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中頻爐筑爐方法
廠(chǎng)家：中頻爐筑爐方法 日期：：2019-12-31 瀏覽次數： 102
在3t中頻爐上采用濕法筑爐技術(shù),爐齡最高達到275爐,平均為169爐。1.5t中頻爐濕法筑爐的爐齡達521爐。在非連續性生產(chǎn)條件下用于熔煉鑄鐵軋輥達到如此高的爐齡,實(shí)屬一大進(jìn)步。3t中頻電爐濕法筑爐獲得成功,是對傳統干法筑爐的一大挑戰。濕法筑爐即在爐襯材料中加入一定量的水,混合均勻后用濕法打結爐襯。爐襯打結后取出鋼坩堝模,用木柴烘烤數小時(shí)后即可裝料進(jìn)行熔煉。濕法筑爐與干法筑爐相比,每次筑爐可以節約一個(gè)鋼坩堝模,節約烘爐時(shí)間20多小時(shí),節約烘爐用電約2000度,并且基本實(shí)現當天筑爐當天可以開(kāi)爐熔煉。
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3t中頻爐鋼坩堝模原設計見(jiàn)圖1(a),它是由兩個(gè)平截空心圓錐體組成的鋼坩堝模。這種結構的鋼坩堝模在筑爐時(shí)有一個(gè)缺點(diǎn),就是在(1)部位存在死角砂子不易打結實(shí),容易在該處造成漏鐵液。改進(jìn)后的鋼坩堝模形狀見(jiàn)圖1(b),它是一個(gè)平截空心圓錐體的鋼坩堝模。這一改進(jìn)使筑爐時(shí)打結方便。不存在死角,從根本上解決了原鋼坩堝模(1)部位打結困難并不易打結實(shí)的難題。實(shí)踐證明,這一改進(jìn)十分成功,是提高爐齡的關(guān)鍵之一。
濕法筑爐用的鋼坩堝模是永久性的,即每次筑爐完畢之后取出鋼坩堝模,下次可以繼續使用。每使用一次之后,鋼坩堝模表面最好涂一層防銹油,防止生銹。下次使用前應把油擦干凈,使鋼坩堝模表面光潔、平滑,以利于筑爐畢容易取出并且不會(huì )損傷爐襯內壁。
3t中頻爐的絕緣層和絕熱層,一般由玻璃絲布、云母板、石棉板、石棉布組成。但由于濕法筑爐的爐襯材料中含有較多的水分,在烘爐和燒結過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生水蒸氣,為了有利于水蒸氣順利排出,濕法筑爐的絕緣層和絕熱層材料僅采用兩層石棉布,而不用玻璃絲布、云母板和石棉板。石棉布既絕緣又絕熱,同時(shí),透氣性又較好,因此,濕法筑爐時(shí)僅采用石棉布是比較合理的,筑爐成本也可以大幅度降低。
爐底鋪2層石棉布,要求兩層交錯鋪設,每層平整無(wú)皺折。
緊靠感應圈內壁鋪兩層石棉布,鋪設時(shí),要先上后下,每層平整無(wú)皺折,縱縫搭接用水玻璃粘住,相鄰兩層接縫錯開(kāi)。伸出上平面約150mm的石棉布用水玻璃粘貼在爐子上口耐火磚平面上,并用鐵塊壓牢,防止筑爐時(shí)石棉布往下移動(dòng)。用此法鋪設絕緣層和絕熱層,操作簡(jiǎn)單方便。
爐襯材料采用精制石英砂。對石英砂化學(xué)成分要求如下:SiO2含量應大于98%,堿金屬氧化物(K2O、Na2O)含量應小于0.50%,Fe2O3含量應小于0.75%。助燒結劑采用硼酸,要求:硼酸含量大于96%,硫酸鹽含量小于0.4%,氧化物含量小于0.05%,并應經(jīng)70～80目篩子過(guò)篩。
