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                公司新聞
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                7個措施有效消除熔煉工藝對爐襯壽命的影響
                作者: 發布于:2020-3-16 9:46:11 點擊量:

                 連續熔煉和間歇熔煉對爐襯的使用壽命有著很大的影響。在連續熔煉時,爐襯始終是處于熱狀態,受溫度劇變的影響小。間歇作業時,每熔煉一爐爐襯就會從低溫高溫低溫周期性的急冷急熱地變化一次。這種急冷急熱變化的結果就會使爐襯產生裂紋,從而使爐襯的使用壽命降低。 

                除鎂鋁尖晶石質爐襯外,鎂質和石英質爐襯的耐急冷急熱性是很差的。其中石英質爐襯尤其顯著,在爐襯加熱和冷卻過程中,爐襯燒結層的線膨脹或收縮率0.9%。也就是說每間歇冶煉1爐,爐襯的體積將產生一次膨脹和收縮。在800℃以下這種變化率最大,如果爐襯處于連續熔煉的條件下,爐襯壁的溫度將不會低于800℃,這樣爐襯體積的變化率是很小的,產生裂紋的時間也將推遲,爐襯的壽命得以提高。 因此,為了延長爐襯的壽命,熔煉鑄鐵的大型工頻爐停爐時,必須使坩堝溫度保持在800℃以上。 
                熔煉過程中溶液會通過耐火材料基體中的毛細孔道滲入到耐火材料基體內部侵蝕爐襯。滲入到耐火材料基體內部的成分包括;渣中的CaO、SiO2、FeO; 鋼液中的Fe、Si、Ai、Mn、C,甚至還包括金屬蒸汽,CO氣體等。這些滲入成分沉積在耐火材料毛細孔道中,造成耐火材料工作面的物理化學性能與原耐火材料基體的不連續性,在操作溫度急變下將出現裂紋、剝落和結構疏松,嚴格的說這個損毀過程比溶解損毀過程嚴重得多。
                以堿性爐襯為例,提高氧化鎂含量及粘度,既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 
                熔煉過程中鋼液的溫度過高,會造成爐渣溫度升高,對爐襯的侵蝕加劇,使爐襯沿渣線過早的損壞。此外,高溫還會促使鋼液的流動性加速并加速向爐襯的裂紋滲透,加劇了金屬液對爐襯的化學侵蝕。在盡量控制熔煉溫度的同時,也不要出現長時間高溫或保溫等待澆鑄的情況,過高的溫度不但易使合金燒損,同時能耗也會增加?傊,熔煉溫度越高爐襯的使用壽命越低.
                高溫的作用下爐襯材料中的SiO2會與鋼(鐵)液中的C發生還原反應,快速侵蝕爐襯。
                高溫保持是正常情況下爐襯浸蝕的主要原因,應盡量減少高溫保持時間。高溫出鐵、低溫澆鑄,一直是操作的準則。但是每一種鑄件都有其熔化工藝要求,在達到適合的溫度時,不要過于追求過度的超溫,要經常觀察和測溫。滿足工藝要求即可,做到低溫熔化、快速升溫。高溫鋼液停留在爐襯中時間越長,對爐襯的侵蝕越大。
                某鑄造廠采用石英砂材料作爐襯材料生產鑄鐵件時,鐵液檢驗合格,澆注也正常,但檢驗鑄件質量時,發現碳元素低了、硅元素高了導致鑄件不合格。究其原因其實是盲目追求高溫出鐵所造成的。鐵液樣送檢后,爐上超高溫保持導致碳元素在高溫作用下形成一氧化碳氣體蒸發,爐襯材料在高溫作用下熔融—石英砂中的二氧化硅元素大量滲入鐵液中。                                      14爐襯熔融后情況
                2、熔煉鋼種對爐襯使用壽命的影響                            
