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合金冶煉中頻爐如何提高爐齡？
您的位置： 中頻爐|感應加熱|熔鋼爐|熔鋁爐|熔銅爐|熔鉛爐|洛陽(yáng)萬(wàn)峰工業(yè)爐有限公司-技術(shù)支持合金冶煉中頻爐如何提高爐齡？
廠(chǎng)家：合金冶煉中頻爐如何提高爐齡？ 日期：：2019-12-20 瀏覽次數： 202
隨著(zhù)中頻爐控制技術(shù)的成熟，中頻無(wú)芯感應電爐(簡(jiǎn)稱(chēng)中頻爐)熔煉以其特有的方便、環(huán)保、工藝和設備簡(jiǎn)單等優(yōu)勢，在鑄造行業(yè)廣泛應用。目前在控制技術(shù)上已不存在問(wèn)題，但中頻電爐的使用爐齡(爐襯壽命)不夠理想，則是中頻冶煉過(guò)程中普遍存在的一個(gè)問(wèn)題。
中頻爐是將常用的低壓工頻(50rlz)交流電轉變成頻率達200～10000Hz的交流電，配合相應的冶煉設備進(jìn)行金屬冶煉的一套電冶煉系統。主要原理為通過(guò)一套控制系統將三相工頻交流電整流成直流電流，通過(guò)逆變成為可控可調節的中頻交流電流。根據電磁感應原理，中頻電流的磁場(chǎng)在金屬材料產(chǎn)生渦流，釋放出大量的熱量直至將金屬熔化，完成電能到熱能的轉換，這就是中頻電爐冶煉系統的工作原理。中頻爐廣泛用于有色金屬的熔煉，主要用在熔煉鋼、合金鋼、特種鋼、鑄鐵等黑色金屬材料以及不銹鋼等有色金屬材料的熔煉，也可用于銅、鋁等有色金屬的熔煉和升溫、保溫。
中頻系統主要由中頻電爐(爐體)、中頻電控系統、水冷卻系統及其他輔助系統組成。中頻爐爐體主要由爐殼、感應圈、爐襯3個(gè)主要部分組成，爐殼用非磁性材料制成、感應線(xiàn)圈由矩形空心紫銅管繞制成螺旋狀簡(jiǎn)體，管內熔煉時(shí)通冷卻水。爐襯壽命代表著(zhù)技術(shù)裝備、]I藝操作、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)效率、乃至生產(chǎn)成本的高低。
中頻電爐在冶煉過(guò)程中出現的主要問(wèn)題有縱橫向裂紋、爐面襯層剝落、磨損等，爐襯容易裂紋導致多處崩裂造成局部區域過(guò)薄而報廢。同時(shí)金屬液由爐嘴與爐襯之間的裂縫流進(jìn)爐襯，對爐襯使用壽命造成影響。
當前中頻電爐爐體的筑砌主要以個(gè)人經(jīng)驗為主，僅將相關(guān)的筑爐材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的配比和燒結即完成。在此過(guò)程中，存在筑爐前對相關(guān)材料的質(zhì)量把控、材料檢測、材料性能等缺少定量規范。在筑爐過(guò)程中，爐襯材料的配比、粒度級配、打結料攪拌在處于人工操作狀態(tài)，沒(méi)有嚴格的計量支撐和檢測。爐體筑好后，在燒結過(guò)程中，燒結方法隨意性大，燒結溫度控制沒(méi)有量化標準。由此可看出筑爐工藝不明確，缺少量化指標，很容易造成筑造的爐體先天不足。