爐襯材料配比如表1。硼酸加入量為2%,水分為5%～6%。
石英砂、硼酸和水按比例加入后,用人工方法混拌均勻。配制好的材料用紡織袋蓋好,放置1～2h再用。夏天氣溫高,為防止水分蒸發(fā),可用濕紡織袋蓋上。配制場(chǎng)地應清掃干凈,在拌制過(guò)程中應防止鋼屑和鐵屑混入。
3t中頻電爐按設計要求,爐底厚度控制在150mm左右,爐壁厚度控制在70mm左右。用人工方法打結爐襯。爐底材料打結實(shí)后刮平,再用平頭錘打平,爐底厚度和水平度測量合格后再放入鋼坩堝模。鋼坩堝模放入要使周?chē)诤癖M可能均勻,這可用3塊同樣厚度,一頭小于爐襯壁厚,一頭大于爐襯壁厚的木楔均勻插于鋼坩堝模四周,將鋼坩堝模壓緊于爐膛中心并固定。為防止打結時(shí)松動(dòng),在鋼坩堝內應放入一定重量的石英砂袋,壓住鋼坩堝模,防止爐襯打結過(guò)程中鋼坩堝模往上抬。鋼坩堝模固定后,即可進(jìn)行爐襯打結。爐襯一層一層地填筑并打實(shí),每層厚度不超過(guò)50mm。并要先鋪攤均勻后再打實(shí)。人工打結時(shí),采用多人分班操作,每班3人,每打結10～15min即換班,要求用力均勻,打結過(guò)程中3人圍爐子緩慢旋轉換位,以避免各人用力不均造成密度不同。在打結過(guò)程中要特別注意不要碰壞石棉布,否則石棉布損壞部位會(huì )造成漏砂,因此,發(fā)現石棉布損壞應馬上補好。
爐襯打結完成后,把鋼坩堝模用行車(chē)緩緩吊起,然后全面檢查爐襯內壁打結質(zhì)量,如發(fā)現有局部不緊實(shí)處可補充打結實(shí)。吊起鋼坩堝模時(shí),升速不宜過(guò)快,并應做到邊敲擊鋼坩堝內壁邊慢慢提升,防止拉壞新筑的爐襯。取出鋼坩堝模之后,把高出爐襯上口的石棉布剪掉,將爐襯上平面打平并把爐口修好。在爐襯上平面和出鐵口可用水玻璃作為粘結劑,與爐襯材料混合,填筑前先刷上一層水玻璃,然后把填料打實(shí)。
濕法筑爐完成之后,僅用木柴進(jìn)行烘烤。用于烘爐的木柴為50～60kg,分幾次加入爐膛內,使之完全燃燒對爐襯進(jìn)行烘烤。用木柴烘烤數小時(shí)之后,即可裝料進(jìn)行熔煉,對于非連續生產(chǎn)的工廠(chǎng),第二天再裝料進(jìn)行熔煉。裝料前應先將爐膛內的木炭灰清理干凈之后才可進(jìn)行加料。中頻爐烘爐不用電,這是濕法筑爐的特點(diǎn)。濕法筑爐熔煉第一爐鐵液時(shí),爐料要清潔無(wú)銹,料塊應盡量小一些,加料時(shí)一定要輕放,不要碰壞爐壁,因為此時(shí)的爐壁僅經(jīng)木柴烘烤,爐壁的強度和硬度都較低。送電熔煉前15min用800kW,使爐襯升溫速度不宜過(guò)快,有利于爐襯中的水分排出和石英的晶型轉變。隨后功率升至1400～1500kW進(jìn)行正常熔煉。第一爐鐵液溫度升至1500℃后保溫30min,使爐襯進(jìn)行燒結。第一爐的熔煉時(shí)間一般120～130min。為了得到一個(gè)良好的釉面內壁,除了第一爐盡量用干凈無(wú)銹的小塊爐料外,并應在鐵液熔煉后扒去鐵液表面的渣子,加入1kg左右的碎玻璃.