                熔煉熔點低、流動性好的高碳和高錳鋼時,鋼液對爐襯的滲透作用加劇,會降低爐襯的使用壽命。
                熔煉低碳高鎳鉻流動性差的鋼種時,爐襯具有比較高的使用壽命。
                熔點高的材質需要較高的溫度,長時間的高溫也會降低爐襯的使用壽命。
                因此,在安排熔煉鋼種時應當在爐襯的后期冶煉高碳鋼和高錳鋼。
                另外熔煉不同的材質應注意金屬材料的屬性,如上一爐熔煉硫含量較高的金屬,下一爐熔煉高錳鋼極易造成爐壁侵蝕。因此,在安排熔煉鋼種時應當在爐襯的后期冶煉高碳鋼和高錳鋼。
                3、渣對爐襯使用壽命的影響
                爐渣的酸堿度應當和爐襯的材質相適應。應根據爐襯的材質選擇合適的爐渣。堿性渣適用于鎂質爐襯,但能被高CaO渣和SiO2渣侵蝕,過量的CaF2也會侵蝕堿性爐襯,使渣線區過早熔蝕。酸性渣適用于石英質爐襯,鎂鋁質爐襯只能適用于弱堿性或中性渣。氧化鋁質爐襯高溫下在不同的酸堿度中會表現出典型的兩性,其可以適應不同酸堿度的熔渣,相比酸性爐襯和堿性爐襯來說稍差一些。
                加入爐內的金屬材料會帶入各種不同的氧化物,不同材質、不同爐次的爐渣成份也不盡相同。爐渣中存在的各種氧化物、碳化物、硫化物及各種形態的復合化合物,大部分都會和爐襯發生化學反應,生成不同熔點的新的化合物。反應中生成的一些低熔點氧化物如鐵橄欖石(FeOSiO2)、錳橄欖石(MnOSiO2)等熔點一般在1200℃左右范圍內。低熔點渣具有極好的流動性,可能會形成助熔劑作用,對爐襯產生劇烈的化學侵蝕降低爐襯的使用壽命。               15渣對爐襯的侵蝕
                反應中生成的高熔點渣如莫來石(3Al2O3·2SiO2)、鎂橄欖石(2MgO·SiO2)等,及一些高熔點的金屬元素熔點可達1800℃以上,懸浮在金屬液中的高熔點渣和低熔點渣之間還有比較復雜的穿插互溶作用,這些熔渣極易粘附在爐壁上并形成累積造成嚴重的粘渣,影響電爐的功率、熔速和容量,直至影響爐襯壽命。出現這樣的情況可以采取3點措施來消除:
                1)通過加強對入爐料的管理:大幅度減少帶有砂子、鐵銹、油污的材料和含有各種雜質的廢料及回爐料的入爐是防止感應電爐爐襯侵蝕和粘渣的重要措施;
                2)制定合適的工藝:根據爐襯和所熔合金的材質制定加料順序和合適的熔化工藝,盡量減少雜質和爐襯接觸的機會和時間也是防止感應電爐爐襯粘渣的有效方法;
                3)采用新型輔助材料清潔金屬液和爐渣中的氧化物及雜質:如脫氧采用多元素復合脫氧劑來代替單一元素脫氧劑。單一元素脫氧劑脫氧產物的熔點較高,在金屬液中以固態質點存在,很難排出,也易粘附在爐壁上,而稀土元素,作脫氧劑雖然脫氧能力強,但其脫氧產物密度大也不易從金屬液中排除,而且稀
                土元素還容易與硅質和氧化鋁質爐襯材料中的SiO2Al2O3發生化學反應,侵蝕爐壁。 
                多元素復合脫氧劑如硅鋁鋇鈣脫氧能力強,脫氧后的產物是液態質點容易上浮除去。金屬液中的多種溶渣化合物及多種有害的氣體,如果不能徹底清除造成了爐襯的粘渣,也使鑄件形成各種鑄造缺陷,采用高質量的除渣劑能夠將金屬液表面的浮渣清除干凈,對于混溶和懸浮在金屬液中的雜質和氣體卻無法清除。
                真空下進行無渣冶煉時,爐襯的使用壽命大于非真空冶煉時的壽命,證明爐渣會使爐襯使用壽命下降。
                4、熔煉操作對爐襯使用壽命的影響
