中頻爐干式料的開發(fā)應用

中頻爐干式料的開發(fā)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(shù)中心）摘要：由于機制公司中頻爐冶煉周期不連續(xù)，造成爐體壽命非常短，制約了生產(chǎn)率，嚴重影響生產(chǎn)節(jié)奏，同時也使噸鋼成本增加，在此背景下開發(fā)干式料，通過三種原料的對比選擇，結(jié)合劑的選取，確定顆粒級配確定最終配方，通過三次現(xiàn)場試驗，最終使中頻爐爐齡達到50爐以上。關(guān)鍵詞:關(guān)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(fā)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(fā)，采用硅質(zhì)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(zhì)澆注料爐襯的抗侵蝕與滲透角度出發(fā)，結(jié)合機制公司中頻爐鋼渣成分，研制與應用了高鋁質(zhì)中頻爐干式料。1技術(shù)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(fā)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(tài)穩(wěn)定性。由于爐襯壁內(nèi)外側(cè)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(chǎn)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(yōu)良的熱穩(wěn)定性。[1]3） 高的化學穩(wěn)定性。爐襯材料的化學穩(wěn)定性和爐襯材料的使用壽命有密切關(guān)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(zhì)，不與鐵水和添加劑產(chǎn)生化學反應，使鐵水成份發(fā)生變化。4） 較高的機械性能。在低溫狀態(tài)時要能隨爐料的沖擊，在高溫狀態(tài)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(tài)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(jié)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(jié)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(xiàn)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(chǎn)中為了降低生產(chǎn)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(fā)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(chǎn)生裂紋。尤其是鎂砂的導熱性高，經(jīng)過較長時間使用后，燒結(jié)層迅速增厚，失去過渡層和疏松層，容易產(chǎn)生穿透性裂紋，裂紋嚴重時曾發(fā)生過感應線圈被擊穿的事故。3）采用高鋁磯土打結(jié)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(zhì)耐火材料，當A1203>7%時經(jīng)高溫鍛燒其組成相為莫來石+剛玉，耐火度達1800C，熱膨脹系數(shù)小而均勻，1400C時熱膨脹系數(shù)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(jīng)過比較試用，最終選高鋁磯土為打結(jié)爐襯的材料。2.2耐火結(jié)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(jié)合劑，主要作用是降低燒結(jié)溫度。因為高鋁磯土原料的燒結(jié)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(jié)熔點，改善燒結(jié)條件，提高燒結(jié)質(zhì)量。并且在干式料中加入硼酸后，會降低干式料在燒結(jié)過程中發(fā)生的熱脹冷縮而導致體積變化產(chǎn)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(chǎn)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(jié)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(jié)溫度下也會使爐襯的燒結(jié)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(guān)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(jié)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(jié)密度差，在與金屬接觸的表面難以形成穩(wěn)固和完整的燒結(jié)層，并使爐襯燒結(jié)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?？捎行畛浯至６壬傲系拈g隙，增加了堆積密度可改善爐襯的燒結(jié)性能，提高爐襯強度。細粉可保證爐襯的燒結(jié)性能和質(zhì)量，以及燒結(jié)網(wǎng)絡的連續(xù)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(jīng)振動打?qū)嵑螅葜貞?.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(xiàn)空洞，為防止出現(xiàn)穿包下線，使用壽命32爐。經(jīng)拆爐分析，由于中頻爐內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)多處裂紋，停止使用，使用壽命39爐。經(jīng)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(shù)人員對以后倒打進行倒打密實工作全程監(jiān)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(jié)語通過對機制公司中頻爐工作原理和工作環(huán)境的了解，選取了以高鋁磯土為主材，結(jié)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(xiàn)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(zhì)澆注料的研究及其在中頻感應爐上的應用.工業(yè)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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(1TaidongIndustryCo.,Ltd.2TheTechnologyCente)Abstract:Mechanismofmediumfrequencyinductionfurnacemeltingcycleisnotcontinuous,resultinginthefurnacelifeisveryshort,restrictedproductivity,seriouslyaffectingtheproductionrhythm,butalsomakeatonofsteelcostincreases,inthiscontexttothedevelopmentofdry-typematerial,throughthecomparisonofthreekindsofrawmaterialsselectionbinderselection,todeterminetheparticlesizedistributiontodeterminethefinalformu