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連續熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)(lian)(lian)和間歇(xie)熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)(lian)(lian)對爐(lu)(lu)襯(chen)(chen)的(de)(de)使(shi)用壽命有(you)著很大的(de)(de)影響(xiang)。在連續熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)(lian)(lian)時(shi),爐(lu)(lu)襯(chen)(chen)始終是處于熱狀態,受溫(wen)度(du)劇變(bian)的(de)(de)影響(xiang)小。間歇(xie)作業時(shi),每熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)(lian)(lian)一爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)襯(chen)(chen)就(jiu)會從低溫(wen)—高溫—低溫(wen)周(zhou)期性(xing)的急冷急熱地變化一次。這種急冷急熱變化的結(jie)果就(jiu)會使爐襯產生(sheng)裂紋,從而(er)使爐襯的使用壽命降低。
除鎂鋁(lv)尖晶石質(zhi)爐(lu)襯(chen)外,鎂質(zhi)和(he)(he)石英質(zhi)爐(lu)襯(chen)的(de)耐急冷急熱(re)性(xing)是很(hen)差(cha)的(de)。其(qi)中石英質(zhi)爐(lu)襯(chen)尤其(qi)顯著,在爐(lu)襯(chen)加熱(re)和(he)(he)冷卻過(guo)程中,爐(lu)襯(chen)燒結層的(de)線膨脹或收(shou)縮率(lv)0.9%。也就(jiu)是說每間歇冶煉(lian)1爐,爐襯的體積將產生一(yi)次膨脹和收縮(suo)。在800℃以下這種(zhong)變化率.大,如果爐襯處于連續熔煉的條件(jian)下,爐襯壁(bi)的溫度將不會低于800℃,這樣爐(lu)襯(chen)體積的(de)變(bian)化率是很小的(de),產(chan)生裂紋的(de)時(shi)間也將推(tui)遲,爐(lu)襯(chen)的(de)壽(shou)命得以(yi)提高。 因此,為了延長(chang)爐(lu)(lu)襯(chen)的壽命,熔煉(lian)鑄鐵(tie)的大型工頻爐(lu)(lu)停(ting)爐(lu)(lu)時,必須使(shi)坩堝溫度保(bao)持在800℃以上(shang)。
熔煉過程中溶液會(hui)通過耐火(huo)材料基(ji)體(ti)(ti)中的(de)毛細孔(kong)道(dao)滲入(ru)到耐火(huo)材料基(ji)體(ti)(ti)內部侵蝕(shi)爐(lu)襯。滲入(ru)到耐火(huo)材料基(ji)體(ti)(ti)內部的(de)成**括;渣中的(de)CaO、SiO2、FeO; 鋼液中的(de)Fe、Si、Ai、Mn、C,甚至(zhi)還包括(kuo)金屬蒸汽,CO氣體等。這些滲入成(cheng)分沉積在耐火材(cai)料(liao)毛(mao)細孔道中(zhong),造成(cheng)耐火材(cai)料(liao)工作面(mian)的(de)物理化學(xue)性能(neng)與原耐火材(cai)料(liao)基(ji)體的(de)不連續性,在操作溫(wen)度急變下將出(chu)現裂紋、剝落和結(jie)構疏松,嚴(yan)格的(de)說這個損毀過程(cheng)比溶(rong)解損毀過程(cheng)嚴(yan)重得多。
以堿性(xing)爐襯為例,提高氧化鎂(mei)含量及粘度,既(ji)有利于減少對爐襯的侵蝕,有利于提高集渣效果。
1、熔煉溫度對爐襯使用壽命的影響
熔(rong)煉過(guo)程中鋼液(ye)的(de)溫(wen)(wen)度過(guo)高(gao)(gao),會(hui)造(zao)成爐(lu)渣(zha)溫(wen)(wen)度升高(gao)(gao),對爐(lu)襯(chen)的(de)侵蝕加(jia)(jia)(jia)劇,使爐(lu)襯(chen)沿渣(zha)線過(guo)早(zao)的(de)損壞。此外,高(gao)(gao)溫(wen)(wen)還會(hui)促使鋼液(ye)的(de)流動性(xing)加(jia)(jia)(jia)速(su)并加(jia)(jia)(jia)速(su)向爐(lu)襯(chen)的(de)裂(lie)紋滲(shen)透,加(jia)(jia)(jia)劇了金(jin)屬液(ye)對爐(lu)襯(chen)的(de)化學侵蝕。在盡量控制熔(rong)煉溫(wen)(wen)度的(de)同時,也不要出(chu)現長時間(jian)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)或保溫(wen)(wen)等待澆鑄的(de)情(qing)況,過(guo)高(gao)(gao)的(de)溫(wen)(wen)度不但易使合金(jin)燒損,同時能耗也會(hui)增加(jia)(jia)(jia)。總之,熔(rong)煉溫(wen)(wen)度越高(gao)(gao)爐(lu)襯(chen)的(de)使用壽(shou)命越低.
