PDF《中频炉酸性炉衬使用寿命的探讨》

!""# 年第 $ 期%铸% 造% 设% 备% 研% 究!""# 年% ! 月%01 20-1.

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2789 !""#% :$ 收稿日期: 作者简介: 周育 , 男, 大学, 高级工程师. ・设备研究・ 中频炉酸性炉衬使用寿命的探讨 周% 育 (天津市浩湖科工贸有限公司, 天津% % % 摘% 要: 通过对炉衬材料的选择, 作用机理及影响石英砂炉衬材料寿命的相关因素的阐述, 说明了 (. < , < ) 石英砂干振料可提高中频炉酸性炉衬使用寿命的原因. % % 关键词: 耐火度;

热膨胀系数;

石英砂;

硼酐;

烧结 % % 中图分类号: ,@!;

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% % 文献标识码: )% % 文章编号: A (!""#) B 0+."%123/+4%+'$5 6'3%/7$+ !"#$ %&

0 12#3* 4'5 613, 4("$#) -8#)/7$): ,C7 DCEEF7 EG HIJ7K LMN7KIMHF, OEKPIJQ RKIJDIRH7 MJS GMDNEKF EG IJGHT7JDIJQ NC7 HIG7 EG HIJ7K LMN7KIMH O7K7 S7FDKI87S MJS NC7 K7MFEJ EG RKEHEJQIJQ NC7 HIG7 EG L7SITLUGK7VT7JDW IJSTDNIEJ GTKJMD7 8W TFIJQ FIHIDM FMJS SKW LMN7KIMH OMF SIFDTFF7S9 9+5 :&/.#: K7GKMDNEKIJ7FF;

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FIJN7KIJQ % % 在"9 B N、 $ N、 B N、 A N、 !" N 无芯中频感应炉上采用 (.U,U) 系列石英砂干振料, 熔化使用炉龄稳定达到 #B" 炉次, 双联 !#C 连续使用炉龄稳定达到 B 周. 创造了使用国内耐火材料的良好记录.下面是我们 对提高中频感应炉炉衬炉龄的体会. $% 炉衬材料的选择 感应炉对制作炉衬的耐火材料有严格的要求. $)足够的耐火度.作为感应炉炉衬材料, 其耐 火度应高于 $ ?"" Z, 软化温度应高于 $ >B" Z. !)良好的热态稳定性.由于炉衬壁内外侧温 度梯度差很大, 加之受到出铁、 加料和停炉等影响, 炉壁温度总是在变化, 随之而产生体积的膨胀和收 缩, 因此要求制作炉衬的耐火材料应该有优良的热 稳定性. ;

)高的化学稳定性.炉衬材料的化学稳定性 和炉衬材料的使用寿命有密切关系, 炉衬材料要有 一定的低温强度, 在高温时不易分解和还原, 在熔炼 过程中, 不易与炉渣形成低熔点物质, 不与铁水和添 加剂产生化学反应, 使铁水成份发生变化. #)较高的机械性能.在低温状态时要能随炉 料的冲击, 在高温状态下能承受铁水的静压力和强 力的电磁搅拌作用, 在铁水的长期冲刷使用下耐磨 和耐蚀. B)绝缘性好.炉衬材料在高温状态下不得导 电, 否则会引起漏电和短路而造成事故. >)施工性能好, 烧结性能好, 筑炉及维修方便. 针对中频炉用于熔化生产灰铁件、 球墨铸铁件、 碳钢 件、 低合金钢件以及铸铜的用户, 综合考虑以上因 素, 并经过实践证明, 采用石英砂是较理想的炉衬材 料.使用石英砂耐火度为 $ ?!" Z, 经过相变处理 后, 各项热物理参数大幅度提高.打结的酸性炉衬 成本低、 并且原材料来源广泛、 高温强度高、 耐急冷 急热性强, 烧结性能好. !% 酸性炉衬材料对炉衬寿命的影响 !9 $% 炉衬材料中各成份对炉衬寿命的影响 !9 $9 $% 石英砂纯度 石英砂的耐火度主要限决于 (I0! 的含量.作 为坩埚材料, 石英砂中 (I0! 的含量应大于 ==[ , *M0 和27! 0;

