電弧爐爐底和堤坡共同構成了熔池。電弧爐爐底用耐火材料分為絕熱層用耐火材料、永久層用耐火材料和工作層用耐火材料。
絕熱層用耐火材料:絕熱層是爐底最下層,起作用是降低電爐的熱損失,并保證降低熔池上下鋼液的溫度差。通常是在爐殼上先鋪一層石棉板,再鋪硅藻土粉,其上面平砌一層絕熱磚。
永久層用耐火材料:永久層的作用是保證熔池的堅固性,防止漏鋼。通常永久層用Mgo為95%~96%的燒成鎂磚砌筑,鎂磚先用磨磚機修整,以保證砌磚的質量。鎂磚的耐火度可達2000℃以上,其荷重軟化開始溫度,一般鎂磚在1520~1600℃,而高純鎂磚可達1800℃。20~1000℃下鎂磚的線膨脹率一般為1.2%~1.4%,并近似呈線性。鎂磚的熱導率較高,在耐火制品中僅次于炭磚和碳化硅磚,并隨溫度的升高而降低。鎂磚的抗熱震性較差,提高鎂磚的純度可適當提高抗熱震性。鎂磚在常溫下的電熱率很低,但在高溫下如1500℃卻不可忽視,若用于電爐爐底應引起注意。普通鎂磚的燒成溫度一般在1500~1650℃,高純鎂磚的燒成溫度則高達1700~1900℃。該部位也可以采用鎂炭磚砌筑,但比較少見。
工作層用耐火材料:工作層用耐火材料直接接觸鋼水和爐渣,直接承受高溫熱負荷和熔渣的侵蝕,鋼水的沖刷、廢鋼機械撞擊以及爐內高溫下的氧化、還原操作,是熔渣滲透到爐底,降低材料的耐用性,影響其使用壽命。因此,該層耐火材料用具有:燒結性能良好,在保證燒結溫度下快速燒結并形成一定的強度和一定厚度的燒結層,足以抵抗爐料的機械沖擊。合適的膨脹性能,其膨脹和收縮既不會產生局部過大的裂紋以減少鋼水和鋼渣的侵入,也不會因為收縮產生的裂紋導致局部浮起,確保爐子能夠連續作業。較大的自然堆積密度和燒后密度,既能避免因施工和燒結而造成的密度不均,又能有較高的抗鋼水、鋼渣滲透能力。抗鋼水和鋼渣侵蝕能力強,蝕損均勻,使用壽命長。爐底熱面與心得爐底搗打料有較強的親和能力,能確保修補效果。
目前,高功率和超高功率電爐的工作層普遍采用鎂質干式搗打料施工,該材料是以高鐵高鈣合成鎂砂和電熔鎂砂作骨料,以合成鎂砂和電熔鎂砂作細粉,臨界粒度在5~6mm,以合成鎂砂中C2F(鐵酸二鈣)作助燒結合劑,不添加任何結合劑,采用多級配料而成。鎂質干式搗打料以Mgo為主晶相,Fe2O3為燒結劑,在高溫下主晶相與結合相通過晶界相互擴散并發生固溶反應,形成一些高熔點物相,這樣便在爐底表面形成一層硬殼—燒結層。在燒結過程中,Fe2O3與有利CaO(f-CaO)反應形成2CaO·Fe2O3(熔點1436℃),而原料中通常還含有少量的SiO2和AL2O3 等雜質:SiO2與f-CaO反應生產C2S和C3S:Fe2O3和AL2O3同f-CaO反應生產C4AF(熔點1415℃)和C2F。這兩種物相相熔點低,對干式搗打料起促進燒結作用。當熔池燒結時,含C2F和C4AF的混合料能發揮燒結作用并盡早地形成陶瓷結合。隨通電時間延長,溫度越來越高,硬殼也越來越厚,當燒結層達到一定厚度時爐底爐坡便能具有很高的強度,較好的防滲透能力,抗侵蝕和抗沖刷能力。鎂質干式搗打料通過強度搗打施工,保證施工后的密度,能夠在適當的溫度下燒結成結實的整體,其壽命比以前的大結和砌磚方法要提高幾倍。一般情況下使用干式搗打料一次性壽命可達到300爐以上,通過熱修補可延長到500~600爐,不但減少了停爐次數,而且噸鋼耐火材料消耗明顯降低。
通過現場的使用情況發現鎂鈣鐵干式爐襯的侵蝕速度慢,可補性強,可明顯減輕修補砌、拆爐襯的勞動強度,直接提高了鋼廠的經濟效益,降低了成本:同時減少了換爐殼時間,加快了生產節奏,提高了電爐的作業率。