高溫(wen)的作用下(xia)爐襯材(cai)料中的SiO2會與鋼(gang)(鐵)液(ye)中(zhong)的C發生還原反應(ying),快速侵(qin)蝕爐襯。
高溫保(bao)持是(shi)正常情況(kuang)下(xia)爐(lu)襯(chen)浸蝕的主要原因,應盡(jin)量減少高溫保(bao)持時(shi)(shi)間。高溫出鐵、低溫澆鑄,一直(zhi)是(shi)操作的準則。但是(shi)每一種鑄件(jian)都有其熔化(hua)工藝(yi)要求(qiu),在(zai)達到(dao)適合的溫度(du)(du)時(shi)(shi),不(bu)要過于追求(qiu)過度(du)(du)的超(chao)溫,要經常觀(guan)察和測(ce)溫。滿(man)足工藝(yi)要求(qiu)即可,做到(dao)低溫熔化(hua)、快速升溫。高溫鋼液停留在(zai)爐(lu)襯(chen)中(zhong)時(shi)(shi)間越長,對(dui)爐(lu)襯(chen)的侵(qin)蝕越大。
某鑄(zhu)造廠采用(yong)石英砂材(cai)料(liao)作(zuo)爐襯材(cai)料(liao)生產(chan)鑄(zhu)鐵(tie)件時,鐵(tie)液檢(jian)(jian)驗合格,澆注也正(zheng)常,但檢(jian)(jian)驗鑄(zhu)件質量(liang)時,發現碳元(yuan)(yuan)素(su)低了、硅元(yuan)(yuan)素(su)高了導(dao)致鑄(zhu)件不合格。究其原因(yin)其實是盲目追求(qiu)高溫(wen)(wen)出鐵(tie)所造成的(de)。鐵(tie)液樣送檢(jian)(jian)后,爐上**溫(wen)(wen)保持導(dao)致碳元(yuan)(yuan)素(su)在高溫(wen)(wen)作(zuo)用(yong)下形成一(yi)氧化碳氣體(ti)蒸發,爐襯材(cai)料(liao)在高溫(wen)(wen)作(zuo)用(yong)下熔融—石英砂中(zhong)的(de)二氧化硅元(yuan)(yuan)素(su)大量(liang)滲入鐵(tie)液中(zhong)。
2、熔煉鋼種對爐襯使用壽命的影響
熔煉熔點(dian)低、流動性好(hao)的高碳和高錳鋼(gang)時,鋼(gang)液對爐(lu)襯的滲透作用加劇,會降低爐(lu)襯的使用壽命。
熔煉低碳高(gao)鎳鉻流(liu)動性差(cha)的(de)鋼種時,爐襯具有(you)比較高(gao)的(de)使用(yong)壽命(ming)。
熔點高的材質需要(yao)較高的溫(wen)(wen)度,長時(shi)間的高溫(wen)(wen)也(ye)會(hui)降低爐襯的使用(yong)壽命。
因此,在(zai)安排熔煉鋼種時應當在(zai)爐襯(chen)的(de)后期冶煉高碳鋼和(he)高錳鋼。
另外熔(rong)煉(lian)(lian)不同的(de)材質應注意金屬材料(liao)的(de)屬性,如上一爐(lu)熔(rong)煉(lian)(lian)硫含量較高的(de)金屬,下(xia)一爐(lu)熔(rong)煉(lian)(lian)高錳鋼(gang)極易造成(cheng)爐(lu)壁侵蝕。因(yin)此,在(zai)安(an)排(pai)熔(rong)煉(lian)(lian)鋼(gang)種時(shi)應當在(zai)爐(lu)襯(chen)的(de)后期冶煉(lian)(lian)高碳鋼(gang)和高錳鋼(gang)。
3、渣對爐襯使用壽命的影響
