中頻爐干式料的開發與應用劉杰1鞏秀民1鹿洪利1管山吉2

（1泰東公司2技術中心）摘要：由于機制公司中頻爐冶煉周期不連續，造成爐體壽命非常短，制約了生產率，嚴重影響生產節奏，同時也使噸鋼成本增加，在此背景下開發干式料，通過三種原料的對比選擇，結合劑的選取，確定顆粒級配確定最終配方，通過三次現場試驗，最終使中頻爐爐齡達到50爐以上。關鍵詞:關鍵詞:中頻爐干式料硼酸粒度0刖言中頻感應爐是冶煉合金的主要熔煉設備，早期的感應爐爐襯是采用耐火磚進行砌筑，由于磚砌爐襯整體性較差，磚縫侵蝕、滲漏問題時有發生，致使坩蝸使用壽命較短，一般使用壽命為10爐左右；從改善爐襯的整體性出發，采用硅質澆注料進行坩蝸的整體澆注，取得了良好的延長爐襯使用壽命的效果，使爐襯使用壽命提高到20爐左右，然而，爐襯的侵蝕與滲透限制了爐襯壽命的進一步提高⑴；為此，從改善硅質澆注料爐襯的抗侵蝕與滲透角度出發，結合機制公司中頻爐鋼渣成分，研制與應用了高鋁質中頻爐干式料。1技術要求中頻爐對制作爐襯的耐火材料要求條件較為苛刻，所以研發過程應遵循以下幾點要求：1）足夠的耐火度。作為感應爐爐襯材料，其耐火度應高于1700°C,軟化溫度應高于1650°C。2） 良好的熱態穩定性。由于爐襯壁內外側溫度梯度差很大，加之受到出鐵、加料和停爐等影響，爐壁溫度總是在變化，隨之而產生體積的膨脹和收縮，因此要求制作爐襯的耐火材料應該有優良的熱穩定性。[1]3） 高的化學穩定性。爐襯材料的化學穩定性和爐襯材料的使用壽命有密切關系，爐襯材料要有一定的低溫強度，在高溫時不易分解和還原，在熔煉過程中，不易與爐渣形成低熔點物質，不與鐵水和添加劑產生化學反應，使鐵水成份發生變化。4） 較高的機械性能。在低溫狀態時要能隨爐料的沖擊，在高溫狀態下能承受鐵水的靜壓力和強力的電磁攪拌作用，在鐵水的長期沖刷使用下耐磨和耐蝕。5） 絕緣性好。爐襯材料在高溫狀態下不得導電，否則會引起漏電和短路而造成事故。6） 施工性能好，燒結性能好，筑爐及維修方便。2中頻干式料的制備2.1主材料的選擇為選擇與機制公司爐渣成分相適應的主材，分別選擇酸性、堿性、中性耐火原材料，其中分別用石英砂、鎂砂、高鋁磯土為代表不同耐火原料打結爐襯，最終確定主材料。1）用石英砂加少量硼酸作為爐襯材料，出現的問題主要是爐襯強度低，加料過程中爐襯容易損壞。另外，在一般生產中為了降低生產成本，爐料中一般要加入20%—30%鐵屑，通常鐵屑的氧化較為嚴重，加入鐵屑或其他氧化嚴重的爐料會使爐襯嚴重腐蝕。因為當爐溫超過1400°C時，Si02會和FeO發生反應生成低熔點的鐵橄欖石（熔點為1205C），其化學反應式為：2FeO+SiO2:—2FeO-SiO2：，鐵橄欖石熔點低，所以很容易造成爐襯表面脫落。同樣，熔煉高合金鑄鐵和高速鋼時，因為合金中含有較高的錳或鉻，氧化錳、氧化鉻能夠和一氧化硅形成低熔點相，造成爐襯被侵蝕。2）用鎂砂作爐襯材料時，主要問題是鎂砂抗激冷激熱能力差，熱脹冷縮傾向大，使用中容易產生裂紋。尤其是鎂砂的導熱性高，經過較長時間使用后，燒結層迅速增厚，失去過渡層和疏松層，容易產生穿透性裂紋，裂紋嚴重時曾發生過感應線圈被擊穿的事故。3）采用高鋁磯土打結爐襯后，爐襯的平均使用壽命顯著提高。