針對該項問(wèn)題，依據中頻電爐的大小和冶煉的鋼種以及設備控制系統的性能，對筑爐材料的粒度級配和臨界顆粒提出明確要求，常用<2t的爐子臨界顆粒直徑采用 5mm，同時(shí)明確了烘烤曲線(xiàn) 。><2t的爐子臨界顆粒直徑采用5mm,同時(shí)明確了烘烤曲線(xiàn)。顆粒配比不規范。目前爐襯打結時(shí)，只是將購進(jìn)的鎂砂簡(jiǎn)單進(jìn)行級配再加入一定比例的硼酸就打結爐襯，且配料過(guò)程中進(jìn)行人工攪拌操作，使得爐襯不可避免形成空隙，這直接影響爐襯的燒結層。當空隙的大小及數量達到一定程度就無(wú)法阻止鋼液的滲透，最終導致漏爐事件發(fā)生，因此合理的砂粒配比至關(guān)重要。在實(shí)際操作中，根據爐底、爐壁的工作情況分別進(jìn)行調整，底部由于高溫時(shí)間長(cháng)，要求爐底強度高，因此粗砂的比例要大，而爐壁中粗砂的比例要相對偏小。(2)燒結和烘烤過(guò)程。烘爐的主要目的是獲得較為理想的燒結層，燒結層的好與壞直接影響到爐襯的使用壽命，因此烘爐是延長(cháng)爐齡的重要環(huán)節。紫鼎在用的打爐方式仍然為比較原始的濕法打爐，水分的存在使得燒結過(guò)程存在眾多不確定因素。(3)存在的主要問(wèn)題。烘爐手段缺乏，主要表現在爐體筑好后因水分含量高無(wú)法通電烘烤，必須通過(guò)自然燃燒木材將水分蒸發(fā)一部分。這個(gè)過(guò)程中因無(wú)法控制燃燒的溫度，使得爐體各個(gè)部位的水分含量不同，在通電烘烤前，留下了燒結不均的隱患。烘烤溫度過(guò)程缺少定量控制，燒結結溫度不同燒結層的厚度也不同，由于燒結層不足爐體使用壽命則明顯降低。爐襯的烘烤與燒結一般分為3個(gè)階段，即烘烤、半燒結和完全燒結階段。每個(gè)階段的溫度、升溫速度和保溫時(shí)間都不相同，為防止在此產(chǎn)生裂紋，需要有嚴格的量化指標進(jìn)行控制。
煉鋼操作工藝不規范(1)爐料裝入過(guò)程零亂。入爐料多為廢鋼鐵或生鐵塊，爐料的體積和單重相差很大，在裝料過(guò)程中搭配不合理，致使爐溫波動(dòng)大，不穩定，為防止因裝料過(guò)多或過(guò)少引起爐溫波動(dòng)，需要在廢鋼場(chǎng)地堆放和裝料制度上進(jìn)行明確規定。(2)日常維護操作，首先，在熔煉過(guò)程中因爐壁殘留比較嚴重，工人在出鋼后用外力強制敲打使得燒結層受到瞬時(shí)撞擊而產(chǎn)生裂紋。其次在爐子使用上隨意性比較大，在煉鋼結束冷爐過(guò)程中，為追求方便，直接裝填人爐料降溫，使得爐體短時(shí)間內熱脹冷縮引起裂紋。重視筑爐材料主要體現在幾個(gè)方面，一是材料選擇，同樣選擇鎂砂，高質(zhì)量的鎂砂的顆粒度均勻、雜質(zhì)少，性能穩定，筑爐前爐料要經(jīng)過(guò)人工檢查，保證其干凈清潔。二是顆粒配比要合理均勻，在攪拌過(guò)程中避免人工的攪拌，提高顆粒配比均勻程度。目前比較合理的配比有，爐襯用鎂砂配比3-8mm占比50％～60％，0．5～3mm占比10％～15％，0．5mm以下占比35％。通過(guò)幾個(gè)試驗獲得的對比數據見(jiàn)表1。
