近年來，隨著鑄造生產(chǎn)水平的提高，沖天爐開始向“大型化、熱風(fēng)水冷無爐襯、連續(xù)出鐵”的方向發(fā)展。而采用熱風(fēng)技術(shù)的沖天爐，其內(nèi)部耐火材料的侵蝕遠(yuǎn)比冷風(fēng)爐更為嚴(yán)重，同時(shí)想要實(shí)現(xiàn)連續(xù)出鐵即增加沖天爐爐齡，選用合適的耐火材料變得尤為重要。根據(jù)沖天爐不同部位的溫度及使用要求，選擇性能優(yōu)異的耐火材料，可以有效減少侵蝕，延長使用壽命，對實(shí)現(xiàn)沖天爐的長爐齡和熔化狀況的穩(wěn)定都有重要的意義。本文對 EC&S 沖天爐用耐火材料的性能和成分等做了詳細(xì)介紹，并總結(jié)該沖天爐的筑爐流程。
1：EC&S沖天爐爐體結(jié)構(gòu)
下圖為 EC&S 沖天爐爐體結(jié)構(gòu)示意圖，爐體由爐殼（分為熔化帶和預(yù)熱帶兩部分）、爐缸、出鐵口、分渣器、流槽、引風(fēng)環(huán)等組成。熔化帶爐殼采用無爐襯設(shè)計(jì)，爐殼采用 AIXI X-1050 型鋼，熔化過程中外加循環(huán)水冷卻爐殼，這是由于熔化帶工作溫度高，受鐵水沖刷和侵蝕嚴(yán)重，若在該部位增加耐火材料，其侵蝕速度會非�？�，無法保證沖天爐的長爐齡設(shè)計(jì)，同時(shí)熔化帶的爐徑會隨著熔化時(shí)間的延長而變大，造成熔化狀態(tài)的不穩(wěn)定。除熔化帶爐殼外，EC&S 沖天爐爐體其余部位均有耐火材料。根據(jù)各部位的工作溫度及要求，選擇合適的耐火材料，可有效提高使用壽命，降低成本。
2：引風(fēng)環(huán)耐火材料
引風(fēng)環(huán)是沖天爐上部圍繞爐體的環(huán)形管道， 作用是將沖天爐爐氣引出并導(dǎo)向燃燒室，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。引風(fēng)環(huán)內(nèi)耐火材料應(yīng)具有隔熱保溫的作用，同時(shí)要保護(hù)爐體不受損傷。熱風(fēng)沖天爐用噴涂料常采用以粘土熟料或高鋁礬土熟料為骨料，以水玻璃等為結(jié)合劑的耐火材料。EC&S 沖天爐引風(fēng)環(huán)內(nèi)部使用噴涂料，具有回彈量小噴補(bǔ)性能優(yōu)異的特點(diǎn)，其成分組成為 Al2O3:48.0%；SiO2:41.4%；CaO:6.0%；Fe2O3: 1.8%；Na2O+K2O：1.8%。其中 Na2O+K2O 以 R2O·nSiO2·mH2O 形式存在（R2O 表示堿金屬），俗稱水玻璃。水玻璃溶于水中會水解形成溶膠，溶膠具有良好的膠結(jié)性能。噴涂料采用機(jī)械噴射方法施工，加入適量的水玻璃，有利于提高材料的施工性能。
3：預(yù)熱帶耐火材料
預(yù)熱帶位于熔化帶以上，引風(fēng)環(huán)以下，工作溫度范圍較寬，在 650～1100℃之間。預(yù)熱帶要承受鐵料從爐頂?shù)袈鋷淼臋C(jī)械沖擊和熔化過程中爐料下降導(dǎo)致的磨損，同時(shí)由于預(yù)熱帶工作溫度范圍寬，還需要有承受冷熱沖擊的能力。預(yù)熱帶使用低水泥莫來石基體澆注料，其主要成分組成為 Al2O3:66.1%； SiO2:27.2%。莫來石是以 3Al2O32SiO2 結(jié)晶相為主要成分的耐火原料，具有良好的高溫力學(xué)性能，以莫來石為基體的耐火材料具有高的密度和純度，同時(shí)有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和抗熱震性，低的熱膨脹率。天然莫來石較為稀少，現(xiàn)在工業(yè)用的莫來石基本為人造莫來石，采用燒結(jié)法或電熔法制得。