非連續性生產(chǎn)的中頻爐,每使用一次之后,由于種種原因均會(huì )造成爐襯和出鐵口損壞,特別是爐襯上段,由于熔煉較大廢輥時(shí)爆裂形成的沖擊使爐襯產(chǎn)生裂紋,損壞較為嚴重,因此,每使用一次之后都必須進(jìn)行修補,達到延長(cháng)襯命的目的。修理前應先將要修理處的殘鐵清理干凈。修補爐襯的材料配比同爐襯材料配比,修補爐襯上平面和出鐵口用粒度略細的石英砂,用水玻璃為粘結劑。爐子上口和上平面及出鐵口修好后最好刷上一層黑鉛粉涂料,這對于防止該部位粘鐵很有效。修補面積較大的,修畢后仍要用木柴烘烤。
在濕法筑爐的材料中要加入5%～6%的水分,在濕法狀態(tài)下進(jìn)行打結爐襯,而它的爐齡卻比干法筑爐還要高出許多,這是什么原因呢?我們認為采用濕法筑爐時(shí),水可做為堆積石英砂混合料顆粒的潤滑劑。由于石英砂混合料中含有一定量水分,濕法筑爐比干法筑爐爐襯容易打結實(shí),而且,在打結過(guò)程中石英砂不會(huì )產(chǎn)生顆粒偏析。從目測情況看,濕法筑爐的打結效果好。研究表明,石英砂的顆粒偏析會(huì )破壞合理的粒度配比,導致?tīng)t襯材料的燒結性變差,強度和耐急冷急熱性能下降,以及體積密度降低。據此可以認為濕法筑爐襯的燒結較好,強度較高,耐急冷急熱性能較好,同時(shí),爐襯的體積密度較大,這些都有利于提高爐襯的使用壽命。
木柴烘爐與快速燒結時(shí)石英晶型轉變問(wèn)題
自然界或低溫下穩定存在的都是β2石英。β2石英加熱至573℃時(shí)快速轉變?yōu)棣?石英。在573～870℃α2石英穩定存在。當有燒結劑(礦化劑)時(shí)α2石英在870℃緩慢轉變?yōu)棣?鱗石英,并伴有16%的體積膨脹。α2鱗石英在870～1470℃穩定存在。α2鱗石英在1470℃轉變?yōu)棣?方石英,α2方石英在1470～1713℃穩定存在,當溫度高于1713℃時(shí)開(kāi)始緩慢熔融。α2方石英在正常冷卻條件下并不轉變?yōu)棣?鱗石英。在實(shí)際使用的石英砂中,由于加入了硼酸,且原材料中含有少許雜質(zhì),SiO2的晶型轉變按有礦化劑的條件下進(jìn)行,即β2石英(573℃)→α2石英(870℃)→α2鱗石英(1470℃)→α2方石英。
烘爐與燒結要達到2個(gè)目的:①排除爐襯材料中的水分;②完成石英砂的晶型轉變且不開(kāi)裂,最終獲得由α2方石英形成的燒結層、半燒結層和未燒結層3層結構的爐襯,在不同的溫度完成不同的任務(wù),在不同的溫度區間控制不同的升溫速度。燒結過(guò)程是在高溫下使石英砂料的接觸面上出現液相結合,形成連續的燒結網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )使整個(gè)石英料聯(lián)成一個(gè)整體[2]。燒結后的爐襯斷面分為燒結層、半燒結層、未燒結層。燒結層要求密度大、強度高、表面裂紋少,砂粒顆粒之間全部熔化,燒結網(wǎng)絡(luò )均勻完整。燒結層的厚度約占全壁厚的37%～48%。半燒結層是燒結層和未燒結層之間的過(guò)渡區,在該區內部分顆粒的接觸面開(kāi)始熔化,燒結網(wǎng)絡(luò )不完全。該層的作用是緩沖燒結層的應力,阻止燒結層內產(chǎn)生的裂紋向外延伸。半燒結層的厚度約占全壁厚的28%～31%。未燒結層是半燒結層和感應圈之間有一層完全沒(méi)有燒結的原始砂料。這層砂料起著(zhù)絕熱的作用,當爐襯在加熱和冷卻時(shí),也起著(zhù)體積膨脹和收縮的作用。未燒結層的厚度占全壁厚的27%～32%[3]。助燒結劑采用硼酸,它的主要作用是降低石英砂的燒結溫度。硼酸的化學(xué)式為H3BO3,當硼酸加熱脫水而成硼矸,它的分子式為B2O3。SiO22B2O3系相圖[4]見(jiàn)圖2,由圖可知,SiO2的熔點(diǎn)為1710℃,B2O3的熔點(diǎn)為450℃,B2O3與SiO2形成的共晶物只有372℃,就是說(shuō)B2O3作為石英質(zhì)料的助燒結劑時(shí),在372℃就會(huì )出現液相。