爐(lu)渣(zha)(zha)的酸堿度應(ying)當和爐(lu)襯的材(cai)質(zhi)相(xiang)適(shi)(shi)應(ying)。應(ying)根據(ju)爐(lu)襯的材(cai)質(zhi)選擇合適(shi)(shi)的爐(lu)渣(zha)(zha)。堿性渣(zha)(zha)適(shi)(shi)用于鎂質(zhi)爐(lu)襯,但能(neng)被高CaO渣和SiO2渣侵(qin)蝕,過量的CaF2也會侵(qin)蝕堿性(xing)爐襯,使渣線(xian)區過早(zao)熔(rong)蝕。酸(suan)性(xing)渣適(shi)(shi)用于石英質爐襯,鎂鋁質爐襯只能適(shi)(shi)用于弱(ruo)堿性(xing)或中(zhong)性(xing)渣。氧化鋁質爐襯高溫下在不(bu)同(tong)的(de)酸(suan)堿度(du)中(zhong)會表現出(chu)典型的(de)兩性(xing),其(qi)可以適(shi)(shi)應不(bu)同(tong)酸(suan)堿度(du)的(de)熔(rong)渣,相(xiang)比酸(suan)性(xing)爐襯和堿性(xing)爐襯來說稍差一些。
加(jia)入爐(lu)內的(de)(de)(de)(de)(de)金屬材料會帶入各種(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)物(wu)(wu),不(bu)同(tong)(tong)材質、不(bu)同(tong)(tong)爐(lu)次的(de)(de)(de)(de)(de)爐(lu)渣成(cheng)(cheng)份也不(bu)盡相同(tong)(tong)。爐(lu)渣中存在的(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)(zhong)氧化(hua)物(wu)(wu)、碳化(hua)物(wu)(wu)、硫化(hua)物(wu)(wu)及各種(zhong)(zhong)(zhong)形(xing)態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)合(he)化(hua)合(he)物(wu)(wu),大部分(fen)都會和爐(lu)襯發生化(hua)學反(fan)(fan)應,生成(cheng)(cheng)不(bu)同(tong)(tong)熔點的(de)(de)(de)(de)(de)新的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)合(he)物(wu)(wu)。反(fan)(fan)應中生成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)一些低熔點氧化(hua)物(wu)(wu)如鐵橄欖石(FeOSiO2)、錳橄欖石(MnOSiO2)等熔(rong)點一般(ban)在1200℃左右(you)范圍內。低(di)(di)熔點(dian)渣(zha)具有極好的流動(dong)性(xing),可(ke)能會形成(cheng)助熔劑作(zuo)用,對(dui)爐襯(chen)產生劇烈的化學侵蝕降低(di)(di)爐襯(chen)的使用壽命。
反應(ying)中(zhong)生(sheng)成的(de)高熔點渣如莫來石(3Al2O3·2SiO2)、鎂橄(gan)欖石(2MgO·SiO2)等(deng),及一些(xie)高熔點的(de)金屬元素熔點可達(da)1800℃以上(shang),懸浮在(zai)金屬液中的高(gao)熔點(dian)渣和(he)低熔點(dian)渣之(zhi)間還有(you)比(bi)較復(fu)雜的穿插互溶作用,這些熔渣極易粘(zhan)附在(zai)爐壁上(shang)并形成累積造成嚴重的粘(zhan)渣,影響(xiang)電爐的功(gong)率、熔速和(he)容量,直至影響(xiang)爐襯(chen)壽命。出現這樣的情況(kuang)可以采取3點措施來消除(chu):
(1)通(tong)過(guo)加強對入爐(lu)(lu)料(liao)的管理:大(da)幅度(du)減少帶(dai)有(you)砂子(zi)、鐵銹、油(you)污的材料(liao)和含有(you)各種(zhong)雜(za)質的廢料(liao)及回爐(lu)(lu)料(liao)的入爐(lu)(lu)是(shi)防止感應電爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)襯(chen)侵(qin)蝕(shi)和粘渣(zha)的重要(yao)措施;