                熔化期金屬爐料能否順利熔化影響很大。裝料的松緊程度直接關系到爐料的熔化速度。為了快速加熱和熔化,裝料要力求緊密,但又要避免熔化過程中出現架橋現象,這樣會使下部已溶化的金屬液過熱,使金屬液吸氣和增加合金元素的燒損,延長熔化時間,高溫和劇烈的渦流會嚴重侵蝕爐壁,出現架橋和處理架橋對爐壁的損傷大。當金屬液面過低時要特別注意加料,如果加入大塊料而電爐又輸入高功率,則底部將產生嚴重過熱加劇侵蝕,整個爐襯中以中下部承受的靜壓力最大,溫度最高,沖刷最嚴重。熔煉的金屬液達到適合的溫度和質量要求之后應停電出爐,這樣不但安全而且降低了能耗,還可以保護爐襯的下半部不致因過熱金屬液的沖刷而損毀。應盡量縮短熔煉時間降低鋼液熔煉耗電。
                可以采取7個措施來消除熔煉操作對爐襯使用壽命的影響 
                1)開爐前應再次仔細檢查電源柜、水冷、傾爐機構等設備,以盡量減少由于設備故障而引起的停爐故障,特別是滿爐時的停爐(俗稱座爐”),此時應盡量在鐵液凝固前修復開爐。否則,由于熱脹冷縮,受熱不均,爐襯將產生裂紋,嚴重影響爐襯壽命,導致爐襯早期漏爐事故的發生。
                2)熔煉第一爐鋼時,剛打好的爐襯,爐襯壁尚未完全燒結好,前幾爐要用較潔凈的金屬材料,盡量避免成份復雜,含鐵銹、油污較多的材料,特別是油浸廢鐵屑。因為成份復雜,含較多鐵銹、油污,沒有清理的廢料、回爐料在高溫、高氧下形成的氧化物之間有復雜的穿插互溶作用,極易形成粘渣,并侵蝕爐襯,會使爐襯出現疏松而熔損。
                緩慢加料,應料少批多,隨熔隨加并扒清爐渣以減少熔渣。熔煉初期應采用低功率熔煉,帶入的雜質不但加大了能耗,而且也會給鑄件質量帶來影響。每天熔煉完畢后倒空爐內的鋼液,密封爐蓋使其緩冷。
                3)熔化期爐料產生架橋現象對爐襯的使用壽命的影響最大。出現架橋時,爐料與鋼液脫離,鋼液溫度會過熱到很高的溫度,嚴重影響爐襯的使用壽命,在處理架橋現象時,過重的振動、錘擊都會使爐襯遭到破壞。
                注意爐料的搭配及時松料避免爐內棚料,防止局部過熱以減輕對爐襯的局部劇烈浸蝕。
                對嚴重粘砂、銹蝕的爐料應清理干凈后才能人爐。先期應加入塊度較小、銹蝕較輕的爐料,而對爐襯沖擊較大的大塊爐料應在中后期預熱后緩慢加入,以減緩對爐襯的沖擊,特別是早期未完全燒結透的爐襯。
                4)由于廢鋼種類較多,(諸如:生鐵塊、改性生鐵、渣鋼、渣鐵、內部回收廢鋼鐵、外購廢鋼鐵等。)爐料的體積和單重相差很大,加之廢鋼場地有限和生產節奏快。工人難以做到合理搭配,致使渣量波動較大,溫度很不穩定,故各工廠應根據爐子的大小、廢鋼的實際情況與廢鋼堆放場地的實際,同時為防止裝入過多或過少造成渣量波動大,來規范裝入制度:既廢鋼塊的塊度與單重。
                5)各種聚渣劑對爐襯使用壽命都會產生影響。
                諸如高鈣質、硅鈣質聚渣劑在高溫的作用下會與爐襯材料發生反應,嚴重地侵蝕爐襯基體。  
                (6)出鋼時,特別是鋼液不能一次出完,爐子卻不及時回位,爐溫不是處于保溫狀態而是處于高溫狀態下;使爐襯上半部一直處于高溫空燒和爐體下部處于局部電磁攪拌的情況下。將嚴重地、加速侵蝕爐襯。
                7)停止熔煉時,應及時減少冷卻水流量,蓋上爐蓋.使爐襯緩慢降溫,減少對爐襯的熱沖擊,防止在冷卻過程中產生裂紋。

                 

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