在優(yōu)質(zhì)的筑爐材料前提下，筑爐工藝中必須將筑爐的流程程序化、標準化，每一步都列出具體的方法和檢測指標。主要包括爐料配比、搗料、爐底打結、爐壁打結、爐嘴打結以及燒結過(guò)程。燒結過(guò)程嚴格按照既定燒結程序開(kāi)展，例如烘烤階段，分別以100℃，h的速度將利用坩堝模加熱至500，再以50℃／h將爐溫升值600℃保溫2h。目的是低功率時(shí)排除爐襯中的水分，同時(shí)在為了防止石英砂相變過(guò)程膨脹過(guò)快引起裂紋。半燒結階段，以70℃，h升溫至900℃保溫2h。出鐵完全燒結階段，100℃／}l升溫至1500℃出鐵。高溫燒結是提高爐膛壽命的基礎，燒結溫度和燒結層厚度不夠，爐膛壽命明顯降低。燒結曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。
規范崗位操作制度爐子在使用過(guò)程中，操作工藝對爐襯壽命的影響也非常重要，操作不當將嚴重影響爐襯的使用壽命，尤其是新?tīng)t燒結層較薄時(shí)的操作更為重要。(1)新?tīng)t第一次出鋼時(shí)，應留有一半的鋼水即進(jìn)行第二次加料冶煉，以此避免新?tīng)t爐襯燒結層厚度不夠的情況下聚冷產(chǎn)生裂紋。(2)新?tīng)t應連續熔化，且嚴禁重力敲打爐壁結垢層，加料時(shí)嚴禁將重物拋進(jìn)爐膛。(3)冶煉結束停爐時(shí)，應空爐冷卻，嚴禁圖方便加入爐料，避免爐襯因快速冷卻產(chǎn)生裂紋，同時(shí)應加爐蓋保溫。(4)不同冶煉條件下?tīng)t齡的變化見(jiàn)表2。
爐襯耐火材料品質(zhì)的提高是爐襯壽命的關(guān)鍵，材料選擇要和實(shí)際的生產(chǎn)需要和生產(chǎn)工藝相結合，煉合金鋼時(shí)需要比較高的熔煉溫度，所以選擇較高燒結溫度的爐襯材料，但是該類(lèi)材料存在容易開(kāi)裂的劣點(diǎn)。在冶煉煉鋼脫氧劑時(shí)熔煉溫度要求不高，不能盲目追求高燒結溫度的爐襯材料，這是需要引起重視的地方。另外，爐襯的修筑和維護必須標準化，要提高爐襯的壽命在重視筑爐和燒結的同時(shí)，必須規范操作和加強日常維護。
中頻爐是將常用的低壓工頻(50rlz)交流電轉變成頻率達200～10000Hz的交流電，配合相應的冶煉設備進(jìn)行金屬冶煉的一套電冶煉系統。主要原理為通過(guò)一套控制系統將三相工頻交流電整流成直流電流，通過(guò)逆變成為可控可調節的中頻交流電流。根據電磁感應原理，中頻電流的磁場(chǎng)在金屬材料產(chǎn)生渦流，釋放出大量的熱量直至將金屬熔化，完成電能到熱能的轉換，這就是中頻電爐冶煉系統的工作原理。中頻爐廣泛用于有色金屬的熔煉，主要用在熔煉鋼、合金鋼、特種鋼、鑄鐵等黑色金屬材料以及不銹鋼等有色金屬材料的熔煉，也可用于銅、鋁等有色金屬的熔煉和升溫、保溫。
中頻系統主要由中頻電爐(爐體)、中頻電控系統、水冷卻系統及其他輔助系統組成。中頻爐爐體主要由爐殼、感應圈、爐襯3個(gè)主要部分組成，爐殼用非磁性材料制成、感應線(xiàn)圈由矩形空心紫銅管繞制成螺旋狀簡(jiǎn)體，管內熔煉時(shí)通冷卻水。爐襯壽命代表著(zhù)技術(shù)裝備、]I藝操作、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)效率、乃至生產(chǎn)成本的高低。