(2)制(zhi)定(ding)合(he)適(shi)的(de)工藝:根據爐(lu)襯(chen)和(he)所熔(rong)合(he)金的(de)材質制(zhi)定(ding)加料順序和(he)合(he)適(shi)的(de)熔(rong)化工藝,盡量減(jian)少雜質和(he)爐(lu)襯(chen)接(jie)觸的(de)機會(hui)和(he)時間也是防止感應電爐(lu)爐(lu)襯(chen)粘渣的(de)有效方法;
(3)采用新型輔助材料清(qing)潔金(jin)(jin)屬(shu)液和爐渣(zha)中的氧(yang)(yang)化物(wu)及雜質:如脫(tuo)氧(yang)(yang)采用多元(yuan)(yuan)素(su)(su)復合脫(tuo)氧(yang)(yang)劑(ji)來代替單(dan)一元(yuan)(yuan)素(su)(su)脫(tuo)氧(yang)(yang)劑(ji)。單(dan)一元(yuan)(yuan)素(su)(su)脫(tuo)氧(yang)(yang)劑(ji)脫(tuo)氧(yang)(yang)產物(wu)的熔點較高,在金(jin)(jin)屬(shu)液中以固態(tai)質點存(cun)在,很難排出(chu),也易(yi)粘附在爐壁上(shang),而稀(xi)土元(yuan)(yuan)素(su)(su),作(zuo)脫(tuo)氧(yang)(yang)劑(ji)雖然脫(tuo)氧(yang)(yang)能力強,但其脫(tuo)氧(yang)(yang)產物(wu)密(mi)度(du)大也不易(yi)從金(jin)(jin)屬(shu)液中排除,而且稀(xi)
土元素還(huan)容(rong)易與(yu)硅質(zhi)和氧化鋁質(zhi)爐(lu)襯材料中(zhong)的SiO2和Al2O3發生化學反(fan)應,侵蝕爐壁。
多(duo)元(yuan)素復合脫氧劑如硅鋁鋇鈣脫氧能力(li)強,脫氧后的產物是液(ye)(ye)(ye)態質點(dian)容易上浮除(chu)去。金屬(shu)液(ye)(ye)(ye)中的多(duo)種溶(rong)渣(zha)化合物及多(duo)種有害的氣(qi)體,如果不能徹(che)底清(qing)除(chu)造成(cheng)了(le)爐(lu)襯的粘渣(zha),也使鑄(zhu)件形成(cheng)各(ge)種鑄(zhu)造缺陷(xian),采用高質量的除(chu)渣(zha)劑能夠將金屬(shu)液(ye)(ye)(ye)表面的浮渣(zha)清(qing)除(chu)干凈,對于混溶(rong)和懸浮在金屬(shu)液(ye)(ye)(ye)中的雜質和氣(qi)體卻(que)無法清(qing)除(chu)。
真空下進行(xing)無渣(zha)冶煉(lian)時,爐襯(chen)的使(shi)用壽(shou)命大(da)于非真空冶煉(lian)時的壽(shou)命,證明(ming)爐渣(zha)會使(shi)爐襯(chen)使(shi)用壽(shou)命下降。
4、熔煉操作對爐襯使用壽命的影響
熔(rong)(rong)化(hua)期金屬(shu)爐(lu)(lu)料(liao)(liao)能否(fou)順(shun)利熔(rong)(rong)化(hua)影響(xiang)很大(da)。裝料(liao)(liao)的(de)(de)松緊(jin)程(cheng)度(du)直接關(guan)系到爐(lu)(lu)料(liao)(liao)的(de)(de)熔(rong)(rong)化(hua)速(su)度(du)。