中頻感應(yīng)電爐在使用過程中會不可避免地出現(xiàn)各種各樣的問題,爐襯材料的壽命是最受關(guān)注的問題之一。對于熔化工部來說,分析影響中頻感應(yīng)電爐爐襯壽命的因素是極其重要的。以下就爐襯材料在使用中經(jīng)常出現(xiàn)的問題作一初步探討。
一、主要因素分析及對策
1、筑爐工藝:爐襯打結(jié)質(zhì)量的好壞直接影響使用壽命。爐襯的打結(jié)質(zhì)量關(guān)系到燒結(jié)質(zhì)量,燒結(jié)質(zhì)量影響到使用性能。打結(jié)爐襯時砂料保持粒度均勻,粗細(xì)顆粒不產(chǎn)生偏析,加料時層與層嚴(yán)密結(jié)合,打結(jié)后的爐襯致密度就高,燒結(jié)后的燒結(jié)層強度就高。爐壁產(chǎn)生裂紋的傾向就比較小。爐襯打結(jié)時振搗不實,會導(dǎo)致爐襯不致密或局部疏松,當(dāng)金屬液壓力大時,就可能產(chǎn)生滲漏。手工打結(jié)時打完一層后,沒有將表面扒松就加料會導(dǎo)致分層,在使用過程中會產(chǎn)生橫向裂紋,這種裂紋是無法彌合的。烘爐和燒結(jié)過程中升溫過快,爐料中的水分因急速逸出會在爐壁上形成大量微孔,這些微孔可能會導(dǎo)致金屬液的滲透和吸附爐渣。因此制定并嚴(yán)格遵守筑爐工藝操作規(guī)程是提高爐襯壽命的首要條件;
2、感應(yīng)電爐容量的增大及爐壁厚度的降低都會影響使用壽命。容量增大,爐壁承受金屬液的靜壓力就增加。爐底與爐壁結(jié)合處的壓力最大,此處也是比較容易出現(xiàn)問題的部位。隨著靜壓力的增加,金屬液向爐壁的微孔或微裂紋中滲透的幾率也增大;電磁攪拌力也會增大,對爐壁的沖刷作用也增強。有的單位一味追求超裝,降低爐壁厚度,特別是較大電爐,爐襯的壽命會很明顯降低。選擇適合大容量電爐的爐襯材料并達(dá)到合理壁厚,可以改善其使用狀況。
3、熔煉溫度:熔煉的金屬液溫度過高會造成熔渣對爐襯的侵蝕加劇;金屬液流動性增加向裂紋滲透加透,加劇了金屬液對爐襯的化學(xué)侵蝕。高溫出鐵、低溫澆注,一直是操作的準(zhǔn)則。但是每一種鑄件都有其熔化工藝要求,在達(dá)到適合的溫度時,不要過于追求過度的超溫,要經(jīng)常觀察和測溫。在盡量控制過高熔煉溫度的同時,也不要出現(xiàn)長時間高溫或保溫等待澆鑄的情況,過高的溫度不但易使合金燒損,也會損傷爐壁,同時能耗也會增加;
4、熔煉材質(zhì)的影響:剛打好的爐襯,爐壁尚未完全燒結(jié)好,前幾爐要用較潔凈的金屬材料,盡量避免成份復(fù)雜,含鐵銹、油污較多的材料,特別是油浸廢鐵屑。熔點低、流動性好的材質(zhì)會對爐壁的滲透加??;熔點高的材質(zhì)需要較高的溫度。這些都有損爐襯的壽命,應(yīng)安排在中后期熔煉合適。另外熔煉不同的材質(zhì)應(yīng)注意金屬材料的屬性,如上一爐熔煉硫含量較高的鐵,下一爐熔煉高錳鋼極易造成爐壁侵蝕。成份復(fù)雜,含較多鐵銹、油污,沒有清理的廢料、回爐料在高溫、高氧下形成的氧化物之間有復(fù)雜的穿插互溶作用,極易形成粘渣,并侵蝕爐壁,會使?fàn)t壁出現(xiàn)疏松而熔損。帶入的雜質(zhì)不但加大了能耗,而且也會給鑄件質(zhì)量帶來影響。
5、熔煉操作的影響:熔化期金屬爐料能否順利熔化影響很大。裝料的松緊程度直接關(guān)系到爐料的熔化速度。為了快速加熱和熔化,裝料要力求緊密,但又要避免熔化過程中出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象,這樣會使下部已溶化的金屬液過熱,使金屬液吸氣和增加合金元素的燒損,延長熔化時間,高溫和劇烈的渦流會嚴(yán)重侵蝕爐壁,出現(xiàn)“架橋”和處理“架橋”對爐壁的損傷很大。當(dāng)金屬液面過低時,要特別注意加料,如果加入大塊料而電爐又輸入高功率,則底部將產(chǎn)生嚴(yán)重過熱加劇侵蝕,整個爐襯中以中下部承受的靜壓力最大,溫度最高,沖刷最嚴(yán)重。熔煉的金屬液達(dá)到適合的溫度和質(zhì)量要求之后,應(yīng)停電出爐,這樣不但安全而且降低了能耗,還可以保護爐襯的下半部不致因過熱金屬液的沖刷而損毀。盡量縮短熔煉時間,降低鋼水熔煉耗電。