高鋁磯土爐襯使用壽命高的原因是：高鋁磯土屬硅鋁質耐火材料，當A1203>7%時經高溫鍛燒其組成相為莫來石+剛玉，耐火度達1800C，熱膨脹系數小而均勻，1400C時熱膨脹系數為0.17%，小于鎂砂的2.0%，石英砂的1.2—1.5%，另高鋁磯土爐襯荷再軟化點及耐激冷激熱方面都比較好，經過比較試用，最終選高鋁磯土為打結爐襯的材料。2.2耐火結合劑的選擇在高鋁為主材料中一般使用硼酸（HBO）或硼酐（BO）為結合劑，主要作用是降低燒結溫度。因為高鋁磯土原料的燒結溫度較高，硼酸在加熱時分解，以B:O的形式存在于干式料中。在1000C?1300C時BO，和干式料中SiO等形成低熔點的化合物（SiO-BO熔點為500°C),從而降低燒結熔點，改善燒結條件，提高燒結質量。并且在干式料中加入硼酸后，會降低干式料在燒結過程中發生的熱脹冷縮而導致體積變化產生的裂紋傾向性。但由于在硼酸受熱分解過程中生成大量水蒸汽，如不能及時排出，易在爐襯底部產生蜂窩狀氣孔。不同的使用溫度對硼酐或硼酸的加入量也有不同要求。作為結合劑如加入量過多，會導致耐火材料的熔點降低，在較高的燒結溫度下也會使爐襯的燒結層過厚，體積變化加大，影響使用壽命并對拆爐工作帶來難度。2.3粒度選擇爐襯材料中，粗、中、細粒度各起不同作用。對感應爐爐襯的壽命有很大關系。合理的粒度配合比可以使坩蝸的氣孔率最小，致密性最高，燒結性好和耐激冷激熱性好。粗顆粒在爐襯中起著骨架作用，使爐襯具有一定的強度，使爐襯的抗沖擊性提高，高溫性能好，抗渣性能提高，且能改善爐子的隔熱性能。但如果粗顆粒過多，則打結密度差，在與金屬接觸的表面難以形成穩固和完整的燒結層，并使爐襯燒結時膨脹較大，容易引起爐襯破裂，孔隙率增加，影響爐襯壽命。中顆粒可有效填充粗粒度砂料的間隙，增加了堆積密度可改善爐襯的燒結性能，提高爐襯強度。細粉可保證爐襯的燒結性能和質量，以及燒結網絡的連續性，使爐襯具有良好的致密性。但細粉容易燒蝕，若含量太高，耐火度及抗渣侵蝕性能會降低。同時細粉的表面活性大，易熔融及同爐渣反應，使爐襯的使用壽命縮短。爐襯材料經振動打實后，容重應在3.0kg/cm~3.2kg/cm之間。為了提高爐襯的使用壽命，必須嚴格控制顆粒級配的配合比。3實驗效果：3.1首批試驗一個中頻爐，由于底部與包壁接縫處出現空洞，為防止出現穿包下線，使用壽命32爐。經拆爐分析，由于中頻爐內鋼液形成渦流，對爐底底部沖刷較為嚴重，如圖所示，而胎模在爐壁與爐底設計為慢百角形，如圖所示，造成百角接縫處出現空洞，針對這一問題，將胎模底部設計成圓弧形以解決有鋼液沖刷造成的空洞。3.1第二批試驗兩個中頻爐，由于包壁出現多處裂紋，停止使用，使用壽命39爐。經拆爐分析，由于采用人工方式進行倒打密實，工人操作熟練程度還不夠，存在一定的人為因素，造成倒打不密實，所以指派技術人員對以后倒打進行倒打密實工作全程監督指揮。3.2第三批試驗兩個中頻爐，使用效果較好，平均使用壽命56爐次。4結語通過對機制公司中頻爐工作原理和工作環境的了解，選取了以高鋁磯土為主材，結合劑選用硼酸，再以合理的顆粒級配做支撐，最終通過三批次的現場試驗，解決了機制公司中頻爐使用壽命低，工人勞動強度大，噸鋼成本高。參考文獻歐陽德剛等.鎂質澆注料的研究及其在中頻感應爐上的應用.工業加熱，2004(04)周育.中頻爐酸性爐襯使用壽命的探討.鑄造設備研究，2004(04)Developmentandapplicationoftheintermediate

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