一.前言:
中頻無芯感應(yīng)爐爐襯的高溫性能主要取決于所用耐火材料的物理、化學(xué)性能及礦物組成,在原輔材料選定的前提下,燒結(jié)工藝是使?fàn)t襯獲得良好顯微組織結(jié)構(gòu)以充分發(fā)揮其耐高溫性能的的關(guān)鍵工序。爐襯燒結(jié)的致密化程度與耐火材料的化學(xué)組成、粒度配比、燒結(jié)工藝和燒結(jié)溫度等因素有關(guān)。我廠通過二十多年的不斷摸索和生產(chǎn)試驗(yàn),總結(jié)出了合理的筑爐打結(jié)工藝和烘烤燒結(jié)工藝,使?fàn)t齡大幅度上升,2T中頻爐干式打結(jié)爐襯的爐齡(經(jīng)一次中修)高達(dá)1157爐次,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
二.筑爐工藝:
3.1筑爐時(shí)去掉云母紙。
3.2對筑爐用水晶石英砂進(jìn)行如下處理:
3.2.1手選:主要去除塊狀物及其它雜質(zhì);
3.2.2磁選:必須完全去除磁性雜質(zhì);
3.2.3干式搗打料:必須進(jìn)行緩慢烘干處理,烘干溫度為200℃-300℃,保溫4小時(shí)以上。
3.3粘結(jié)劑的選用:用硼酐(B2O3)代替硼酸(H3BO3)作粘結(jié)劑,加入量為1.1%-1.5%。
3.4筑爐材料的選用及配比:
3.4.1筑爐材料的選用:應(yīng)注意,不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感應(yīng)爐爐襯材料,重要的是石英晶粒大小,晶粒越粗大,晶格缺陷越少越好,(如水晶石英砂SiO2純度高,外表潔白、透明。)爐子容量越大,對晶粒的要求越高。
3.4.2配比:爐襯用石英砂配比:6-8目10%-15%,10-20目25%-30%,20-40目25%-30%,270目25%-30%。
3.5爐襯的打結(jié):爐襯打結(jié)質(zhì)量好壞直接關(guān)系到燒結(jié)質(zhì)量。打結(jié)時(shí)砂粒粒度分布均勻不會產(chǎn)生偏析,打結(jié)后的砂層致密度高,燒結(jié)后產(chǎn)生裂紋的幾率下降,有利于提高感應(yīng)爐爐襯使用壽命。
3.5.1干式打結(jié)爐襯(以2t中頻無芯感應(yīng)爐為例):線圈絕緣膠泥的應(yīng)用:2t中頻無芯感應(yīng)爐的感應(yīng)圈涂覆有絕緣膠泥層。與感應(yīng)路通常使用的絕緣材料云母、玻璃絲布等相比,使用線圈絕緣膠泥有如下好處:
第一,烘干后,厚度為8-15mm的線圈絕緣膠泥層具有良好的絕緣性能,完全可代替云母和玻璃絲布,充當(dāng)線圈和爐襯之間的絕緣保護(hù)層;膠泥材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高,不必?fù)?dān)心相對較厚的膠泥層會影響熱面爐襯的三層結(jié)。
第二,膠泥層位于線圈和保溫層之間,正常情況下,環(huán)境溫度很低(<300℃,偶爾有金屬液接近其表面時(shí)膠泥層會釋放出少量殘余的水分,使絕緣電阻降低,系統(tǒng)提供早期報(bào)警。
第三,利用膠泥本身高于1800℃的耐火度,當(dāng)偶爾有金屬液滲漏到其表面時(shí),膠泥能給線圈提供一層保護(hù)屏障,當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí),膠泥層可提供一定的事故處理時(shí)間。
第四,對帶有底頂出式的爐子而言,將膠泥制作成帶有錐度的形狀,避免了爐襯與線圈的摩擦,同時(shí)利用其強(qiáng)度對線圈進(jìn)行固定,避免了線圈在使用和建、拆爐過程中的變形,延長了線圈的使用壽命。
第五,線圈與膠泥層作為爐子的永火襯,雖一次性費(fèi)用高,施工周期長,但其使用壽命可以與線圈相同,也可進(jìn)行局部修補(bǔ),因此就整體而言降低了筑爐成本。
干式打結(jié)爐襯前,首先在爐子線圈絕緣層內(nèi)鋪設(shè)一層石棉板和一層玻璃絲布,鋪設(shè)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,搗固石英砂時(shí),自上而下逐個(gè)移動彈簧圈,直至爐襯打結(jié)完畢。
3.5.2打結(jié)爐底:爐底厚約280mm,分四次填砂,人工打結(jié)時(shí)防止各處密度不均,烘烤與燒結(jié)后的爐襯不致密。因此,必須嚴(yán)格控制加料厚度,一般填砂厚度不大于100mm/每次,爐壁控制在60mm以內(nèi),多人分班操作,每班4-6人,每次打結(jié)30分鐘換人,圍繞爐子緩慢旋轉(zhuǎn)換位,用力均勻,以免造成密度不均。
爐底打結(jié)達(dá)到所需高度時(shí)刮平,即可放置坩堝模。對此,應(yīng)注意保證坩堝模與感應(yīng)圈同心,上下調(diào)整垂直,模樣盡量與所筑爐底緊密結(jié)合,調(diào)整周邊間隙相等后用三個(gè)木楔卡緊,中間吊重物壓上,避免爐壁打結(jié)時(shí)石英砂產(chǎn)生位移。
3.5.3打結(jié)爐壁:爐襯厚度為110-120mm,分批加入干式打結(jié)料,布料均勻,填料厚度不大于60 mm,打結(jié)15分鐘(人工打結(jié)),直至與感應(yīng)圈上緣平齊。在打結(jié)完后坩堝模不取出,烘干和燒結(jié)時(shí)起感應(yīng)加熱作用。
3.6烘烤與燒結(jié)規(guī)范:為獲得爐襯的三層結(jié)構(gòu),烘烤和燒結(jié)工藝大致分為三個(gè)階段:
3.6.1烘烤階段:分別以25℃/h、50℃/h的速度將坩堝模加熱至600℃,保溫4h,目的是徹底排除爐襯中的水分。
3.6.2半燒結(jié)階段:以50℃/h升溫至900℃,保溫3h,以100℃/h升溫至1200℃,保溫3h,必須控制升溫速度,防止產(chǎn)生裂紋。
3.6.3完全燒結(jié)階段:高溫?zé)Y(jié)時(shí),坩堝的燒結(jié)結(jié)構(gòu)是提高其使用壽命的基礎(chǔ)。燒結(jié)溫度不同,燒結(jié)層厚度不足,使用壽命明顯降低。2T中頻爐在烘烤過程中加入了約950公斤鐵料增強(qiáng)感應(yīng)圈加熱作用,隨著烘烤與燒結(jié)的持續(xù)進(jìn)行,通過低功率送電產(chǎn)生較為平穩(wěn)的電磁力攪拌鐵水,是爐襯上下受熱均勻。嚴(yán)格控制石英砂三個(gè)相變區(qū)的溫度,促進(jìn)石英砂相變充分,提高了爐襯的首次燒結(jié)強(qiáng)度。
三.小結(jié)
對于中、工頻爐爐襯的壽命,除保證獲得完整合理的三層爐襯外,還應(yīng)注意平時(shí)的操作,筑爐是選用優(yōu)質(zhì)干凈的筑爐材料,合理配比,精心打結(jié),科學(xué)烘烤與燒結(jié)規(guī)范,嚴(yán)格操作工藝,即可延長爐子使用壽命。