中頻電爐在冶煉過(guò)程中出現的主要問(wèn)題有縱橫向裂紋、爐面襯層剝落、磨損等，爐襯容易裂紋導致多處崩裂造成局部區域過(guò)薄而報廢。同時(shí)金屬液由爐嘴與爐襯之間的裂縫流進(jìn)爐襯，對爐襯使用壽命造成影響。
當前中頻電爐爐體的筑砌主要以個(gè)人經(jīng)驗為主，僅將相關(guān)的筑爐材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的配比和燒結即完成。在此過(guò)程中，存在筑爐前對相關(guān)材料的質(zhì)量把控、材料檢測、材料性能等缺少定量規范。在筑爐過(guò)程中，爐襯材料的配比、粒度級配、打結料攪拌在處于人工操作狀態(tài)，沒(méi)有嚴格的計量支撐和檢測。爐體筑好后，在燒結過(guò)程中，燒結方法隨意性大，燒結溫度控制沒(méi)有量化標準。由此可看出筑爐工藝不明確，缺少量化指標，很容易造成筑造的爐體先天不足。
針對該項問(wèn)題，依據中頻電爐的大小和冶煉的鋼種以及設備控制系統的性能，對筑爐材料的粒度級配和臨界顆粒提出明確要求，常用<2t的爐子臨界顆粒直徑采用 5mm，同時(shí)明確了烘烤曲線(xiàn) 。><2t的爐子臨界顆粒直徑采用5mm,同時(shí)明確了烘烤曲線(xiàn)。顆粒配比不規范。目前爐襯打結時(shí)，只是將購進(jìn)的鎂砂簡(jiǎn)單進(jìn)行級配再加入一定比例的硼酸就打結爐襯，且配料過(guò)程中進(jìn)行人工攪拌操作，使得爐襯不可避免形成空隙，這直接影響爐襯的燒結層。當空隙的大小及數量達到一定程度就無(wú)法阻止鋼液的滲透，最終導致漏爐事件發(fā)生，因此合理的砂粒配比至關(guān)重要。在實(shí)際操作中，根據爐底、爐壁的工作情況分別進(jìn)行調整，底部由于高溫時(shí)間長(cháng)，要求爐底強度高，因此粗砂的比例要大，而爐壁中粗砂的比例要相對偏小。(2)燒結和烘烤過(guò)程。烘爐的主要目的是獲得較為理想的燒結層，燒結層的好與壞直接影響到爐襯的使用壽命，因此烘爐是延長(cháng)爐齡的重要環(huán)節。紫鼎在用的打爐方式仍然為比較原始的濕法打爐，水分的存在使得燒結過(guò)程存在眾多不確定因素。(3)存在的主要問(wèn)題。烘爐手段缺乏，主要表現在爐體筑好后因水分含量高無(wú)法通電烘烤，必須通過(guò)自然燃燒木材將水分蒸發(fā)一部分。這個(gè)過(guò)程中因無(wú)法控制燃燒的溫度，使得爐體各個(gè)部位的水分含量不同，在通電烘烤前，留下了燒結不均的隱患。烘烤溫度過(guò)程缺少定量控制，燒結結溫度不同燒結層的厚度也不同，由于燒結層不足爐體使用壽命則明顯降低。爐襯的烘烤與燒結一般分為3個(gè)階段，即烘烤、半燒結和完全燒結階段。每個(gè)階段的溫度、升溫速度和保溫時(shí)間都不相同，為防止在此產(chǎn)生裂紋，需要有嚴格的量化指標進(jìn)行控制。
