傳統(tǒng)的冶煉電爐爐蓋要用約30種異型磚約2900塊電爐頂耐火磚砌筑而成，存在施工難度大、砌筑 時(shí)長(zhǎng)、變形嚴(yán)重、熱穩(wěn)定性差、能耗大等不足之處，針對(duì)傳統(tǒng)的電爐蓋砌筑高鋁磚已不能滿足高功率、超高功率電爐的生產(chǎn)應(yīng)用，成為制約生產(chǎn)的“瓶頸”。現(xiàn)改用以高鋁質(zhì)AL2O3為主原料的致密度高、抗熱震性強(qiáng)、耐侵蝕性好的澆注型電爐蓋預(yù)制磚。按照每個(gè)電爐蓋的大小、厚薄和形狀，將爐蓋用高鋁質(zhì)澆注料，以澆注養(yǎng)護(hù)和烘烤好之后再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)直接安裝使用。實(shí)踐證明這種依照爐蓋的總體尺寸和形狀，采用耐火澆注料以澆注方式做成的預(yù)制塊，不僅容易安裝，而且整體性好，快捷高效。

一:爐蓋預(yù)制磚的熱應(yīng)力分布

電爐生產(chǎn)工藝中，從通電開(kāi)始到爐料全部熔清為止稱為熔化期。熔化期爐料的熔化達(dá)3/4以 上，爐內(nèi)熱量已不能被爐料遮蔽，此時(shí)爐內(nèi)的電弧高溫區(qū)已連成一片，爐蓋完全暴露在熾熱的金屬熔液面前，承受著最大的熱沖擊，爐蓋和爐墻的損壞大多發(fā)生在這一階段。因此本次分析截取熔化末期階段作為分析時(shí)段，且假定此時(shí)溫度載荷為穩(wěn)態(tài)。

爐蓋與金屬熔液不直接接觸，在熔化末期金屬熔液產(chǎn)生的熱量通過(guò)輻射的方式傳遞給爐蓋內(nèi)壁；外壁及暴露在空氣中，主要通過(guò)與空氣的自然對(duì)流換熱傳遞熱量，因此爐蓋的熱分析溫度載荷及邊界條件主要涉及熱輻射和對(duì)流換熱。分析過(guò)程中將爐蓋內(nèi)壁的熱輻射效應(yīng)等效成為1750℃的溫度載荷，施加在整個(gè)爐蓋內(nèi)壁；爐蓋與空氣的自然對(duì)流，取空氣的溫度為25℃，與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)按l0-3/(ts K )數(shù)值設(shè)定，最終從熱分析儀可以看出，耐火磚砌筑電爐蓋與澆注料預(yù)制電爐蓋的溫度等值，用耐火磚砌筑電爐蓋與澆鑄爐蓋預(yù)制塊電爐蓋的溫度場(chǎng)變化較小，且最高溫度都分布在爐蓋內(nèi)壁離金屬熔液較近的部位，最低溫度分布在中心蓋與空氣對(duì)流換熱的部位。

從熱分析儀可以看出，爐蓋最大熱應(yīng)力均分布在與金屬熔液垂直線的中心區(qū)內(nèi)，壁邊緣或加 料孔內(nèi)壁邊緣以及爐蓋底部邊緣處，最小應(yīng)力均分布在中心蓋頂部，其熱應(yīng)力壓強(qiáng)平均水平均為3.5MPa左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于AL2O3，材料的屈服應(yīng)力，滿足使用要求。因此采用澆鑄預(yù)制塊爐蓋的方案是可行的，并且能大大節(jié)省安裝時(shí)間和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

二：爐蓋預(yù)制磚的使用結(jié)論

（1）采用澆注料預(yù)制塊爐蓋與耐火磚砌筑爐蓋時(shí)的熱應(yīng)力水平相差不大，但前者節(jié)省了成本，安裝效率高。

（2）澆注料預(yù)制塊制作的爐蓋，還需要注意著幾點(diǎn)，在目前的實(shí)驗(yàn)中采用了與高鋁磚同等材質(zhì)的高鋁澆注料，但是在使用中發(fā)現(xiàn)高鋁澆注料制作的爐蓋，在抗金屬熔液濺渣侵蝕方面、爐蓋熱震穩(wěn)定性方面、及抵抗煙氣中CO侵蝕方面的能力比較欠缺。

（3）澆注料預(yù)制爐蓋在電爐生產(chǎn)中的使用，充分的說(shuō)明了在同等熱應(yīng)力分布下，使用成本要比采用高鋁磚砌筑的低，并且在未來(lái)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，可以采用高檔材質(zhì)澆注料制作電爐爐蓋磚。