為了快速(su)加(jia)熱(re)(re)和(he)熔(rong)(rong)化(hua),裝料(liao)(liao)要(yao)力(li)求緊(jin)密,但又要(yao)避免熔(rong)(rong)化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)出現架(jia)橋(qiao)現象,這樣會(hui)使(shi)下部(bu)已溶化(hua)的(de)(de)金屬(shu)液過(guo)(guo)熱(re)(re),使(shi)金屬(shu)液吸氣和(he)增加(jia)合(he)金元素的(de)(de)燒(shao)損,延長熔(rong)(rong)化(hua)時間(jian),高溫(wen)(wen)和(he)劇烈的(de)(de)渦流會(hui)嚴重侵蝕(shi)爐(lu)(lu)壁(bi),出現架(jia)橋(qiao)和(he)處理架(jia)橋(qiao)對(dui)爐(lu)(lu)壁(bi)的(de)(de)損傷(shang)大(da)。當金屬(shu)液面過(guo)(guo)低時要(yao)特別注意加(jia)料(liao)(liao),如果(guo)加(jia)入大(da)塊料(liao)(liao)而(er)電爐(lu)(lu)又輸入高功(gong)率,則底部(bu)將(jiang)產生嚴重過(guo)(guo)熱(re)(re)加(jia)劇侵蝕(shi),整個(ge)爐(lu)(lu)襯中(zhong)以(yi)中(zhong)下部(bu)承受的(de)(de)靜壓力(li).大(da),溫(wen)(wen)度(du).高,沖刷(shua).嚴重。熔(rong)(rong)煉的(de)(de)金屬(shu)液達到適(shi)合(he)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)和(he)質量要(yao)求之后應(ying)停電出爐(lu)(lu),這樣不但安(an)全而(er)且(qie)降低了能耗(hao)(hao),還可以(yi)保護爐(lu)(lu)襯的(de)(de)下半部(bu)不致因過(guo)(guo)熱(re)(re)金屬(shu)液的(de)(de)沖刷(shua)而(er)損毀(hui)。應(ying)盡量縮短(duan)熔(rong)(rong)煉時間(jian)降低鋼液熔(rong)(rong)煉耗(hao)(hao)電。
可以采取7個措施來消除熔煉操作對爐襯使(shi)用壽命的(de)影響
(1)開爐前應再次仔(zi)細(xi)檢(jian)查電源柜、水(shui)冷、傾爐機構等設備,以盡量減少由于設備故障而引起的停(ting)爐故障,特別(bie)是滿爐時的停(ting)爐(俗稱”座爐”),此時應盡量(liang)在鐵液(ye)凝固前修復開爐(lu)。否則,由于熱脹冷縮,受(shou)熱不均,爐(lu)襯(chen)(chen)將產(chan)生裂紋,嚴(yan)重(zhong)影(ying)響爐(lu)襯(chen)(chen)壽命(ming),導致爐(lu)襯(chen)(chen)早期漏爐(lu)事故的發生。
(2)熔煉..爐(lu)鋼(gang)時,剛打好的(de)爐(lu)襯(chen),爐(lu)襯(chen)壁尚(shang)未完全燒結好,前幾爐(lu)要用(yong)較(jiao)(jiao)潔凈的(de)金屬材料,盡(jin)量避免(mian)成份復雜(za),含(han)鐵銹、油(you)(you)污(wu)較(jiao)(jiao)多的(de)材料,特別是油(you)(you)浸廢(fei)鐵屑(xie)。因為成份復雜(za),含(han)較(jiao)(jiao)多鐵銹、油(you)(you)污(wu),沒有(you)清理的(de)廢(fei)料、回爐(lu)料在高(gao)溫(wen)、高(gao)氧(yang)下形(xing)成的(de)氧(yang)化物之間有(you)復雜(za)的(de)穿插(cha)互(hu)溶(rong)作用(yong),極(ji)易形(xing)成粘渣,并(bing)侵(qin)蝕(shi)爐(lu)襯(chen),會使爐(lu)襯(chen)出(chu)現疏松(song)而熔損。
