為方便比較，以爐底 Ф10000 mm 的爐底，爐底炭素層厚度1400 mm，炭塊400mm×400mm×1200 mm，膨脹縫50mm△LC = 0.2%，爐底溫度1200 ℃為探討依據。各種材料的0～1200 ℃平均線膨脹系數見表 1。

一：電爐炭塊寬縫砌筑

1.1 熱應力分析

冷搗糊在結焦前(大約480 ℃ ) ，糊料經歷了一次較大的膨脹，電爐炭塊也是膨脹的，此時由于糊料是軟的有塑性，可以通過糊料的變形來緩沖炭塊的膨脹力，糊自身密度會變得比搗打時更大，由于縫中的糊料較少，所以傳遞的膨脹力很小不足以移動電爐炭塊。冷搗糊在結焦后，糊料變成非塑性固體收縮，電爐炭塊隨著溫度增高繼續膨脹，糊料的收縮抵消了一部分電爐炭塊的膨脹，所以這種砌筑 方法，熱應力很小。

1.2 膨脹/收縮量的分析

實際上在冷搗糊處于480 ℃前的塑性狀態時，無論是電爐炭塊還是冷搗糊的膨脹都是通過冷搗糊的密實變形實現的，也就是說這時固體爐襯材料只傳遞應力而不產生位移，480 ℃后冷搗糊失去塑性，膨脹/收縮都會造成爐襯材料的剛性位移，也就是說所有爐襯材料在480 ℃這個點時達到一個新的平衡，所以實際膨脹量應該為:

橫排方向電爐炭塊的實際膨脹量=炭塊總長度×電爐炭塊膨脹/收縮系數×(最高溫度-冷搗糊結焦的溫度)= 9600×3.0×10－6×720=20.7mm。

橫排方向冷搗糊實際收縮量=冷搗糊厚度×冷搗糊收縮率(△LA－△LC)－950℃后的膨脹量 =400×0.8%－250×400×3.0×10－6= 2.8mm。

橫排方向總的實際膨脹量 17.9 mm。

豎排方向電爐炭塊的實際膨脹量=炭塊總長度×電爐炭塊膨脹/收縮系數×電爐炭塊膨脹/收縮系數×(最高溫度-冷搗糊結焦的溫度)= 8888×3.0×10－6×720 =19.2 mm。

豎排方向冷搗糊實際收縮量=冷搗糊厚度×冷搗糊收縮率(△LA－△LC)－950℃后的膨脹量=1112×0.8%－250×1112×3.0×10－6 =8.1 mm。

豎排方向總的實際膨脹量11.1 mm。

二：電爐炭塊無縫砌筑

2.1熱應力分析

冷搗糊在結焦前(大約480 ℃ ) 和電爐炭塊同時膨脹，雖然糊料是軟的有塑性，但只有50 mm的厚度，變形到冷搗糊的密度極限時將無法完全緩沖炭塊的膨脹力，當這種膨脹力足夠大時將會使炭塊隆起。

2.2膨脹/收縮量的分析

因冷搗糊使用量太少，所以自由膨脹量基本等于實際膨脹量，所以簡化了計算。

電爐炭塊的膨脹量=炭塊總長度×電爐炭塊膨脹/收縮系數×溫度= 10000×3.0×10-6×1200=36 mm。

冷搗糊膨脹量=冷搗糊厚度×冷搗糊膨脹/收縮率△LC=50×0.2% = 0.1mm。

熱應力過大，膨脹量大于預留伸縮量是無縫砌筑穿底事故的主要原因，實際統計無縫砌筑的爐襯事故并沒有減少。

三：冷搗糊整體搗打爐襯

3.1 熱應力分析

冷搗糊在結焦前(大約200 ℃ ) 膨脹最高可以達到3%以上，雖然糊料是軟的有塑性，但10 m的變形量也是驚人的，如果膨脹力達到一定程度時會使冷搗糊爐襯鼓包，破壞搗打的效果。冷搗糊結焦后的收縮在10 m的范圍內同樣是驚人的，但冷搗糊整體爐襯在燒結的過程中是由中心向四周，由上層向下層逐步完成的，未達到結焦溫度的塑性糊料消除了部分熱應力，所以冷搗糊整體爐襯的整體熱應力并不大，但局部的熱應力的聚積也可以使爐襯產生裂縫。

3.2膨脹/收縮量的分析

冷搗糊實際收縮量=冷搗糊厚度×冷搗糊收縮率( △LA－△LC )－950 ℃后的膨脹量=10000×0.8%－250×10000×3.0×10－6 =72.5 mm。

總結：三種筑爐方式對冷搗糊的使用要求

由對比分析可以看出電爐炭塊寬縫砌筑熱應力較小，實際膨脹量較小，兩者都不易使爐底炭塊破損，所以這種筑爐方式的穿底事故預防應注意磚縫冷搗糊的搗打處。

電爐炭塊無縫砌筑實際膨脹量大，熱應力大，爐底炭塊易破損，在礦熱爐設計時應全面計算爐底所有材料的膨脹量，留有足夠的膨脹空間，不能簡單的將爐底從有縫原尺寸改為無縫，這樣的方案筑爐質量越高，穿底的概率越大。

冷搗糊整體爐襯從燒結固化開始的△LA到冷搗糊穩態△LC收縮較大，如果爐子外層耐火磚和爐殼的彈性不能恢復，這種不可逆的收縮將會產生裂縫，而爐膛直徑越大，這種風險就越大，所以冷搗糊 整體搗打爐襯在大型礦熱爐上的使用，還有待進一 步觀察。

線膨脹系數是耐火材料使用時應考慮的重要 性能之一，礦熱爐爐襯在常溫下砌筑，在高溫下使 用時爐體膨脹，為抵消熱膨脹造成的應力，需預留 膨脹縫。線膨脹系數是預留膨脹縫和砌體總尺寸 結構設計計算的關鍵參數，它與炭素爐襯受熱沖擊 時內部熱應力的分布和大小密切相關，冷搗糊使用 前必須考慮其線膨脹/收縮率的匹配和差異對礦熱