用木柴烘燒時(shí),爐襯內壁表層溫度可以達到500℃,高于硼酸和B2O3與SiO2形成的共晶物的熔點(diǎn),這時(shí)助燒結劑可以使表層石英砂燒結,提高爐襯內壁表層的強度。由于烘爐溫度不高和時(shí)間較短,加上爐襯較厚(70mm),因此,爐襯中的水分不可能全部排出,只有在熔煉第一爐鐵液過(guò)程中才能全部排除和進(jìn)行燒結。生產(chǎn)中發(fā)現,在熔煉第一爐鐵液時(shí),爐襯外壁經(jīng)常有較多的水蒸氣排出。新?tīng)t襯第一爐熔煉鐵液3.5t,時(shí)間為120～130min,除開(kāi)始送電前15min用800kW功率慢速升溫外,以后就在正常的功率下(1400～1500kW)熔煉,鐵液溫度達到1500℃時(shí)也只保溫30min。而3t中頻爐干法筑爐一般烘爐和燒結時(shí)間均在25～30h。干法筑爐比濕法筑爐烘爐和燒結時(shí)間高出10倍。為什么濕法筑爐只用干法筑爐的1/10時(shí)間就能把爐襯燒結好,并進(jìn)行正常使用,石英的晶型轉變又是如何完成的?這些在目前尚無(wú)法進(jìn)行解釋。
3t中頻爐濕法筑爐爐齡275爐的這套爐襯報廢后檢查發(fā)現,爐襯燒結層為28～30mm,占爐襯壁厚的40%左右,半燒結層和未燒結層均在20mm左右,占爐襯壁厚的30%左右。未燒結層的石英砂是完全沒(méi)有燒結的原始砂料,拆爐時(shí)用水一沖即散。實(shí)踐證明,這套爐襯的燒結是十分完美的,因而爐齡高。根據實(shí)際情況,我們認為可能是中頻爐的功率密度大,升溫速度快,可以在很短時(shí)間內使爐襯表層石英砂燒結,形成一定厚度的燒結層,而在隨后的連續熔煉過(guò)程中,燒結層逐漸加厚,直至達到理想的燒結層厚度為止。
在3t中頻爐上采用濕法筑爐獲得成功,濕法筑爐簡(jiǎn)單方便,省時(shí)省電,成本較低,勞動(dòng)條件好,爐襯壽命長(cháng)。
鋼坩堝模的形狀由兩個(gè)平截空心圓錐體組成改為一個(gè)平截空心圓錐體,它從根本上解決了前者在爐襯打結中存在死角的難題。
濕法筑爐的爐襯材料在濕法打結過(guò)程中,容易打實(shí),不產(chǎn)生石英砂的顆粒偏析,爐襯的體積密度較大,均勻度提高。
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3t中頻爐鋼坩堝模原設計見(jiàn)圖1(a),它是由兩個(gè)平截空心圓錐體組成的鋼坩堝模。這種結構的鋼坩堝模在筑爐時(shí)有一個(gè)缺點(diǎn),就是在(1)部位存在死角砂子不易打結實(shí),容易在該處造成漏鐵液。改進(jìn)后的鋼坩堝模形狀見(jiàn)圖1(b),它是一個(gè)平截空心圓錐體的鋼坩堝模。這一改進(jìn)使筑爐時(shí)打結方便。不存在死角,從根本上解決了原鋼坩堝模(1)部位打結困難并不易打結實(shí)的難題。實(shí)踐證明,這一改進(jìn)十分成功,是提高爐齡的關(guān)鍵之一。
濕法筑爐用的鋼坩堝模是永久性的,即每次筑爐完畢之后取出鋼坩堝模,下次可以繼續使用。每使用一次之后,鋼坩堝模表面最好涂一層防銹油,防止生銹。下次使用前應把油擦干凈,使鋼坩堝模表面光潔、平滑,以利于筑爐畢容易取出并且不會(huì )損傷爐襯內壁。
3t中頻爐的絕緣層和絕熱層,一般由玻璃絲布、云母板、石棉板、石棉布組成。但由于濕法筑爐的爐襯材料中含有較多的水分,在烘爐和燒結過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生水蒸氣,為了有利于水蒸氣順利排出,濕法筑爐的絕緣層和絕熱層材料僅采用兩層石棉布,而不用玻璃絲布、云母板和石棉板。石棉布既絕緣又絕熱,同時(shí),透氣性又較好,因此,濕法筑爐時(shí)僅采用石棉布是比較合理的,筑爐成本也可以大幅度降低。
