眾所周知，砌筑硅鐵電爐爐襯的耐火材料主要有石棉板、纖維氈、輕質(zhì)磚、粘土磚、高鋁磚、耐火土、炭質(zhì)材料等。此內(nèi)襯材料要求耐高溫及高溫下具有抵抗?fàn)t內(nèi)復(fù)雜的物理、化學(xué)作用的性能。為了節(jié)能降耗，減少生產(chǎn)過(guò)程中不必要的熱損失，從爐襯結(jié)構(gòu)上要有較好的保溫效果。而炭質(zhì)材料主要有自培碳磚和預(yù)培碳?jí)K，筆者就炭質(zhì)材料的性能和使用效果間的區(qū)別，談點(diǎn)實(shí)踐體會(huì)
一：原料構(gòu)成及成型方法
硅鐵電爐使用預(yù)培碳?jí)K的主要原料是無(wú)煙煤和冶金焦，無(wú)煙煤煅燒溫度為1250 ℃。自培碳磚的主要原料是電煅無(wú)煙煤，其煅燒溫度在1700℃以上；從無(wú)煙煤的煅燒溫度來(lái)看，應(yīng)用預(yù)培碳?jí)K的無(wú)煙煤溫度相對(duì)較低，致使不定型碳轉(zhuǎn)化為石墨化程度相對(duì)較差，同時(shí)由于電煅燒煤的溫度不同，預(yù)培碳?jí)K的體積收縮相對(duì)較大，而自培碳?jí)K熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和抗渣鐵的侵蝕性能都要優(yōu)于預(yù)培碳?jí)K。自焙炭磚和焙燒炭塊的區(qū)別如表1所示。
二：炭塊的形成和加工
預(yù)培碳?jí)K擠壓成型后，要經(jīng)過(guò)一次焙燒，焙燒溫度在1250 ℃左右，其間除去煤、瀝青中的揮發(fā)物，使之形成穩(wěn)定形狀的產(chǎn)品，再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工成用戶所需的尺寸。
自培碳磚成型后，可直接砌筑在硅鐵電爐上，經(jīng)過(guò)烘爐和生產(chǎn)過(guò)程中電爐的熱量自動(dòng)焙燒。
三：使用效果
作為炭質(zhì)爐襯材料的自培碳磚和預(yù)培碳?jí)K，都具有耐高溫、導(dǎo)熱性好、不易粘渣鐵和爐料，抗渣鐵沖刷和侵蝕性能強(qiáng)的特點(diǎn)。
除精加工外，預(yù)培碳塊大部分為毛坯寬縫熱炭搗的爐襯結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是，采用公差尺寸高達(dá)10~15mm的預(yù)焙炭塊毛坯，預(yù)留50~70mm的寬縫，并在縫隙中填人溫度130 ℃~160℃的電極糊和熱炭搗料。由于施工所產(chǎn)生的大量有毒煙霧對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害，勞動(dòng)條件差，難于將炭塊間的垂直和水平縫隙中的填充搗固堅(jiān)實(shí)、致密的整體，同時(shí)生產(chǎn)時(shí)填充料收縮大，成為硅鐵易滲透的薄弱部位。
采用自培碳磚砌筑電爐爐襯時(shí)，炭素散裝料即采用低溫炭搗料（冷搗糊）。冷搗糊和自焙炭磚是同質(zhì)量材料，即采用高溫電煅燒無(wú)煙煤為主要原材料生產(chǎn)，施工溫度低（30℃），勞動(dòng)條件得到改善（沒(méi)有大量有毒氣體逸散），采用風(fēng)鎬和平板震動(dòng)器鋪搗爐底，電爐生產(chǎn)后通過(guò)爐內(nèi)熱量焙燒，炭素填充料和自焙炭磚能夠粘結(jié)成無(wú)縫整體爐襯，同時(shí)爐底砌一層輕質(zhì)炭磚對(duì)電爐保溫，提高爐襯整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，杜絕了硅鐵的滲透，獲得了十分滿意的效果。
從使用預(yù)培碳?jí)K的情況看，焙燒炭塊具有耐高溫、抗侵蝕、導(dǎo)熱性好、高溫耐壓強(qiáng)度高及不粘渣等特點(diǎn)，由于生產(chǎn)過(guò)程中炭塊收縮，砌縫擴(kuò)大，致使?fàn)t襯整體性差，強(qiáng)度低，無(wú)法抵擋硅鐵滲人爐底，導(dǎo)致破壞砌體，甚至爐襯燒穿，發(fā)生惡性事故。給硅鐵電爐帶來(lái)的問(wèn)題是鉆漏鐵現(xiàn)象，致使電爐使用周期短。
使用自培碳磚后，大修爐時(shí)觀察到，自焙炭磚經(jīng)過(guò)高溫焙燒后形成一個(gè)無(wú)縫的整體，有效地解決了焙燒塊滲鐵的現(xiàn)象，并且爐襯壽命較預(yù)焙炭塊提高2、4倍。自焙炭磚是一種耐高溫、導(dǎo)熱性好、高溫強(qiáng)度高、不易粘渣、鐵和爐料、抗侵蝕能力強(qiáng)，毋需加工就可砌筑成任意厚度的砌體，利用生產(chǎn)過(guò)程中的熱量可逐步焙燒成堅(jiān)實(shí)、致密、整體性強(qiáng)的炭質(zhì)爐襯。接縫強(qiáng)度超過(guò)焙燒炭塊接縫強(qiáng)度的數(shù)倍，從而使?fàn)t襯的整體強(qiáng)度大為提高，自焙炭磚在鐵合金電爐中“連續(xù)焙燒一石墨化"所形成的強(qiáng)度高達(dá)300 MPa，石墨化程度高達(dá)85％、95％性能特殊的“石墨質(zhì)炭磚"。
由于自培碳磚內(nèi)在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一種能顯著提高炭磚強(qiáng)度的新組織一熱解炭，并逐步變成石墨化程度接近石墨電極而強(qiáng)度高于它的1~2倍。性能特殊的石墨質(zhì)炭磚，不僅具有高溫強(qiáng)度好，導(dǎo)熱性好，不易粘渣、鐵的特性，而且抗化學(xué)侵蝕性能好，焙燒后各項(xiàng)理化性能達(dá)到或超過(guò)預(yù)焙炭塊，砌筑接縫粘結(jié)強(qiáng)度比預(yù)培碳?jí)K的接縫強(qiáng)度高數(shù)倍。
四：結(jié)語(yǔ)
①使用自培碳磚爐襯后，解決了硅鐵滲透爐底，爐襯壽命短的技術(shù)問(wèn)題。
②爐襯的砌筑質(zhì)量也是提高爐襯壽命的一個(gè)重要組成部分。
③采用自培碳磚爐襯的大型電爐，在自焙炭磚爐襯下部必須砌筑一層多孔輕質(zhì)炭磚，起隔熱作用，以防止?fàn)t底溫度過(guò)高。