6、熔渣對爐壁的侵蝕影響:爐渣的酸堿度應(yīng)和爐襯材料的材質(zhì)相適應(yīng)。氧化鎂質(zhì)爐襯材料耐堿性渣侵蝕能力強;硅質(zhì)的酸性爐襯材料耐酸性渣能力較強;氧化鋁質(zhì)中性爐襯材料高溫下在不同的酸堿度中會表現(xiàn)出典型的兩性,其可以適應(yīng)不同酸堿度的熔渣,但相比酸性爐料和堿性爐料來說稍差一些。加入爐內(nèi)的金屬材料會帶入各種不同的氧化物,不同材質(zhì)、不同爐次的爐渣成份也不盡相同。爐渣中存在的各種氧化物、碳化物、硫化物及各種形態(tài)的復(fù)合化合物,大部分都會和爐襯發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成不同熔點的新的化合物。反應(yīng)中生成的一些低熔點氧化物如鐵橄欖石(FeOSiO2)、錳橄欖石(MnOSiO2)等熔點一般在1200℃左右范圍內(nèi)。低熔點渣具有極好的流動性,可能會形成助熔劑作用,對爐襯產(chǎn)生劇烈的化學(xué)侵蝕,從而降低爐襯的使用壽命。反應(yīng)中生成的高熔點渣如莫來石(3Al2O3?2SiO2)、鎂橄欖石(2MgO?SiO2)等,及一些高熔點的金屬元素熔點可達(dá)1800℃以上,懸浮在金屬液中的高熔點渣和低熔點渣之間還有比較復(fù)雜的穿插互溶作用,這些熔渣極易粘附在爐壁上并形成累積,造成嚴(yán)重的粘渣,影響電爐的功率、熔速和容量,直至影響爐襯壽命。
二、出現(xiàn)這樣的情況可以采取如下幾點措施來消除
(1)通過加強對入爐料的管理:大幅度減少帶有砂子、鐵銹、油污的材料和含有各種雜質(zhì)的廢料及回爐料的入爐是防止感應(yīng)電爐爐襯侵蝕和粘渣的重要措施;
(2)制定合適的工藝:根據(jù)爐襯和所熔合金的材質(zhì)制定加料順序和合適的熔化工藝,盡量減少雜質(zhì)和爐襯接觸的機會和時間也是防止感應(yīng)電爐爐襯粘渣的有效方法;
(3)采用新型輔助材料清潔金屬液和爐渣中的氧化物及雜質(zhì):如脫氧采用多元素復(fù)合脫氧劑來代替單一元素脫氧劑。單一元素脫氧劑脫氧產(chǎn)物的熔點較高,在金屬液中以固態(tài)質(zhì)點存在,很難排出,也易粘附在爐壁上,而稀土元素,作脫氧劑雖然脫氧能力強,但其脫氧產(chǎn)物密度大也不易從金屬液中排除,而且稀土元素還容易與硅質(zhì)和氧化鋁質(zhì)爐襯材料中的SiO2和Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng),侵蝕爐壁。多元素復(fù)合脫氧劑如硅鋁鋇鈣脫氧能力強,脫氧后的產(chǎn)物是液態(tài)質(zhì)點,容易上浮除去。
金屬液中的多種溶渣化合物及多種有害的氣體,如果不能徹底清除,不但造成了爐襯的粘渣,而且也使鑄件形成各種鑄造缺陷,采用高質(zhì)量的除渣劑能夠?qū)⒔饘僖罕砻娴母≡宄蓛?,但是對于混溶和懸浮在金屬液中的雜質(zhì)和氣體卻無法清除。這種情況,使用鋼(鐵)水清潔劑可以有效解決問題。鋼(鐵)水清潔劑是一種復(fù)合材料,適合在球鐵、灰鐵、碳鋼、合金鋼、高錳鋼、不銹鋼等材質(zhì)中使用??梢詫摚ㄨF)水中的氧化物迅速還原清除,凈化鋼水,并明顯降低鋼水粘度提高流動性。熔煉過程中,鋼(鐵)水清潔劑能有效軟化爐渣,防止不易熔解的氧化物粘附在爐壁上,從而提高能效縮短熔煉時間,對粘附在爐襯上的爐渣能有效清除,從而提高爐襯使用壽命。
三、小結(jié)
爐襯材料的壽命“三分在材料,七分在使用”。有效提高爐襯材料的壽命,除選擇合適材質(zhì)的爐襯料外,執(zhí)行嚴(yán)格的筑爐烘烤操作工藝,制定科學(xué)合理的熔煉工藝,采用新型輔助材料及細(xì)致的操作、精心的維護等工作都是提高爐襯壽命,實現(xiàn)節(jié)能降耗的有效途徑。