爐底鋪2層石棉布,要求兩層交錯鋪設,每層平整無(wú)皺折。
緊靠感應圈內壁鋪兩層石棉布,鋪設時(shí),要先上后下,每層平整無(wú)皺折,縱縫搭接用水玻璃粘住,相鄰兩層接縫錯開(kāi)。伸出上平面約150mm的石棉布用水玻璃粘貼在爐子上口耐火磚平面上,并用鐵塊壓牢,防止筑爐時(shí)石棉布往下移動(dòng)。用此法鋪設絕緣層和絕熱層,操作簡(jiǎn)單方便。
爐襯材料采用精制石英砂。對石英砂化學(xué)成分要求如下:SiO2含量應大于98%,堿金屬氧化物(K2O、Na2O)含量應小于0.50%,Fe2O3含量應小于0.75%。助燒結劑采用硼酸,要求:硼酸含量大于96%,硫酸鹽含量小于0.4%,氧化物含量小于0.05%,并應經(jīng)70～80目篩子過(guò)篩。
爐襯材料配比如表1。硼酸加入量為2%,水分為5%～6%。
石英砂、硼酸和水按比例加入后,用人工方法混拌均勻。配制好的材料用紡織袋蓋好,放置1～2h再用。夏天氣溫高,為防止水分蒸發(fā),可用濕紡織袋蓋上。配制場(chǎng)地應清掃干凈,在拌制過(guò)程中應防止鋼屑和鐵屑混入。
3t中頻電爐按設計要求,爐底厚度控制在150mm左右,爐壁厚度控制在70mm左右。用人工方法打結爐襯。爐底材料打結實(shí)后刮平,再用平頭錘打平,爐底厚度和水平度測量合格后再放入鋼坩堝模。鋼坩堝模放入要使周?chē)诤癖M可能均勻,這可用3塊同樣厚度,一頭小于爐襯壁厚,一頭大于爐襯壁厚的木楔均勻插于鋼坩堝模四周,將鋼坩堝模壓緊于爐膛中心并固定。為防止打結時(shí)松動(dòng),在鋼坩堝內應放入一定重量的石英砂袋,壓住鋼坩堝模,防止爐襯打結過(guò)程中鋼坩堝模往上抬。鋼坩堝模固定后,即可進(jìn)行爐襯打結。爐襯一層一層地填筑并打實(shí),每層厚度不超過(guò)50mm。并要先鋪攤均勻后再打實(shí)。人工打結時(shí),采用多人分班操作,每班3人,每打結10～15min即換班,要求用力均勻,打結過(guò)程中3人圍爐子緩慢旋轉換位,以避免各人用力不均造成密度不同。在打結過(guò)程中要特別注意不要碰壞石棉布,否則石棉布損壞部位會(huì )造成漏砂,因此,發(fā)現石棉布損壞應馬上補好。
爐襯打結完成后,把鋼坩堝模用行車(chē)緩緩吊起,然后全面檢查爐襯內壁打結質(zhì)量,如發(fā)現有局部不緊實(shí)處可補充打結實(shí)。吊起鋼坩堝模時(shí),升速不宜過(guò)快,并應做到邊敲擊鋼坩堝內壁邊慢慢提升,防止拉壞新筑的爐襯。取出鋼坩堝模之后,把高出爐襯上口的石棉布剪掉,將爐襯上平面打平并把爐口修好。在爐襯上平面和出鐵口可用水玻璃作為粘結劑,與爐襯材料混合,填筑前先刷上一層水玻璃,然后把填料打實(shí)。
濕法筑爐完成之后,僅用木柴進(jìn)行烘烤。用于烘爐的木柴為50～60kg,分幾次加入爐膛內,使之完全燃燒對爐襯進(jìn)行烘烤。用木柴烘烤數小時(shí)之后,即可裝料進(jìn)行熔煉,對于非連續生產(chǎn)的工廠(chǎng),第二天再裝料進(jìn)行熔煉。裝料前應先將爐膛內的木炭灰清理干凈之后才可進(jìn)行加料。中頻爐烘爐不用電,這是濕法筑爐的特點(diǎn)。濕法筑爐熔煉第一爐鐵液時(shí),爐料要清潔無(wú)銹,料塊應盡量小一些,加料時(shí)一定要輕放,不要碰壞爐壁,因為此時(shí)的爐壁僅經(jīng)木柴烘烤,爐壁的強度和硬度都較低。送電熔煉前15min用800kW,使爐襯升溫速度不宜過(guò)快,有利于爐襯中的水分排出和石英的晶型轉變。隨后功率升至1400～1500kW進(jìn)行正常熔煉。第一爐鐵液溫度升至1500℃后保溫30min,使爐襯進(jìn)行燒結。第一爐的熔煉時(shí)間一般120～130min。為了得到一個(gè)良好的釉面內壁,除了第一爐盡量用干凈無(wú)銹的小塊爐料外,并應在鐵液熔煉后扒去鐵液表面的渣子,加入1kg左右的碎玻璃.