等杂质含量应低于 "9 ![ , 特别是碱 金属氧化物含量应小于 "9 ! [ , 部分集中的杂质能 使炉衬产生熔洞, 而渗漏铁水, 并且部分杂质在炉衬 上结疤, 严重影响熔化, 从而影响炉衬的使用寿命. 有关氧化铁杂质的影响如表 $ 所示. !9 $9 !% 石英砂中含水量 石英砂含水量过高, 在石英砂烧结过程中水分 不易尽快排出, 即使长时间烘炉, 也易在加热时引起 水蒸汽残留从而在炉衬中出现孔洞.石英砂中水分 对炉衬的影响见图 $. 万方数据 表!" 氧化铁杂质对炉衬的影响 #$% &' 在炉衬材料的比率( ) 炉衬使用寿命比率 ( ) * !** + ,* !* -* !+ .* 图!" 石英砂水分对炉衬的影响 石英砂中的添加剂 !) 在石英砂材料中一般使用硼酸 (0' 1&' ) 或 硼酐 (1% &' ) 为添加剂, 主要作用是降低烧结温度. 因为石英砂材料的烧结温度较高, 硼酸在加热时分 解, 以1% &' 的形式存在于砂料中.在!***

2 3 ! '** 2时1% &' 和砂料中 45&% 等形成低熔点的化 合物 (45&% ・1% &' 熔点为 +** 2) , 从而降低烧结熔 点, 改善烧结条件, 提高烧结质量.并且在砂料中加 入硼酸后, 会降低砂料在烧结过程中发生的热胀冷 缩而导致体积变化产生的裂纹倾向性. 但由于在硼酸受热分解过程中生成大量水蒸 汽, 如不能及时排出, 易在炉衬底部产生蜂窝状气孔

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8 系列石英砂干振料已将硼酐 (硼酸脱水后的 产物) 作为添加剂. 不同的使用温度对硼酐或硼酸的加入量也有不 同要求.作为添加剂如加入量过多, 会导致耐火材 料的熔点降低, 在较高的烧结温度下也会使炉衬的 烧结层过厚, 体积变化加大, 影响使用寿命并对拆炉 工作带来难度.表%为添加剂占砂料的比率. 表%" 添加剂占砂料的比率 硼酸 (0' 1&' ) 最高温度(

2 工作温度 (

2 !/

9 9:* !/ - ! 9-* ! 9%* 硼酸 (0' 1&' ) 最高温度(

2 工作温度 (

2 9:* !/ * ! 9-* ! 9%* %)加入氧化锆 在生产中经常出现炉底材料被熔蚀, 而上部完 好情况.图%为炉衬状况. 图%" 炉衬状况 这一熔蚀问题普遍发生于电炉中, 而这一现象 往往导致炉衬材料上半部分仍然完好, 下半部分已 无法使用需重新筑炉, 生产效率降低, 造成资金的浪 费.在长期实践中, 我们认为在炉衬材料中添加氧 化锆可有效的防止铁水对炉衬底部的侵蚀.46

7 8 系列干振料的化学成份如下 (质量分数, ) ) : 45&% : ,,

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线(# B&, @# ) 减少 +) C , 而且增加了多台工艺设备和多个操作工位, 砂箱 总数由原来的 &!& 套增加到 ##D 套, 使铸件冷却时 间增加了近 +) @45.该线布局既兼顾了原有落砂、 熔化、 制芯等流程, 又完全利用了原 A> 线地下室、 型砂输送平台等. #) 所选工艺设备先进, 流程设计合理, 经投产 验证, 设备运行可靠, 主要技术指标完全达到了设计 要求. +) 采用国外先进的静压造型工艺、 数控编程三 坐标扎气孔技术以及砂处理改造后采用的强力转子 混砂系统, 使铸型型废由改造前的 &D C E +) C 降 至目前的 + C 左右, 气孔废品降低了 %) C , 铸件返 修和焊补率降低近 B) C . ,) 造型线采用了铸件浇注冷却自动跟踪系统, 可对铸件即时跟踪, 有利于新产品调试与生产管理. D) 合箱机合型精度高, 消除了铸件错箱缺陷. !) 采用远距离油缸驱动方式 (油缸输送距离近 +) @ 长) 输送砂胎工艺, 与原 A> 线鳞板输送工艺 相比, 具有噪音低、 扬尘量少、 维修费用低等优点. %) 铸件一次落砂处环境得到较大改善, 将捅箱 与落砂机落差从原有 调整为 &D) @@, 避 免了铸件磕碰, 铸件磕碰伤和裂纹废品明显降低. B) 砂箱尺寸加大后, 拓宽了生产品种, 满足东 风雷诺大马力发动机缸体的生产要求. & & #)), 年第 & 期$周育: 中频炉酸性炉衬使用寿命的探讨 万方数据