低水泥莫來石基體澆注料水泥含量為 3%～ 8%，且 CaO 含量僅為 2%，比同材質(zhì)普通澆注料使用溫度高，最高使用溫度可達(dá) 1700℃。
4：爐缸耐火材料
爐缸區(qū)于風(fēng)口以下，工作溫度在1350~1650℃，爐缸內(nèi)側(cè)受到鐵水及爐渣的沖刷和侵蝕，工作環(huán)境較為惡劣。爐缸由多種耐火材料共同構(gòu)成爐壁由外向內(nèi)依次是陶瓷纖維紙、高鋁磚、澆注料和噴涂料。
爐底下層使用搗打料，其成分組成為 Al2O3:59.8%；SiO2：37.8%，是一種氧化鋁基耐火材料，將其用在爐底的最下層，可以有效抵抗鐵水在爐底的滲透。爐底上層使用
搗打料，其成分組成為 Al2O3: 52%；SiO2:10%；(SiC+C):32%，它是一種添加了樹脂結(jié)合劑的 Al2O3 和(SiC+C)混合搗打耐火材料，該材料強(qiáng)度較高，化學(xué)性能穩(wěn)定，顆粒尺寸較下層材料更大，同時(shí)由于添加了SiC+C，可以有效抵抗鐵水的沖刷和侵蝕。
爐壁部分最外側(cè)耐火材料是一層1.6mm 厚的Al2O3/SiO2基的陶瓷纖維紙，具有保溫隔熱和密封的作用。陶瓷纖維紙內(nèi)側(cè)為一層高鋁磚，磚之間的縫隙填充氣硬性耐火膠泥。高鋁磚內(nèi)側(cè)為莫來石澆注料，這是一種超低水分和水泥的莫來石基澆注料，施工完成后其內(nèi)部的水分可以快速以氣體形式排出，其強(qiáng)度高，氣孔率低，體積穩(wěn)定性好。爐壁最內(nèi)側(cè)為一層噴涂料，SiC+C含量高達(dá) 45%且添加抗氧化劑，其施工性能較好，可以有效抵抗鐵水和爐渣的侵蝕。爐缸修筑完成后可以連續(xù)熔化35天。
5：出鐵口耐火材料
出鐵口位于爐缸底部，連接爐缸和分渣器。出鐵口截面積小，鐵水流速快，因此出鐵口受到鐵水的沖刷腐蝕嚴(yán)重，其壽命往往決定著爐齡的長短。出鐵口耐火材料為剛玉塑性料，是含有(SiC+C)25%的剛玉基材料，尤其適合于抗侵蝕條件苛刻的部位，具有較好的施工性能，結(jié)構(gòu)致密且氣孔率低。
6：分渣器耐火材料
分渣器位于出鐵口外側(cè)，作用是利用鐵水和爐渣的密度不同將其分離。鐵水經(jīng)擋渣板撇去浮渣后流出分渣器，而爐渣留在擋渣板的左側(cè)并從排渣口排出，這樣就實(shí)現(xiàn)了鐵渣分離。分渣器使用含（SiC+C）28%的剛玉基潮打耐火材料搗打而成，該材料結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低，具有優(yōu)異的抗渣侵蝕能力和抗氧化能力。
7：流槽耐火材料
流槽是連接分渣器和保溫電爐的部分，耐火材料使用含有 MgO4.5%的高鋁基澆注料，該材料具有較強(qiáng)的抗鐵水沖刷能力、高的冷熱強(qiáng)度和抗渣侵蝕能力。Al2O3- MgO 基的耐火材料在 1400℃ 會生產(chǎn)尖晶石，導(dǎo)致體積發(fā)生膨脹，使得組織致密化，可以有效抵抗鐵水和爐渣的滲透。