中频炉电炉炉衬的侵蚀原理及防治方法
发布时间:2022/5/16 11:26:47 浏览量:
中频炉的炉衬通常由各种规格和粒度的耐火材料制成(常用的耐火材料主要包括镁、石英、铝和复合材料)。其特点是:直接组合。因此,耐腐蚀性高,机械强度高,抗热震性能好。中频炉衬在使用过程中经常受到各种损坏,炉衬侵蚀和炉衬结渣是两种常见的方法,都会影响中频炉衬的使用寿命。
在中频炉的使用过程中,炉衬使用的耐火材料厚度仅为100-300mm左右。内部与高温金属液体接触,外部靠近水冷线圈。耐火材料内外温差大,在相对薄的截面和许多熔化操作的强腐蚀性环境中使用。感应电炉熔炼时常受到炉衬损伤问题的困扰。炉衬损伤包括熔炼造成的正常炉衬侵蚀和异常损伤。
在以下三种机理的综合作用下,炉衬层层侵蚀,进入炉渣:
②热应力侵蚀炉衬中温度梯度引起的热应力,逐层剥离炉衬表面,造成炉衬侵蚀;
③炉衬中的低熔点材料在高温作用下熔化,导致炉衬侵蚀。
①化学侵蚀。炉渣对炉衬的化学侵蚀本质上是炉衬中的SiO2在高温下溶解炉渣的过程。Feo、Al2O3和SiO2是酸性感应炉渣的基本成分。从SiO2-Feo-Al2O3的三元平衡相图来看,当渣中含有40%的SiO2、10%的Al2O3、50%的Feo时,其熔点约为1083℃,而新形成的SiO2含量不足,当炉衬与炉渣接触时。炉衬中的SiO2必然趋于溶于渣中,发生炉衬损耗。当SiO2含量超过40%时,渣的熔点开始上升,粘度逐渐增加,直到超过铁水温度,溶解过程结束。当渣中含有Mno、Cao等碱性化合物时,SiO2溶解速度更快,炉衬损耗明显加快。
铁水中的碳可以减少炉衬的损耗。因此在酸性炉衬中熔化球墨铸铁时比熔化一般灰铸铁时炉衬损耗较小。
②内壁结瘤。感应电炉使用一段时间后,坩埚内壁部分沿圆周凸起,凸起部分坩埚内径变小,局部壁厚增加,炉体积减少。这种现象被称为结瘤。炉衬内壁结瘤是困扰电炉操作人员的主要损伤形式,也是降低炉衬寿命的重要原因。
为避免结瘤的应注意避免炉渣中氧化铝过多。氧化铝的主要来源是回炉料中未清洗的型砂中的膨润土或回炉料中含有铝。另外要注意不要使低温铁水在炉中停留时间过长,因为低温时结瘤显著加快。
冷态下结瘤很难铲除,而且铲凿容易损伤炉衬。一般采用高温纯生铁水洗炉去除结瘤,将纯生铁水高温过热至1500℃以上,并将冰晶石粉加入渣中,使结瘤在短时间内清晰。需要注意的是,冰晶石粉在高温下会产生剧毒氟化氢,应采取防护措施。
③炉衬开裂。温度突然变化会在炉内产生热应力,特别是在新炉衬烧结过程中,石英砂在几次相变过程中体积急剧变化,更容易产生裂纹。
炉衬裂纹一般有环形裂纹和轴向裂纹两种形式。环状裂纹沿坩埚周圆发展,通常是不连续的。这种裂缝比较危险,因为它随着熔炼炉次数的增加而不断扩大,即使在修复炉子时修复裂缝,也很难组织裂缝的扩大。铁水可能向裂纹缝隙中渗透,当裂纹穿透炉衬时,就可能发生漏炉事故。
轴向裂纹沿坩埚轴向或接近轴向扩展。这种裂纹通常是在炉衬冷却后,在热应力作用下因较大而不均与收缩产生的。这种裂纹的缝隙在炉衬加热时常会因材料膨胀而闭合。经过合理修补的轴向裂纹不致迅速扩展,炉衬继续使用时要注意不断观察裂纹的变化。
为避免炉衬出现裂纹,应注意炉衬捣固的紧实度。不紧实或炉衬内部孔隙过大的炉衬难以抵抗热应力的破坏,发生裂纹的几率显著上升。炉衬材料粒度配比不合适常导致这种情况。这也就是很多厂家反映的大厂的炉衬材料反而不好用的原因之一。
在烘炉烧结过程中,必须严格遵守加热规范,避免加热过快,加热不间断,达到烧结温度后立即开始熔化。第一次熔化应尽可能达到最高温度,并在新筑炉衬内连续熔化几炉,一次完全烧结。