电弧炉水冷炉盖为带有电极孔和排烟孔的球形结构。外环部分叫主炉盖,中间部分叫小炉盖(也叫三角区),装料时可以取下。电炉冶炼工艺极其复杂,三角区预制件使用条件十分苛刻。主要受电极电弧辐射、急冷急热、钢水和炉渣的化学侵蚀、除尘时高速气流的冲击磨损和炉盖结构不合理的影响。
电炉电极放电产生的电弧温度高达3000以上,严重损坏电弧炉水冷炉盖的工作面。起弧阶段,电弧暴露在炉料上方,炉料靠近炉顶,热辐射大。电弧越长,功率越大,对炉顶的辐射热量越大,对炉顶的损坏越快。一般钢厂在引弧时需要较低等级的输电来控制弧长。打井过程中逐渐采用大电压大电流供电,都是为了保护炉盖。
除尘系统形成的高速气流对电弧炉水冷炉盖工作面的冲击和磨损。当抽力不足时,废钢熔化产生的烟气和火焰大部分从电极和电极孔之间的间隙逸出,由于气流的长期猛烈冲刷,电极孔扩孔严重。当主电弧炉水冷炉盖为球形或弧形时,小电弧炉水冷炉盖的工作面会被侵蚀成弧形。因此,操作人员应定期清理除尘系统烟道内的杂物,以免堵塞烟道,影响除尘效果。
一些化学成分与工作面反应并渗透到工作面中会形成变质层。当温度突变时,热应力使变质层剥离,进而形成新的工作面,受到循环破坏。熔池液面与小电弧炉水冷炉盖工作面的距离越高,喷溅效应越小,化学侵蚀的影响也越小。一般高度在1.5m以上。
可更换水冷环很多钢厂都有漏水现象:漏水时,水迅速气化,随烟气抽出,对小电弧炉水冷炉盖影响不大。但严重漏水可能导致钢水喷溅或炉膛爆炸事故。为防止这种事故的发生,经常提前更换水冷环进行焊接。同时把小电弧炉水冷炉盖挂下来,重新焊接后再一起挂起来使用。此时工作面的变质层受到剧烈的淬火加热,会大大降低小电弧炉水冷炉盖的寿命。有时小电弧炉水冷炉盖在冷却状态下开裂严重或内衬较薄时,用户会将其翻转,人为限制了小炉盖的使用寿命。因此,防止可更换水冷环漏水是钢厂的首要任务。
平顶电弧炉水冷炉盖在自重作用下,由于电极孔之间的筋条开裂,在没有外部支撑的情况下,容易发生松动和坍塌,甚至三个电极孔连成一个大孔,导致更换炉盖。如果是拱顶结构,即使有裂缝,在炉盖自重的作用下,裂缝也会被挤压得很紧,不会造成松动,可以延长炉盖的使用寿命。因此,拱顶结构的炉盖在使用效果上优于平顶结构的炉盖。