非連續性生產(chǎn)的中頻爐,每使用一次之后,由于種種原因均會(huì )造成爐襯和出鐵口損壞,特別是爐襯上段,由于熔煉較大廢輥時(shí)爆裂形成的沖擊使爐襯產(chǎn)生裂紋,損壞較為嚴重,因此,每使用一次之后都必須進(jìn)行修補,達到延長(cháng)襯命的目的。修理前應先將要修理處的殘鐵清理干凈。修補爐襯的材料配比同爐襯材料配比,修補爐襯上平面和出鐵口用粒度略細的石英砂,用水玻璃為粘結劑。爐子上口和上平面及出鐵口修好后最好刷上一層黑鉛粉涂料,這對于防止該部位粘鐵很有效。修補面積較大的,修畢后仍要用木柴烘烤。
在濕法筑爐的材料中要加入5%～6%的水分,在濕法狀態(tài)下進(jìn)行打結爐襯,而它的爐齡卻比干法筑爐還要高出許多,這是什么原因呢?我們認為采用濕法筑爐時(shí),水可做為堆積石英砂混合料顆粒的潤滑劑。由于石英砂混合料中含有一定量水分,濕法筑爐比干法筑爐爐襯容易打結實(shí),而且,在打結過(guò)程中石英砂不會(huì )產(chǎn)生顆粒偏析。從目測情況看,濕法筑爐的打結效果好。研究表明,石英砂的顆粒偏析會(huì )破壞合理的粒度配比,導致?tīng)t襯材料的燒結性變差,強度和耐急冷急熱性能下降,以及體積密度降低。據此可以認為濕法筑爐襯的燒結較好,強度較高,耐急冷急熱性能較好,同時(shí),爐襯的體積密度較大,這些都有利于提高爐襯的使用壽命。
木柴烘爐與快速燒結時(shí)石英晶型轉變問(wèn)題
自然界或低溫下穩定存在的都是β2石英。β2石英加熱至573℃時(shí)快速轉變?yōu)棣?石英。在573～870℃α2石英穩定存在。當有燒結劑(礦化劑)時(shí)α2石英在870℃緩慢轉變?yōu)棣?鱗石英,并伴有16%的體積膨脹。α2鱗石英在870～1470℃穩定存在。α2鱗石英在1470℃轉變?yōu)棣?方石英,α2方石英在1470～1713℃穩定存在,當溫度高于1713℃時(shí)開(kāi)始緩慢熔融。α2方石英在正常冷卻條件下并不轉變?yōu)棣?鱗石英。在實(shí)際使用的石英砂中,由于加入了硼酸,且原材料中含有少許雜質(zhì),SiO2的晶型轉變按有礦化劑的條件下進(jìn)行,即β2石英(573℃)→α2石英(870℃)→α2鱗石英(1470℃)→α2方石英。
烘爐與燒結要達到2個(gè)目的:①排除爐襯材料中的水分;②完成石英砂的晶型轉變且不開(kāi)裂,最終獲得由α2方石英形成的燒結層、半燒結層和未燒結層3層結構的爐襯,在不同的溫度完成不同的任務(wù),在不同的溫度區間控制不同的升溫速度。燒結過(guò)程是在高溫下使石英砂料的接觸面上出現液相結合,形成連續的燒結網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )使整個(gè)石英料聯(lián)成一個(gè)整體[2]。燒結后的爐襯斷面分為燒結層、半燒結層、未燒結層。燒結層要求密度大、強度高、表面裂紋少,砂粒顆粒之間全部熔化,燒結網(wǎng)絡(luò )均勻完整。燒結層的厚度約占全壁厚的37%～48%。半燒結層是燒結層和未燒結層之間的過(guò)渡區,在該區內部分顆粒的接觸面開(kāi)始熔化,燒結網(wǎng)絡(luò )不完全。