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中頻爐爐襯損毀的原因及解決辦法
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廠(chǎng)家：中頻爐爐襯損毀的原因及解決辦法 日期：：2020-01-29 瀏覽次數： 200
中頻爐的爐襯通常是用各種規格粒度組成的耐火材料打結而制成（常用的耐火材料主要有鎂質(zhì)、石英質(zhì)、鋁質(zhì)及復合材料四大類(lèi)）。其特點(diǎn)是：直接結合。因而抗侵蝕性能高、力學(xué)強度高、抗熱震性能良好。
質(zhì)爐襯材料的損毀機理，以鎂質(zhì)耐火材料為例，闡述一下鎂質(zhì)材料的損毀機理：
鎂質(zhì)材料損毀的主要表現是：流動(dòng)鋼液造成的熱侵蝕和爐渣成分滲透進(jìn)入材料中引起的化學(xué)侵蝕。
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熔煉過(guò)程中溶液會(huì )通過(guò)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(xué)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(shuō)這個(gè)損毀過(guò)程比溶解損毀過(guò)程嚴重得多。
加入中頻電爐爐內的金屬材料會(huì )帶入各種不同的氧化物，不同材質(zhì)、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(tài)的復合化合物，大部分都會(huì )和中頻電爐爐襯發(fā)生化學(xué)反應，生成不同熔點(diǎn)的新的化合物。反應中生成的一些低熔點(diǎn)氧化物如鐵橄欖石（FeOSiO2）、錳橄欖石（MnOSiO2）等熔點(diǎn)一般在1200℃左右范圍內。低熔點(diǎn)渣具有極好的流動(dòng)性，可能會(huì )形成助熔劑作用，對爐襯產(chǎn)生劇烈的化學(xué)侵蝕，從而降低爐襯的使用壽命。
?
反應中生成的高熔點(diǎn)渣如莫來(lái)石（3Al2O3·2SiO2）、鎂橄欖石（2MgO·SiO2）等，及一些高熔點(diǎn)的金屬元素熔點(diǎn)可達1800℃以上，懸浮在金屬液中的高熔點(diǎn)渣和低熔點(diǎn)渣之間還有比較復雜的穿插互溶作用，這些中頻電爐熔渣極易粘附在中頻電爐爐壁上并形成累積，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。
隨中頻電爐爐子容量增大，鋼液表面散失的熱量比例下降，爐渣溫度比小容量爐子高，爐渣的流動(dòng)性也比小容量爐子好，因而對爐襯的侵蝕加劇。大型感應爐多采用鋼、渣混出的方法出鋼，要求中頻電爐爐渣具有良好的流動(dòng)性，才能適應出鋼的條件。因此，渣線(xiàn)部位侵蝕嚴重，這是造成爐襯使用壽命下降的又一原因。由于以上原因，大型感應爐爐襯的使用壽命低于中小型感應爐，從提高爐襯的使用壽命來(lái)說(shuō)，應適當增加爐襯的厚度。但是，隨著(zhù)爐襯壁厚度的增加，電阻值增大，無(wú)功損失增高，電效率下降。因此，爐襯壁的厚度是限制在一定范圍。因此，必須選定合理的壁厚，即保證了高的電效率又確保了爐襯的使用壽命。
中頻電爐爐渣的堿度應當和爐襯材質(zhì)相適應。鎂質(zhì)爐襯材料能被高CaO渣和SiO2渣侵蝕。爐渣中CaF數量應進(jìn)行控制，過(guò)量的CaF會(huì )侵蝕堿性爐襯，使渣線(xiàn)區過(guò)早熔蝕。當爐渣中的氟離子、金屬錳離子等高時(shí)或熔池溫度到1700℃以上，溶液的黏度也會(huì )急劇下降，爐襯的損毀速度加快，爐襯壽命會(huì )大幅度降低。真空下進(jìn)行無(wú)渣熔煉時(shí)，爐襯的使用壽命大于非真空熔煉時(shí)的壽命。
