我廠(chǎng)使用的2t中頻爐,經(jīng)多年的實(shí)踐,取得了良好的效果,現總結如下。

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中頻爐爐襯的毀損主要是熔融金屬、金屬氧化物、熔渣的浸透和溫度應力的作用造成的。中頻爐的爐襯較薄,襯體中存在著(zhù)較大的溫度梯度,極易導致?tīng)t襯開(kāi)裂和剝落,當熔融金屬、金屬氧化物或熔渣沿著(zhù)襯體的裂紋滲透到縱身內部時(shí),則發(fā)生:①熔融金屬發(fā)生氧化、還原或生成低熔點(diǎn)物質(zhì),致使爐襯遭到浸蝕或產(chǎn)生龜裂、剝落;②熔融金屬與耐火材料發(fā)生氧化反應,并伴隨著(zhù)體積膨脹,造成爐襯膨脹而塌落;③熔融金屬或熔渣對爐襯的沖刷浸蝕。

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筑爐用耐火材料的性能直接影響著(zhù)爐襯的使用壽命,經(jīng)多年的實(shí)踐,我們選用陜西省洛南縣秦興海泡石開(kāi)發(fā)公司的水晶石英砂作為筑爐材料。水晶石英砂具有較高的耐火度、較小的膨脹系數以及較低的導熱性,有足夠高的機械強度及化學(xué)穩定性,能抵抗熔渣的侵蝕,能承受加料時(shí)固體金屬爐料的沖擊和熔化后液體金屬的靜壓力,有較好的耐急冷急熱性,能反復的承受金屬液熔化的高溫以及出爐后的降溫過(guò)程,其化學(xué)成分及使用性能如表1所示。

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經(jīng)多次試驗,我們選用硼酐(B2O3)作為粘結劑。B2O3熔點(diǎn)為577℃,液相在耐火材料表面鋪展,隨著(zhù)溫度的升高,它能與耐火材料逐步反應形成粘度高、表面張力大的低共熔液相,使粉狀耐火材料顆粒在高溫下粘結在一起而保持原有的形狀。硼酐加入量在耐火材料系統和爐子使用條件固定的前提下,一般應取下限。因為過(guò)多的硼酐不僅會(huì )降低坩堝正常三層結構中松散層的厚度,降低坩堝使用的可靠性,增加熱損失,而且還會(huì )降低坩堝材料的耐火度。

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中頻爐坩堝材料的配制(1)配制前,對水晶石英砂進(jìn)行手選、磁選,除掉塊狀物及磁性雜質(zhì),并對其進(jìn)行緩慢烘干處理,烘干溫度200～300℃,保溫4h以上。(2)坩堝材料的配比。坩堝材料中粗細顆粒各起不同作用,粗顆粒起骨架作用,抗沖擊性、抗渣性強,高溫性能好,能改善爐子的隔熱性能。但太多,打結密度差,在與金屬接觸的表面上難于形成穩固、完整的燒結層,膨脹較大,易引起爐襯的松散、破裂。細顆粒用來(lái)填充粗顆粒間的空隙,增大接觸面積,以得到較致密的爐襯。但細砂易燒蝕,若含量過(guò)高,耐火度及抗蝕性下降,同時(shí)由于細砂表面活性大,形成的大量玻璃狀物質(zhì)與鐵液和爐渣反應,促使爐襯過(guò)快侵蝕。因此,應根據爐子的大小以及使用情況合理選擇配比。(3)嚴格按照配比進(jìn)行稱(chēng)量,有條件的使用六棱滾筒干混機進(jìn)行攪拌。沒(méi)條件的用人工進(jìn)行攪拌,必須反復攪拌50次以上,防止造成粒度偏析,增加局部侵蝕傾向,同時(shí)降低爐襯破裂的危險。

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中頻爐坩堝的干式打結(1)坩堝模具的制作。根據爐子的大小制作坩堝模具,坩堝模外表面的焊縫必須用角磨機打磨平整,不得有突起,防止出現局部過(guò)熱,而在爐襯表面形成帶狀裂坑。坩堝模具周?chē)暗撞肯嗑?/span>100～150mm交錯排列鉆?5mm的透氣孔若干。使用時(shí),若有銹蝕必須進(jìn)行酸洗除銹,再用水沖洗干凈,曬干后使用,以防低熔點(diǎn)氧化物滲到爐襯內。(2)干式打結爐襯前,首先按感應圈的內徑和爐襯的總高度,在感應圈絕緣層內鋪設一層石棉板和一層玻璃絲布,鋪設時(shí)除手工平整壓實(shí)各層材料外,還要用彈簧圈上下繃緊。(3)爐底打結。加入配好的耐火材料,分四次加料,每次約50kg,一般填砂厚度不大于100mm/每次,多人分班操作,每班4人,每次打結30min換人,圍繞爐子緩慢旋轉換位,用力均勻,以免造成密度不均。當爐底厚度搗到稍高于第一匝感應圈即爐底厚約280mm時(shí),將坩堝模放入感應圈中,放置時(shí),應保證坩堝模與感應圈同心,上、下垂直,模樣盡量與所筑爐底面緊密結合,調整周邊間隙相等后,周?chē)?/span>3個(gè)木楔卡緊,中間放生鐵壓緊,避免打結爐襯時(shí)發(fā)生位移。(4)打結爐壁。爐襯厚度為110～120mm,分批加入混好的筑爐材料,每次加料40kg,布料均勻,填料厚度不大于60mm,直至與感應圈上緣平齊。在打結后坩堝模不取出,在第一爐烘干和燒結時(shí)起感應加熱作用,隨同爐料一起熔化。

