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分析感应电炉炉衬用耐火砖出现侵...

分析感应电炉炉衬用耐火砖出现侵蚀、渗透、结渣等问题的原因分析
分析感应电炉炉衬用耐火砖出现侵蚀、渗透、结渣等问题的原因分析
分析感应电炉炉衬用耐火砖出现侵蚀、渗透、结渣等问题的原因分析
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编辑时间 : 2020-07-31

  分析感应电炉炉衬用耐火砖出现侵蚀、渗透、结渣等问题的原因


  感应电炉是利用电磁感应原理使处于交变磁场中的金属材料,内部感应电流从而把材料加热直至熔化的一种将电能转化为热能的电热设备,感应电炉按结构分为无芯感应电炉和有芯感应电炉两种。无芯感应电炉由于具有升温速度快,可间歇作业,熔炼时元素烧损少,使用维护方便等特点而被广泛采用,近年来,高功率密度、快速熔化、大型化已成为目前无芯感应电炉发展的趋势。


  在实际的生产运行过程中,无芯感应电炉炉衬会出现不同类型的问题,例如:侵蚀、渗漏、结渣等,其形成原因有:


  1、侵蚀:侵蚀现象表现为炉衬变薄、坩埚直径变大,侵蚀产生的运用有机械侵蚀和化学侵蚀。

  机械侵蚀,引起机械侵蚀的原因有:炉料碰撞、摩擦;电磁搅拌,在与金属液接触的炉衬区域,金属液在电梯搅拌作用下不断地对炉衬进行冲刷。


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  化学侵蚀,熔融金属反应,镁制炉衬对Fe、Mn、Ni的承受能力良好,而对C、Si的承受能力较弱,在高温下金属液中[C]、[Si]的活性增强,与炉衬表面的MgO发生界面反应,使炉衬受损,采用硅质炉衬溶炼时,SiO2与金属液中的[C]发生以下反应:SiO2(s)+2[C]→[Si]+2CD(g),对于球铁熔炼该反应的平衡温度为1467℃,灰铁为1540℃,可锻铸铁为1548℃,当熔化温度超过平衡温度时,炉衬中的Si02被[O]还原,炉衬变薄。


  渣侵蚀,由于炉料中存在铁锈、回炉料不干净及金属液高温下别氧化等因素,产生大量的含FeO炉渣。在熔炼过程中,熔渣由于受到电磁搅拌作用,其黏度明显降低,在与炉衬表面接触时渗入炉衬空隙间,在高温下,熔渣中的Fe0与炉衬中的SiO2、A12O3或MgO等产生渣化反应,生产低熔点物(如FeO·SiO2的熔点仅1170℃),在高温金属液搅拌作用下极易熔化并很快离开反应,进入液中,炉衬材料的碱度与炉渣的碱度差越大,炉衬就越容易被侵蚀。


  2、渗漏:渗漏现象表现为金属渗透在炉衬中,引起渗漏的原因有:筑炉密度太低;烧结层未形成之前金属已经熔融;化学反应。


  3、结渣:结渣现象变现为炉墙变厚,不光滑,结渣的原因因金属氧化物、含渲子和砂的回料等在炉墙上引起附着,结渣对炉衬的影响表现为:

  结渣是漂浮在金属液上的不熔氧化物、硫化物或磷化物粘在金属液流速低、热损失的炉衬部位;降低炉子容量;降低炉子的熔化效率;使隐藏在渣中的金属容易过热;和炉衬耐火材料发生发应;清渣是对炉衬易造成机械损伤;改变挂渣部位炉衬的热力学状态。


  石英砂炉衬结渣,回炉料中含石英砂(粘在铸铁表面的废型砂)较多,这些沙子会沉在炉底、粘在炉壁上使炉衬增厚、严重时使炉衬形成V字形,炉子容积表小,石英砂炉衬系酸性炉衬,酸性渣遇到酸性炉衬粘附,尤其在渣线位置固定,出铁温度较低的情况下,渣线位置结渣严重,影响加料和炉子容量。


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  影响中频感应炉炉衬寿命的3个因素


  中频感应炉广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼,与其他铸造熔炼设备相比,具有熔炼时间短,合金元素烧损少,能精准控制金属液的温度和成分,环境污染小等优点。但中频感应炉在使用过程中普遍存在炉衬使用寿命短的问题,尤其在熔炼不同种类合金或合金熔化温度较高时,中频感应炉更易损坏。本文通过采用不同振动器打结炉衬的工艺,探讨不同筑炉方式对炉龄的影响,以此降低工厂生产成本。


  1、功率对炉衬寿命的影响

  炉衬在烧结后,会形成三层组织,靠近炉料位置的为烧结层,中间为过渡层,靠近炉壁的为松散层。随着熔炼炉次的增加,烧结层逐渐增加,当功率过大时,电磁感应所产生的强大搅拌力,使熔化后的铁液对炉衬形成较大冲击力。另外,电炉长期在高功率状态运行,会造成炉衬局部温度过高,当加料密度过低时,炉料易在炉体中间架空,若不及时采取捣料,存在造成搭桥事故的风险。当功率过小时,熔炼时间延长,影响生产效率。且在连续熔炼时,保持每台电炉炉底预留部分铁液,对缩短熔炼时间,提升熔炼效率,提高炉衬寿命均有一定效果。


  2、炉料加入方式对炉衬寿命的影响

  加料方式对炉衬寿命有一定程度的影响。在进行加料操作时,应遵循熔点低的炉料先加,熔点高的炉料后加的原则。增碳剂应在电炉内有至少1/3铁液时加入,避免加到电炉底部。实践表明:当大量增碳剂加入炉底进行日常熔炼操作时,会使炉体底部侵蚀严重。同时尽可能保证炉料的清洁,严禁使用密封或铝合金铸件。


  3、熔炼操作对炉衬寿命的影响

  正确的熔炼操作对提高炉衬使用寿命有重要影响。间歇式作业时,炉衬温度会经历从低温一高温一低温周期性循环过程,反复对炉衬加热和冷却,炉衬靠近炉料的烧结层线收缩率变大,炉衬易产生裂纹,尤其在低于800℃时更明显,从而使炉衬寿命降低。而在进行连续熔炼时,炉温变化小,基本维持在800℃以上,炉衬烧结层的线收缩宇变小,炉衬寿命得以提高。




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