硅铁炉冶炼用的耐火材料

硅铁炉作为矿热炉的一种，是典型的高耗电工业电炉。其主要用于冶炼硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，采用连续加料、间歇出铁与出渣的操作方式，属于连续性生产设备。

硅铁冶炼炉结构复杂，一般包括炉壳、炉盖、炉衬、短网、水冷系统、排烟与除尘系统、电极系统（电极壳、压放及升降装置）、上下料系统、把持器、烧穿器、液压系统、变压器及其他电气设备等。由于冶炼过程中高温、热震、化学侵蚀与机械冲刷作用极为强烈，其对耐火材料的选择与配置要求十分苛刻。

合理选用耐火材料不仅能有效延长炉衬寿命、提高作业率，还可显著降低能耗与生产成本，并减少因频繁维修带来的固体废弃物排放。

以下结合硅铁熔炉内各区域的实际工况及温度分布，对耐火材料的选用方案进行系统阐述，所有温度范围及材料推荐均依据行业普遍冶炼实践与耐火材料性能数据。

硅铁炉冶炼用的耐火材料

1.新料预热区（上部料层）

该区位于炉料顶层约500mm厚度范围，温度约500–1000℃。此处主要受到高温废气、电极传导热及料面燃烧热的作用，温度相对较低但波动频繁。一般选用热震稳定性良好、成本较低的粘土砖作为内衬。

2.预热区（炉料干燥与晶型转化区）

炉料下落至此区后，水分完全蒸发，硅石发生晶型转变（如α-石英向β-石英转化），伴随体积膨胀，易产生裂纹或爆裂现象。该区温度约1300℃左右，建议采用具有较高耐火度与抗热震性的高铝砖（Al₂O₃含量≥55%）砌筑。

3.烧结区（坩埚壳形成区）

温度介于1500–1700℃，炉料在此发生软化烧结，形成初液态硅与铁珠并向熔池滴落。该区域透气性差，需及时捣碎结块以改善通气、提高电阻。因高温及初成渣的侵蚀作用较强，宜选用抗渗性与高温强度优异的半石墨碳-碳化硅砖（含SiC 30–50%）。

4.还原区（主反应区）

位于坩埚区中下部，温度达1750–2000℃，是SiC分解、硅铁生成、SiO₂与C和Si反应等剧烈化学反应的区域，侵蚀与冲刷极为严重。硅铁炉此处必须使用高温性能稳定、抗金属与炉渣渗透能力强的半石墨焙烧炭砖。

5.电弧区（电极下端高温空腔）

该区为矿热炉炉内温度最高点，可达2000℃以上，是炉体主要热源区。电极插入深度直接影响高温区位置；

通常电极底端与炉底宜保持400–500mm距离，过浅易导致高温区上移、炉底温度偏低、熔渣排出不畅而形成“假炉底”。假炉底虽对护炉有一定保护作用，但会致使出铁口上移，影响正常操作。

此区域同样推荐使用半石墨焙烧炭砖，以确保在极高温度与电弧辐射下的结构稳定性。

6.永久层

位于工作衬与炉壳之间，主要起隔热与保护炉壳作用。常采用磷酸盐结合耐火浇注料或粘土砖构筑。

7.炉门区域

受频繁开闭及高温气流冲刷，温度变化剧烈。建议选用高强耐磨的刚玉质浇注料整体浇注，或采用碳化硅砖进行预制砌筑，以保证该区域的抗冲刷性与结构完整性。

硅铁熔炉用耐火材料的选择需综合炉容规模、各部位工作温度、化学侵蚀类型、热机械应力及环保要求等因素，科学匹配不同材质的耐火砖与浇注料。

通过优化衬里配置，不仅可提升矿热炉炉衬寿命与冶炼效率，也对实现节能降耗、清洁生产具有重要实际意义。