緩慢(man)加(jia)料(liao),應料(liao)少批多,隨熔隨加(jia)并扒清爐渣以減少熔渣。熔煉(lian)(lian)初期應采(cai)用低功率熔煉(lian)(lian),帶入的(de)雜質(zhi)不(bu)但加(jia)大(da)了能耗,而且也(ye)會給鑄件質(zhi)量帶來影響。每天熔煉(lian)(lian)完畢(bi)后倒空爐內的(de)鋼液,密(mi)封爐蓋使其緩冷。
(3)熔化(hua)期爐料產生“架橋”現象對爐襯的使用壽命的影響.大。出現“架橋”時,爐(lu)(lu)料(liao)與(yu)鋼液脫(tuo)離(li),鋼液溫度(du)會過(guo)熱到(dao)很高的溫度(du),嚴重影響爐(lu)(lu)襯的使用壽命,在處理(li)“架(jia)橋”現(xian)象時,過重的振動(dong)、錘擊(ji)都會使(shi)爐襯遭到(dao)破壞。
注意爐料的搭配及時(shi)松(song)料避免爐內棚(peng)料,防止局部過(guo)熱以**對爐襯的局部劇烈(lie)浸蝕。
對(dui)嚴(yan)重(zhong)粘砂、銹(xiu)蝕的(de)爐(lu)料(liao)應(ying)清理(li)干凈后才能(neng)人爐(lu)。先(xian)期應(ying)加(jia)入塊度較小、銹(xiu)蝕較輕的(de)爐(lu)料(liao),而對(dui)爐(lu)襯沖擊(ji)較大的(de)大塊爐(lu)料(liao)應(ying)在中后期預熱后緩(huan)慢加(jia)入,以(yi)減緩(huan)對(dui)爐(lu)襯的(de)沖擊(ji),特別是早期未(wei)完全燒結透的(de)爐(lu)襯。
(4)由(you)于廢鋼(gang)種類較(jiao)(jiao)多,(諸如:生鐵(tie)(tie)塊(kuai)、改(gai)性(xing)生鐵(tie)(tie)、渣鋼(gang)、渣鐵(tie)(tie)、內部回收廢鋼(gang)鐵(tie)(tie)、外購廢鋼(gang)鐵(tie)(tie)等。)爐料的(de)體(ti)積和(he)單重(zhong)相差很大(da),加之廢鋼(gang)場地有限(xian)和(he)生產(chan)節奏快。工人難以做到合理搭配,致使渣量波動(dong)(dong)較(jiao)(jiao)大(da),溫度(du)很不穩定,故各(ge)工廠應根據爐子的(de)大(da)小、廢鋼(gang)的(de)實際情(qing)況與廢鋼(gang)堆放(fang)場地的(de)實際,同時為防止裝入過多或過少造(zao)成渣量波動(dong)(dong)大(da),來規范裝入制度(du):既廢鋼(gang)塊(kuai)的(de)塊(kuai)度(du)與單重(zhong)。
(5)各種(zhong)聚渣劑(ji)對(dui)爐襯使用壽命都會產生(sheng)影(ying)響。
諸(zhu)如(ru)高(gao)鈣質、硅鈣質聚渣劑(ji)在高(gao)溫的作用下會與爐襯(chen)材料(liao)發(fa)生反(fan)應,嚴重地(di)侵蝕(shi)爐襯(chen)基體(ti)。
(6)出鋼時,特別是(shi)鋼液不能一(yi)次出完(wan),爐(lu)(lu)子卻不及時回位,爐(lu)(lu)溫不是(shi)處于(yu)保溫狀(zhuang)態而是(shi)處于(yu)高溫狀(zhuang)態下(xia);使爐(lu)(lu)襯上半部(bu)一(yi)直處于(yu)高溫空燒和爐(lu)(lu)體下(xia)部(bu)處于(yu)局部(bu)電磁攪拌(ban)的情況下(xia)。將嚴(yan)重(zhong)地(di)、加速侵蝕爐(lu)(lu)襯。
(7)停(ting)止熔煉時(shi),應及時(shi)減(jian)少冷(leng)卻水流量(liang),蓋上爐(lu)蓋.使爐(lu)襯緩(huan)慢降溫,減(jian)少對(dui)爐(lu)襯的熱(re)沖擊,防止在(zai)冷(leng)卻過程中(zhong)產生(sheng)裂紋。