該層的作用是緩沖燒結層的應力,阻止燒結層內產(chǎn)生的裂紋向外延伸。半燒結層的厚度約占全壁厚的28%～31%。未燒結層是半燒結層和感應圈之間有一層完全沒(méi)有燒結的原始砂料。這層砂料起著(zhù)絕熱的作用,當爐襯在加熱和冷卻時(shí),也起著(zhù)體積膨脹和收縮的作用。未燒結層的厚度占全壁厚的27%～32%[3]。助燒結劑采用硼酸,它的主要作用是降低石英砂的燒結溫度。硼酸的化學(xué)式為H3BO3,當硼酸加熱脫水而成硼矸,它的分子式為B2O3。SiO22B2O3系相圖[4]見(jiàn)圖2,由圖可知,SiO2的熔點(diǎn)為1710℃,B2O3的熔點(diǎn)為450℃,B2O3與SiO2形成的共晶物只有372℃,就是說(shuō)B2O3作為石英質(zhì)料的助燒結劑時(shí),在372℃就會(huì )出現液相。
用木柴烘燒時(shí),爐襯內壁表層溫度可以達到500℃,高于硼酸和B2O3與SiO2形成的共晶物的熔點(diǎn),這時(shí)助燒結劑可以使表層石英砂燒結,提高爐襯內壁表層的強度。由于烘爐溫度不高和時(shí)間較短,加上爐襯較厚(70mm),因此,爐襯中的水分不可能全部排出,只有在熔煉第一爐鐵液過(guò)程中才能全部排除和進(jìn)行燒結。生產(chǎn)中發(fā)現,在熔煉第一爐鐵液時(shí),爐襯外壁經(jīng)常有較多的水蒸氣排出。新?tīng)t襯第一爐熔煉鐵液3.5t,時(shí)間為120～130min,除開(kāi)始送電前15min用800kW功率慢速升溫外,以后就在正常的功率下(1400～1500kW)熔煉,鐵液溫度達到1500℃時(shí)也只保溫30min。而3t中頻爐干法筑爐一般烘爐和燒結時(shí)間均在25～30h。干法筑爐比濕法筑爐烘爐和燒結時(shí)間高出10倍。為什么濕法筑爐只用干法筑爐的1/10時(shí)間就能把爐襯燒結好,并進(jìn)行正常使用,石英的晶型轉變又是如何完成的?這些在目前尚無(wú)法進(jìn)行解釋。
3t中頻爐濕法筑爐爐齡275爐的這套爐襯報廢后檢查發(fā)現,爐襯燒結層為28～30mm,占爐襯壁厚的40%左右,半燒結層和未燒結層均在20mm左右,占爐襯壁厚的30%左右。未燒結層的石英砂是完全沒(méi)有燒結的原始砂料,拆爐時(shí)用水一沖即散。實(shí)踐證明,這套爐襯的燒結是十分完美的,因而爐齡高。根據實(shí)際情況,我們認為可能是中頻爐的功率密度大,升溫速度快,可以在很短時(shí)間內使爐襯表層石英砂燒結,形成一定厚度的燒結層,而在隨后的連續熔煉過(guò)程中,燒結層逐漸加厚,直至達到理想的燒結層厚度為止。
在3t中頻爐上采用濕法筑爐獲得成功,濕法筑爐簡(jiǎn)單方便,省時(shí)省電,成本較低,勞動(dòng)條件好,爐襯壽命長(cháng)。
鋼坩堝模的形狀由兩個(gè)平截空心圓錐體組成改為一個(gè)平截空心圓錐體,它從根本上解決了前者在爐襯打結中存在死角的難題。
濕法筑爐的爐襯材料在濕法打結過(guò)程中,容易打實(shí),不產(chǎn)生石英砂的顆粒偏析,爐襯的體積密度較大,均勻度提高。
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