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坩堝的燒結2t中頻爐在烘烤過(guò)程中加入了約1200kg生鐵,增強感應圈加熱作用,隨著(zhù)烘烤與燒結的持續進(jìn)行,通過(guò)低功率送電產(chǎn)生較為平穩的電磁力攪拌鐵液,使爐襯上下受熱均勻。嚴格控制石英砂3個(gè)相變區的溫度,促進(jìn)石英砂相變充分,提高爐襯的首次燒結強度。(1)烘烤階段。以25℃/h緩慢升溫,目的是徹底排除爐襯中的水分,這時(shí)水蒸氣向外擴散,當感應線(xiàn)圈和石棉布上出現白霜時(shí),說(shuō)明爐襯的水蒸氣已全部蒸發(fā)完畢。低溫烘烤時(shí),水蒸氣的逸出速度不能太快,以免砂礫中出現早期裂紋。坩堝容量越大,越要降低升溫速度,避免水蒸氣急速從砂礫中逸出。再用50℃/h的速度將坩堝模加熱至600℃,保溫4h,在573℃時(shí)完成石英砂的第1次相變,即β石英向α石英的轉變,發(fā)生相變體膨脹約為0.82%,577℃時(shí)硼酐熔化與粉狀的水晶石英砂形成玻璃相,使爐襯表面釉化。(2)半燒結階段。以50℃/h升溫至900℃,保溫3h,以100℃/h升溫至1200℃,保溫3h,870℃以上進(jìn)行石英砂的第2次相變:α石英向α鱗石英的轉變,轉變速度很慢,因膨脹量大,必須控制升溫速度,防止產(chǎn)生裂紋。(3)完全燒結階段。高溫燒結時(shí),坩堝的燒結結構是提高其使用壽命的基礎。燒結溫度不同,燒結層厚度不足,使用壽命明顯降低。以50℃/h升溫至1470℃,保溫1h,1470℃時(shí)α鱗石英轉變?yōu)?/span>α方石英,發(fā)生第3次相變,體積增大4.7%[1]。

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使用與維護保養(1)打結好的爐襯,應立即烘烤,最好連續生產(chǎn)1周以上,讓其形成比較厚的燒結層,以抵擋冷卻收縮引起的拉應力。(2)新?tīng)t筑好以后,加料時(shí)必須輕放,不可隨意亂投,以免砸壞爐襯,前幾爐熔煉時(shí),先在爐底加一些小的回爐料,然后再加生鐵。熔煉第一爐時(shí),最好往爐中加入0.5%～1%的碎玻璃,使坩堝模表層掛上一層釉面,保護爐襯。(3)前幾爐熔煉時(shí),應使用無(wú)銹的清潔爐料,使用的前幾天,金屬液面要高,最好滿(mǎn)爐操作,讓爐襯完全燒結。(4)熔煉時(shí)應勤觀(guān)察,不得讓爐料搭棚和結殼。嚴禁爐渣封蓋液面。要勤于扒渣,避免熔渣沉積在爐壁上,如爐渣附著(zhù)較多時(shí),可加入一些碎玻璃或石灰石除渣。采用低溫熔煉,糊狀保溫,臨出爐時(shí)提高溫度,達到出爐溫度時(shí)即刻出爐。(5)從冷爐開(kāi)始熔煉時(shí),必須先低壓送電,預熱爐內鐵料和爐襯。防止爐襯急冷急熱時(shí)產(chǎn)生裂紋。(6)出爐后,要及時(shí)檢查爐壁、爐底,若發(fā)現有黑斑、黑點(diǎn)存在,說(shuō)明有孔、洞形成或爐壁過(guò)薄,需要采取補救措施。對于有孔、洞或因過(guò)分侵蝕而損傷的部位,要進(jìn)行熱補,熱補前應先鏟去待補部位的粘渣,其后將混好的筑爐料填入,嚴禁在有損傷的坩堝內熔煉鐵液。(7)間斷開(kāi)爐、停爐時(shí),要出完鐵液,蓋好爐蓋,讓爐襯隨爐緩慢冷卻,并適當減小冷卻水壓力,否則冷卻過(guò)快,會(huì )造成爐襯橫拉裂或多處出現裂紋而報廢,當爐膛溫度降到200℃左右即可停冷卻水。(8)在爐子的中后期,爐襯表面與渣中的氧化物經(jīng)常接觸,發(fā)生高溫物理化學(xué)作用,使表層爐襯的結構成分發(fā)生變化,爐襯逐漸被腐蝕,這時(shí)必須進(jìn)行中修,以延長(cháng)爐襯的使用壽命。中修前開(kāi)爐的最后兩爐鐵液,應采取高溫熔煉措施,提高鐵液溫度,使爐壁上的.掛渣或堆積的渣包能熔化上浮,必要時(shí)可加入適量碎玻璃以降低爐渣熔點(diǎn),以便于扒渣和鏟掉,為停爐后的中修奠定良好基礎。(9)被侵蝕爐襯的剝離。由于長(cháng)期熔化鐵液形成的坩堝釉化層并有殘渣依附其上時(shí),在進(jìn)行中修前應輕輕剝離,不能使內部爐襯及石棉板、玻璃絲布受損,盡量使各部位見(jiàn)到新茬,清理干凈后,涂刷硼酸水溶液,加混好的筑爐料搗實(shí)。

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使用效果按照以上方法筑爐、溫爐,取得了良好的效果。經(jīng)1次中修,多次小修,熔煉球墨鑄鐵,中頻爐襯壽命平均為960爐;中頻爐熔煉高鉻鑄鐵,爐襯壽命平均為550爐;熔煉低合金鑄鐵,爐襯壽命平均為630爐。

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