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感应炉炉衬的使用寿命影响着炉龄,炉龄的长短直接影响着炉子的生产率、生产成本和生产周期,所以如何延长炉衬的使用寿命是需要考虑的问题。
一、炉衬材料对炉子寿命的影响
衬里材料的选择须符合熔融金属的性质,还应考虑其价格。
用石英砂+2%硼酸作炉衬,冶炼高铬铸铁、中低合金铸钢和高合金耐热铸钢。实践证明,由于烧结二氧化硅炉衬是主炉墙,其强度较低,难以承受静压、热侵蚀和熔融金属补缩带来的冲击,炉衬容易早期失效。另外,熔融金属的温度和熔炼保温的温度不能适应石英砂的耐火度,使炉衬容易被侵蚀剥落,炉龄只有20炉。
采用50%冶金镁砂+50%电熔镁砂+2%硼酸作为炉衬,具有良好的耐高温侵蚀性,但耐急冷急冷性差,膨胀收缩大,易造成裂纹和炉磨损,炉龄一般在40炉左右。
采用厂家生产的镁质成型炉衬,便于捣打和烘炉烧结。因为是高压压制而成,所以密度高,抗冲击、抗侵蚀性好。但在使用时,炉衬容易出现各种水平和垂直的裂解剂裂纹,在间歇开炉时更为突出。裂缝出现后,很难修复。一般炉龄在50炉左右。
用镁铝尖晶石捣打炉衬,平均炉龄可达120~150炉或更长。
适用于用w(Al2O3) 8505%,w(MgO) 14%,其它材料0.5%捣打烧结炉炉衬,熔炼碳钢、合金铸铁和铸铁。烧结炉衬由75.5% w(Al2O3)、22% w(MgO)和2.5%其它材料捣制而成,适用于冶炼不锈钢、低合金钢和低碳钢等碱性铁合金。当W(Al2O3)为83.5%,w(MgO)为13.5%,其他材料为3%时,适用于熔炼中性和碱性金属。
Al2O3和MgO材质的好坏直接影响炉龄,中刚玉和电熔镁砂Z好。烧结炉炉衬用镁铝尖晶石和铝镁尖晶石捣实,炉龄相同。
二、打结工艺对筑炉的影响
选择填料后,确定干式或湿式夯实、填料类型、砌块成分、粘合剂、焊剂等。,然后确定夯实工艺。
(1)筑炉常用的工具有杵(平耙、齿耙)、撬、镘、锤(有柄,视操作大小而定),不用铁(钢)具,用木、石具,主要是防止铁屑和器皿与炉料混在一起。铁屑混入电炉炉衬后,炉衬中铁的熔化、凝固、膨胀和收缩会使炉衬开裂。
中小型电炉用上述工具捣制。中大型电炉捣固采用手动电炉筑炉工,炉底气动振动器,双锤气动锤。
(2)捣固所有炉料,使炉衬不断经受酸性、中性或碱性过程,Z好先进行磁选,防止铁混入炉衬。
(1)中小型电炉炉衬,按要求拌料均匀,逐层捣实。
(2)中大型电炉炉衬,采用手动电炉筑炉机、底部气动振动器、双锤气动锤逐层捣实炉墙,自下而上。
坩埚排放喷嘴的结构与炉衬略有不同。
(3)烧结过程采用不同的炉料,如石英砂(SiO2 _ 2)、刚玉(al2o 3)、氧化镁(MgO)或各种混合耐火材料;镁铝尖晶石、铝镁尖晶石和粘合剂。炉衬打结后自然干燥,烘烤烧结须遵循耐火材料的特性和理化反应要求。
(4)异形坩埚在市场上购买。由于供应商原装耐火材料的质量差异,不同的捣压工艺和焙烧工艺,影响使用寿命。有50炉、100炉、120炉以上(仅用于冶炼铸铁),使用寿命差别较大。当然也包括安装使用的影响。
三、冶炼操作过程的影响
(1)炉衬的性质(酸性、中性和碱性)应与熔合金的性质相匹配。比如一些中小型工厂,感应炉是硅质炉衬,但出于生产需要,偶尔会熔化高锰钢铸件,所以钢水中的MnO(碱性)会腐蚀炉衬中的SiO2(酸性),缩短炉衬的使用寿命。
(2)开炉方式影响炉衬寿命。三班制比两班制寿命长,两班制比单班制寿命长。熔融金属的总吨位也有决定性的影响。
如果是二氧化硅内衬,SiO2 _ 2是不良导热体,内衬内部存在很大的温度梯度。内衬的横截面上分布着烧结层、过渡层和疏松层。虽然捣制烧结良好,但在频繁的冷热交替、膨胀收缩下,使用寿命会急剧缩短。
(3)熔化温度和高温保温时间对炉衬寿命的影响温度越高,保温时间越长,炉衬寿命越短。特别是如果炉衬长时间保持在超过耐火度的高温下,炉衬的侵蚀和剥蚀会很严重,使用寿命会更短。从SiO _ 2+2c-Si+2co的反应可知,熔融金属中w(C)越高,w(Si)越低,炉衬的腐蚀损失越严重。熔炼球墨铸铁时,w(C)高于灰铸铁,而w(Si)较低,熔化温度较高,因此炉衬寿命缩短较快。
