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炉衬材料的配方、配比

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炉衬材料的配方、配比
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编辑时间 : 2020-07-13

  炉衬材料的配方、配比


  炉衬材料必须具备以下物理化学特性:


  (1)高耐火度钢铁熔炼温度在1500~1700℃,炉衬材料必须能长时间承受高温作用而不熔损。

  (2)线膨胀和体膨胀系数小在烧结过程中炉衬材料会产生热胀冷缩,过多的膨胀或收缩会引起烧结层产生裂纹。加入硼酸会降低石英电炉的体积变化率和线收缩率,减少产生裂纹的机率。

  (3)好的急冷急热性在使用过程中炉衬被周期地加热和冷却,伴随着的热胀冷缩会使电炉内产生应力以致开裂。炉衬材料良好的耐急冷急热性是避免材料产生裂纹的重要特性。影响炉衬急冷急热性好坏的因素有砂粒配比、打结致密度、耐火材料的膨胀系数。所以适当增加中颗粒和大颗粒耐火材料,增加打结致密度,选用膨胀系数小的材料会获得耐急冷急热性好的炉衬。

  (4)能抵抗炉渣的侵蚀。

  (5)绝缘性好电炉内的金属和感应器之间有几十到几百伏电位差,炉衬材料必须有足够的绝缘性以免击穿。Fe2O3和Fe3O4等铁磁性物质能显著降低绝缘性,必须仔细精选,提高炉衬材料的纯度。


  根据炉衬材料的化学性质,有三种电炉:

  1)碱性电炉,用CaO、MgO、ZrO2、BeO、ThO2等制作,其中应用最普遍的是MgO,其它耐火材料价格高很少使用;

  2)酸性电炉,用SiO2制造;

  3)中性电炉,用石墨;Al2O3·MgO;Al2O3·ZrO2·SiO2制造,多用于冶炼高合金材料。


  二、炉衬材料的配方


  1.砂粒配比

  炉衬打结用的砂粒大致上有三个等级,粗砂粒(2~6)mm,熔点高,约占20%~25%。在炉衬中起骨架作用。粗砂粒比例过高会降低电炉的绕结性能和强度,适当提高粗砂粒比例有利于提高炉衬的耐急冷热性,减少产生裂纹的可能性。

  中砂粒(0.5~2.O)mm约占25%~30%,中砂粒的作用是填充粗砂间隙,增加堆积密度,改善烧结性能,提高强度。

  细砂粒小于0.5mm约占40%~50%,它填充粗、中砂粒之间的空隙。其熔点稍低,烧结时首先被硼酸熔化并将粗、中砂粒粘结起来,故能改善烧结性,提高致密度。


  2.助熔剂

  正常情况下MgO砂的烧结温度1750℃,石英砂烧结温度1450℃,如果不加任何东西要把这些耐火材料烧结好是很困难的,为了改善高温耐火砂粒的烧结性必须添加助熔剂硼酸(H3BO3),脱水后变为B203,(1000~1300)℃时B203和砂料中的CaO、MgO、Si02等形成低熔点化合物:MgO·B2O31142℃,2MgO·B2O31342℃,3MgO·B2O31366℃,SiO2·B2O31200℃,CaO·B2O3970℃。

  这些低熔点化合物把松散的砂粒粘结起来成为结构致密的烧结层,并获得足够的强度。

  硼酸加入量依炉衬材料而定,炼钢用碱性电炉加(0.8%~1.5%)H3BO3,非真空炉取(1.2%~1.5%)H3BO3,真空炉用(0.8%~1.2%)H3BO3;酸性电炉用(1.5%~2.0%)H3BO3加入炼钢炉衬,熔炼铸铁的酸性电炉取0%~2.5%。注意控制硼酸加入量,因为每1%H3BO3使石英砂熔化温度下降15~20℃,这种作用会损坏电炉的使用寿命。


  3.炉衬材料结构

  烧结后的炉衬并不是均匀的整体,由于炉衬内层温度最高外层温度最低,由里向外形成一个温度梯度,最里层为完全烧结层、中间为半烧结层、最外层为松散层。这种结构对改善急冷急热性、减少热量损失十分有利。


  4.打结

  为了使散装砂粒变成一定致密度的炉衬,必须进行认真的捣打。小炉子可用工具进行人工打结,大炉子则用振动筑炉机打结。筑炉机利用空气马达产生每秒1.3×10t次的振动,产生3-5kg/cm2振动力。特大型炉子不用打结法成型,而用特制的耐火砖砌筑成电炉,耐火材料多属碱性耐火砖。




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