料(liao)，并加入一(yi)定(ding)比例的(de)冶(ye)金(jin)(jin)焦與(yu)石墨碎(sui)，壓制焙(bei)燒而成的(de)耐火材(cai)料(liao)，此材(cai)料(liao)耐火度高(gao)、抗渣(zha)沖刷能力優良、導熱能力優良、膨脹(zhang)系數小，廣(guang)泛應用(yong)于鐵合金(jin)(jin)爐爐襯材(cai)料(liao)。根據實驗情況觀(guan)察，坩堝氧(yang)化侵蝕嚴重，導致(zhi)其結構變化，碳(tan)與(yu)氧(yang)產生(sheng)氧(yang)化反應，使(shi)碳(tan)磚抗氧(yang)化強度降低，渣(zha)液(ye)與(yu)該(gai)材(cai)質(zhi)接(jie)觸界面沒(mei)有(you)形成保護層，坩堝內壁渣(zha)液(ye)液(ye)面以上被氧(yang)化侵蝕嚴重，渣(zha)液(ye)液(ye)面以下完好無損；
（4） 氮(dan)化(hua)碳(tan)化(hua)硅體系：氮(dan)化(hua)碳(tan)化(hua)硅是(shi)指用(yong)SiC和 Si 為(wei)原料，經氮(dan)化燒成的耐火制品(pin)，該材質(zhi)具有良好的耐侵(qin)蝕性(xing)、抗(kang)熔(rong)融冰晶石潤濕性(xing)、抗(kang)氧(yang)化性(xing)、耐磨(mo)性(xing)、高(gao)導(dao)熱性(xing)、抗(kang)熱震(zhen)性(xing)和(he)極低(di)的電導(dao)率，其(qi)主要用作高(gao)爐下部(bu)爐身內襯，比使用傳統(tong)耐火材料壽命提(ti)高(gao)一倍以上。
根據實(shi)驗情況觀察，坩堝內壁只有淺淺的基質被侵蝕，渣(zha)液沒有繼續向內部深(shen)(shen)處擴展，侵蝕深(shen)(shen)度約為1mm，抗(kang)渣侵蝕效果(guo)良好。同時(shi)該材質經高溫沖擊，與空氣接觸(chu)結(jie)構未發生(sheng)變(bian)化(hua)，表明其耐高溫抗(kang)氧化(hua)性能(neng)優良。
通(tong)過(guo)上(shang)述多組實(shi)驗對(dui)比表(biao)明，抗渣侵蝕性能上(shang)氮化硅(gui)磚 > 預焙碳磚 > 碳化硅 > 鎂鋁尖晶石，耐高溫抗氧化性能(neng)上氮化碳化硅磚 > 碳(tan)化(hua)硅 > 預焙碳(tan)(tan)磚。由于氮化碳(tan)(tan)化硅材料價格較為(wei)昂貴最終(zhong)選用了氮化碳(tan)(tan)化硅材質(zhi)和預焙碳(tan)(tan)磚并用，進行保溫爐爐襯(chen)砌(qi)筑。