中頻電爐爐襯中滲入較高的氧化鐵含量使原爐襯的顯微結構破壞、耐火度降低，且使CaO—Ai2O3—SiO2系渣的粘度降低，從而使渣滲透進(jìn)入材料的更深層處。然而，原爐襯中含有一定量的氧化鐵有利于爐襯的快速燒結、減少材料的開(kāi)口氣孔和透氣度。尤其是造型材料中含有一定量的氧化鐵，材料的快速燒結、杜絕沖砂、夾砂表現的十分突出。
提高氧化鎂含量及渣的粘度，既有利減少渣對爐襯的侵蝕，也有利于提高集渣效果。當爐渣堿度偏低時(shí)，對鎂質(zhì)爐襯侵蝕較為嚴重，爐襯的壽命隨之降低；相反，當爐渣堿度較高時(shí)，對爐襯的侵蝕較輕微，爐襯的壽命相對提高。提高爐渣堿度和渣中MgO含量,降低渣中FeO含量,有利降低爐渣對耐火材料的侵蝕。因此，在使用造渣劑時(shí)應注重選擇高氧化鎂的材料。合理配置渣料結構，加快成渣速度，縮短冶煉時(shí)間，降低渣中的氧化鐵含量。
應根據中頻電爐爐襯的材質(zhì)選擇合適的爐渣。堿性渣適用于鎂質(zhì)爐襯，但能被高CaO渣和SiO2渣侵蝕，過(guò)量的CaF2也會(huì )侵蝕堿性爐襯，使渣線(xiàn)區過(guò)早熔蝕。酸性渣適用于石英質(zhì)爐襯，鎂鋁質(zhì)爐襯只能適用于弱堿性或中性渣。氧化鋁質(zhì)爐襯高溫下在不同的酸堿度中會(huì )表現出典型的兩性，其可以適應不同酸堿度的熔渣，但相比酸性爐襯和堿性爐襯來(lái)說(shuō)稍差一些。為此，有的在選擇材料時(shí)采用高純鎂砂并添加一定量的尖晶石改變純鎂質(zhì)爐襯材料的基體性質(zhì)，但實(shí)驗表明高純剛玉質(zhì)材料的抗侵蝕性也明顯不及純度不很高的燒結鎂砂。酸性渣適用于石英質(zhì)爐襯，鎂鋁質(zhì)爐襯只能適用于弱堿性或中性渣。氧化鋁質(zhì)爐襯高溫下在不同的酸堿度中會(huì )表現出典型的兩性，其可以適應不同酸堿度的熔渣，但相比酸性爐襯和堿性爐襯來(lái)說(shuō)稍差一些。
總之，考慮到鎂質(zhì)爐襯的主要的損毀機理，經(jīng)不斷地總結、探索，可以通過(guò)限制開(kāi)口氣孔和透氣度來(lái)提高材料的抗爐渣滲透能力，通過(guò)提高高溫抗折強度和苛重軟化溫度來(lái)改善爐襯基體的高溫抗侵蝕性和抗剝落性。爐襯性能的好壞取決于多種因素，如材料的粒度分布、材料的理化性能及爐襯的燒結溫度。
質(zhì)爐襯材料的損毀機理，以鎂質(zhì)耐火材料為例，闡述一下鎂質(zhì)材料的損毀機理：
鎂質(zhì)材料損毀的主要表現是：流動(dòng)鋼液造成的熱侵蝕和爐渣成分滲透進(jìn)入材料中引起的化學(xué)侵蝕。
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熔煉過(guò)程中溶液會(huì )通過(guò)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(xué)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(shuō)這個(gè)損毀過(guò)程比溶解損毀過(guò)程嚴重得多。
加入中頻電爐爐內的金屬材料會(huì )帶入各種不同的氧化物，不同材質(zhì)、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(tài)的復合化合物，大部分都會(huì )和中頻電爐爐襯發(fā)生化學(xué)反應，生成不同熔點(diǎn)的新的化合物。反應中生成的一些低熔點(diǎn)氧化物如鐵橄欖石（FeOSiO2）、錳橄欖石（MnOSiO2）等熔點(diǎn)一般在1200℃左右范圍內。低熔點(diǎn)渣具有極好的流動(dòng)性，可能會(huì )形成助熔劑作用，對爐襯產(chǎn)生劇烈的化學(xué)侵蝕，從而降低爐襯的使用壽命。