煉鋼操作工藝不規范(1)爐料裝入過(guò)程零亂。入爐料多為廢鋼鐵或生鐵塊，爐料的體積和單重相差很大，在裝料過(guò)程中搭配不合理，致使爐溫波動(dòng)大，不穩定，為防止因裝料過(guò)多或過(guò)少引起爐溫波動(dòng)，需要在廢鋼場(chǎng)地堆放和裝料制度上進(jìn)行明確規定。(2)日常維護操作，首先，在熔煉過(guò)程中因爐壁殘留比較嚴重，工人在出鋼后用外力強制敲打使得燒結層受到瞬時(shí)撞擊而產(chǎn)生裂紋。其次在爐子使用上隨意性比較大，在煉鋼結束冷爐過(guò)程中，為追求方便，直接裝填人爐料降溫，使得爐體短時(shí)間內熱脹冷縮引起裂紋。重視筑爐材料主要體現在幾個(gè)方面，一是材料選擇，同樣選擇鎂砂，高質(zhì)量的鎂砂的顆粒度均勻、雜質(zhì)少，性能穩定，筑爐前爐料要經(jīng)過(guò)人工檢查，保證其干凈清潔。二是顆粒配比要合理均勻，在攪拌過(guò)程中避免人工的攪拌，提高顆粒配比均勻程度。目前比較合理的配比有，爐襯用鎂砂配比3-8mm占比50％～60％，0．5～3mm占比10％～15％，0．5mm以下占比35％。通過(guò)幾個(gè)試驗獲得的對比數據見(jiàn)表1。
在優(yōu)質(zhì)的筑爐材料前提下，筑爐工藝中必須將筑爐的流程程序化、標準化，每一步都列出具體的方法和檢測指標。主要包括爐料配比、搗料、爐底打結、爐壁打結、爐嘴打結以及燒結過(guò)程。燒結過(guò)程嚴格按照既定燒結程序開(kāi)展，例如烘烤階段，分別以100℃，h的速度將利用坩堝模加熱至500，再以50℃／h將爐溫升值600℃保溫2h。目的是低功率時(shí)排除爐襯中的水分，同時(shí)在為了防止石英砂相變過(guò)程膨脹過(guò)快引起裂紋。半燒結階段，以70℃，h升溫至900℃保溫2h。出鐵完全燒結階段，100℃／}l升溫至1500℃出鐵。高溫燒結是提高爐膛壽命的基礎，燒結溫度和燒結層厚度不夠，爐膛壽命明顯降低。燒結曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。
規范崗位操作制度爐子在使用過(guò)程中，操作工藝對爐襯壽命的影響也非常重要，操作不當將嚴重影響爐襯的使用壽命，尤其是新?tīng)t燒結層較薄時(shí)的操作更為重要。(1)新?tīng)t第一次出鋼時(shí)，應留有一半的鋼水即進(jìn)行第二次加料冶煉，以此避免新?tīng)t爐襯燒結層厚度不夠的情況下聚冷產(chǎn)生裂紋。(2)新?tīng)t應連續熔化，且嚴禁重力敲打爐壁結垢層，加料時(shí)嚴禁將重物拋進(jìn)爐膛。(3)冶煉結束停爐時(shí)，應空爐冷卻，嚴禁圖方便加入爐料，避免爐襯因快速冷卻產(chǎn)生裂紋，同時(shí)應加爐蓋保溫。(4)不同冶煉條件下?tīng)t齡的變化見(jiàn)表2。
爐襯耐火材料品質(zhì)的提高是爐襯壽命的關(guān)鍵，材料選擇要和實(shí)際的生產(chǎn)需要和生產(chǎn)工藝相結合，煉合金鋼時(shí)需要比較高的熔煉溫度，所以選擇較高燒結溫度的爐襯材料，但是該類(lèi)材料存在容易開(kāi)裂的劣點(diǎn)。在冶煉煉鋼脫氧劑時(shí)熔煉溫度要求不高，不能盲目追求高燒結溫度的爐襯材料，這是需要引起重視的地方。另外，爐襯的修筑和維護必須標準化，要提高爐襯的壽命在重視筑爐和燒結的同時(shí)，必須規范操作和加強日常維護。
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