(4)渗碳剂的影响主要是渗碳剂的质量和成分、冶炼工艺和加入的废钢对炉衬寿命的影响。渗碳石墨对铁混合物在炉壁上的粘附和吸附也有影响。
结渣反应对炉衬寿命的影响
(1)造渣合金带来的杂质影响及对策。
FeO、Fe3O4:生锈的废钢(铁)和硅质(SiO2 _ 2)内衬生成低熔点铁橄榄石,腐蚀内衬。应使用处理后的干净废钢。
SiO2 _ 2、Al _ 2O _ 3和CaO:残留的熔渣冷凝物,在熔炼过程中与炉衬反应,腐蚀炉衬。排渣后应及时清除除渣器。
MnO:与炉衬反应生成低熔点产物,炉壁液面线侵蚀尤为严重。锰铁合金应该在后面加入。
铁锰氧化物:在低温下能与二氧化硅反应。硅衬里应避免熔化高锰钢。SiO2 _ 2、Al _ 2O _ 3、Na _ 2O:不纯的回收料易形成高熔点熔渣,使炉墙结瘤,粘附在炉衬上,难以清理。应添加干净的返回电荷(滚筒处理)。
MgO:富镁渣,球墨铸铁,形成象脚侵蚀。应该控制球墨铸铁中重熔铁的量。
锌、铅:铁中的有害元素,与炉衬反应时能腐蚀渗透,低温时影响烘炉。加入废合金钢时,应注意原生铁中的元素含量,以便熔炼灰铸铁。
②造渣剂。
造渣剂种类繁多,成分各异,因此需要选择与熔炼合金相匹配的造渣剂。常用的有碎玻璃或碎玻璃加石英砂(4:1)。碎玻璃隔绝气体效果好,不溶解液态气体,熔融温度时粘度高;不宜单独使用,否则容易粘炉壁。
酸性渣中应加入含CaO、石灰石粉、CaF2和萤石粉的造渣剂除渣。
维护的影响
(1)开炉后,炉顶须盖钢(铁)板或厚石棉板,使坩埚缓慢冷却。否则炉顶朝天,冷风吹,炉衬忽冷忽热,就像正火一样,影响炉衬结构,缩短使用寿命。出铁口和盖板之间的缝隙用耐火砖、型砂和耐火泥密封。
②炉衬的修补。冶炼厂须经常检查炉衬的腐蚀状态(冷或热)和裂纹面的清洁度,测量并记录坩埚在不同高度的直径变化,特别是炉衬寿命中后期时,要停炉空炉检查,同时看电炉的Z高熔化速度、电流和熔融金属翻滚情况。由于熔炼过程中的化学和物理侵蚀和冲刷,内衬会逐渐变薄。内径变大,意味着内衬的壁厚会变薄。如果变薄到一定程度(即壁厚减薄1/3左右),就要修炉或停炉重新启动。如果出现局部损坏,可停炉修理,防止漏炉。只有及时修复才能延长使用寿命。
A.局部侵蚀损伤的修复。炉衬裂纹(线)不大于2mm,无需修补,可在高温熔炼状态下闭合。超过2mm的深裂纹、炉底和炉(墙)的烧蚀和剥落、凹陷和凹坑需要修补。修复后的混合物与打结的材料相同。先将破损处被铁水和熔渣浸过的表层剥离,将修补处的残渣清理干净,形成燕尾形凹坑,然后用石英砂混合物填充(修补炉料的粒度配比与打结衬料相同,硼酸含量可稍有增加),浸入水玻璃中(有条件可使用干粉水玻璃),捣实并磨平表面, 在修复面上压一块合适的钢板,以250摄氏度/小时的速度缓慢加热,5小时后投入熔炼。
B.大面积脱皮修复。炉底用圆形铁板,填充的混合物表面需要用炉壁的铁撑水平压住。1250℃前后,升温速率为150~200℃ /h,然后以60%额定功率升至1550℃,2~3h后可投入正常熔炼,否则修复处修复电荷剥落。
C.燃烧器的局部修理。熔渣侵蚀、冲击或操作不当会损坏喷嘴(嘴)。出铁时,观察炉壁与炉口连接处有无裂纹或裂缝。这里的问题容易造成铁水泄漏,影响报警电极的工作,须及时修复。修补时,将浸入炉衬表层的铁水和熔渣清除,套上合适的钢圈,用原打结水口的炉料进行顺利修补。炉衬工作一段时间后,为了加强修补后的炉料与燃烧器炉衬的结合力,在炉衬裸露的断口上刷一层硼酸水,然后加入炉料,将燃烧器打结,建成燃烧器。之后可以适当加热零件,投入烧结使用。当喷嘴部分裂纹较深,甚至上下壳分离时,此时应重新打结喷嘴部分。
总之,为了提高感应炉炉衬的使用寿命,应严格遵守电炉操作规程。熔炉的结构直接影响坩埚组件。应注意炉衬材料(碱性、中性、酸性)与冶炼合金的匹配,以及颗粒料的厚度、捣打工艺(工具和操作)、烧结工艺,使炉衬有烧结层、过渡层和未烧结疏松层,冶炼操作工艺(不超温、快速冶炼、快速及时造渣、除渣、渗碳操作等。)应严格遵守。如果可能的话,Z好对钢材进行加热,但不能加到炽热的红光中,以免氧化。还要严格检查管理措施,多角度延长衬砌寿命。