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反應中生成的高熔點(diǎn)渣如莫來(lái)石（3Al2O3·2SiO2）、鎂橄欖石（2MgO·SiO2）等，及一些高熔點(diǎn)的金屬元素熔點(diǎn)可達1800℃以上，懸浮在金屬液中的高熔點(diǎn)渣和低熔點(diǎn)渣之間還有比較復雜的穿插互溶作用，這些中頻電爐熔渣極易粘附在中頻電爐爐壁上并形成累積，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。
隨中頻電爐爐子容量增大，鋼液表面散失的熱量比例下降，爐渣溫度比小容量爐子高，爐渣的流動(dòng)性也比小容量爐子好，因而對爐襯的侵蝕加劇。大型感應爐多采用鋼、渣混出的方法出鋼，要求中頻電爐爐渣具有良好的流動(dòng)性，才能適應出鋼的條件。因此，渣線(xiàn)部位侵蝕嚴重，這是造成爐襯使用壽命下降的又一原因。由于以上原因，大型感應爐爐襯的使用壽命低于中小型感應爐，從提高爐襯的使用壽命來(lái)說(shuō)，應適當增加爐襯的厚度。但是，隨著(zhù)爐襯壁厚度的增加，電阻值增大，無(wú)功損失增高，電效率下降。因此，爐襯壁的厚度是限制在一定范圍。因此，必須選定合理的壁厚，即保證了高的電效率又確保了爐襯的使用壽命。
中頻電爐爐渣的堿度應當和爐襯材質(zhì)相適應。鎂質(zhì)爐襯材料能被高CaO渣和SiO2渣侵蝕。爐渣中CaF數量應進(jìn)行控制，過(guò)量的CaF會(huì )侵蝕堿性爐襯，使渣線(xiàn)區過(guò)早熔蝕。當爐渣中的氟離子、金屬錳離子等高時(shí)或熔池溫度到1700℃以上，溶液的黏度也會(huì )急劇下降，爐襯的損毀速度加快，爐襯壽命會(huì )大幅度降低。真空下進(jìn)行無(wú)渣熔煉時(shí)，爐襯的使用壽命大于非真空熔煉時(shí)的壽命。
中頻電爐爐襯中滲入較高的氧化鐵含量使原爐襯的顯微結構破壞、耐火度降低，且使CaO—Ai2O3—SiO2系渣的粘度降低，從而使渣滲透進(jìn)入材料的更深層處。然而，原爐襯中含有一定量的氧化鐵有利于爐襯的快速燒結、減少材料的開(kāi)口氣孔和透氣度。尤其是造型材料中含有一定量的氧化鐵，材料的快速燒結、杜絕沖砂、夾砂表現的十分突出。
提高氧化鎂含量及渣的粘度，既有利減少渣對爐襯的侵蝕，也有利于提高集渣效果。當爐渣堿度偏低時(shí)，對鎂質(zhì)爐襯侵蝕較為嚴重，爐襯的壽命隨之降低；相反，當爐渣堿度較高時(shí)，對爐襯的侵蝕較輕微，爐襯的壽命相對提高。提高爐渣堿度和渣中MgO含量,降低渣中FeO含量,有利降低爐渣對耐火材料的侵蝕。因此，在使用造渣劑時(shí)應注重選擇高氧化鎂的材料。合理配置渣料結構，加快成渣速度，縮短冶煉時(shí)間，降低渣中的氧化鐵含量。
應根據中頻電爐爐襯的材質(zhì)選擇合適的爐渣。堿性渣適用于鎂質(zhì)爐襯，但能被高CaO渣和SiO2渣侵蝕，過(guò)量的CaF2也會(huì )侵蝕堿性爐襯，使渣線(xiàn)區過(guò)早熔蝕。酸性渣適用于石英質(zhì)爐襯，鎂鋁質(zhì)爐襯只能適用于弱堿性或中性渣。氧化鋁質(zhì)爐襯高溫下在不同的酸堿度中會(huì )表現出典型的兩性，其可以適應不同酸堿度的熔渣，但相比酸性爐襯和堿性爐襯來(lái)說(shuō)稍差一些。為此，有的在選擇材料時(shí)采用高純鎂砂并添加一定量的尖晶石改變純鎂質(zhì)爐襯材料的基體性質(zhì)，但實(shí)驗表明高純剛玉質(zhì)材料的抗侵蝕性也明顯不及純度不很高的燒結鎂砂。酸性渣適用于石英質(zhì)爐襯，鎂鋁質(zhì)爐襯只能適用于弱堿性或中性渣。氧化鋁質(zhì)爐襯高溫下在不同的酸堿度中會(huì )表現出典型的兩性，其可以適應不同酸堿度的熔渣，但相比酸性爐襯和堿性爐襯來(lái)說(shuō)稍差一些。
總之，考慮到鎂質(zhì)爐襯的主要的損毀機理，經(jīng)不斷地總結、探索，可以通過(guò)限制開(kāi)口氣孔和透氣度來(lái)提高材料的抗爐渣滲透能力，通過(guò)提高高溫抗折強度和苛重軟化溫度來(lái)改善爐襯基體的高溫抗侵蝕性和抗剝落性。爐襯性能的好壞取決于多種因素，如材料的粒度分布、材料的理化性能及爐襯的燒結溫度。
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