13t中频电炉湿法筑炉在3t中频电炉上采用湿法筑炉技术,炉龄最高达到275炉,平均为16 9炉。1.5t中频电炉湿法筑炉的炉龄达521炉。在非连续性生产条件下用于熔炼铸铁轧辊达 到如此高的炉龄,实属一大进步。3t中频电炉湿法筑炉获得成功,是对传统干法筑炉的一大挑战 。湿法筑炉即在炉衬材料中加入一定量的水,混合均匀后用湿法打结炉衬。炉衬打结后取出钢坩埚 模,用木柴烘烤数小时后即可装料进行熔炼。湿法筑炉与干法筑炉相比,每次筑炉可以节约一个钢 坩埚模,节约烘炉时间20多小时,节约烘炉用电约2000度,并且基本实现当天筑炉当天可以 开炉熔炼。2中频电炉湿法筑炉的方法2.1钢坩埚模形状的改进3t中频电炉钢坩埚模原设计见 图1(a),它是由两个平截空心圆锥体组成的钢坩埚模。这种结构的钢坩埚模在筑炉时有一个缺 点,就是在(1)部位存在死角砂子不易打结实,容易在该处造成漏铁液。改进后的钢坩埚模形状 见图1(b),它是一个平截空心圆锥体的钢坩埚模。这一改进使筑炉时打结方便。不存在死角, 从根本上解决了原钢坩埚模(1)部位打结困难并不易打结实的难题。实践证明,这一改进十分成 功,是提高炉龄的关键之一。图13t电炉钢坩埚模图Fig.1Steelcruciblem odelsof3tonelectricfurnace湿法筑炉用的钢坩埚模是永久性的,即 每次筑炉完毕之后取出钢坩埚模,下次可以继续使用。每使用一次之后,钢坩埚模表面最好涂一层 防锈油,防止生锈。下次使用前应把油擦干净,使钢坩埚模表面光洁、平滑,以利于筑炉毕容易取 出并且不会损伤炉衬内壁。2.2绝缘层和绝热层的铺设3t中频电炉的绝缘层和绝热层,一般由 玻璃丝布、云母板、石棉板、石棉布组成。但由于湿法筑炉的炉衬材料中含有较多的水分,在烘炉 和烧结过程中会产生水蒸气,为了有利于水蒸气顺利排出,湿法筑炉的绝缘层和绝热层材料仅采用 两层石棉布,而不用玻璃丝布、云母板和石棉板。石棉布既绝缘又绝热,同时,透气性又较好,因 此,湿法筑炉时仅采用石棉布是比较合理的,筑炉成本也可以大幅度降低。2.2.1炉底铺设炉 底铺2层石棉布,要求两层交错铺设,每层平整无皱折。2.2.2炉壁铺设紧靠感应圈内壁铺两 层石棉布,铺设时,要先上后下,每层平整无皱折,纵缝搭接用水玻璃粘住,相邻两层接缝错开。 伸出上平面约150mm的石棉布用水玻璃粘贴在炉子上口耐火砖平面上,并用铁块压牢,防止筑 炉时石棉布往下移动。用此法铺设绝缘层和绝热层,操作简单方便。2.3炉衬材料的配制和打结 2.3.1炉衬材料及其配制炉衬材料采用精制石英砂。对石英砂化学成分要求如下:SiO2含 量应大于98%,碱金属氧化物(K2O、Na2O)含量应小于0.50%,Fe2O3含量应 小于0.75%。助烧结剂采用硼酸,要求:硼酸含量大于96%,硫酸盐含量小于0.4%,氧 化物含量小于0.05%,并应经70~80目筛子过筛。炉衬材料配比如表1。硼酸加入量为2 %,水分为5%~6%。表1炉衬材料配比Tab.1Theformulaofliningm aterials石英砂号123689加入量(%)101414141038
石英砂、硼酸和 水按比例加入后,用人工方法混拌均匀。配制好的材料用纺织袋盖好,放置1~2h再用。夏天气 温高,为防止水分蒸发,可用湿纺织袋盖上。配制场地应清扫干净,在拌制过程中应防止钢屑和铁 屑混入。2.3.2
炉衬打结3t中频电炉按设计要求,炉底厚度控制在150mm左右,炉壁厚 度控制在70mm左右。用人工方法打结炉衬。炉底材料打结实后刮平,再用平头锤打平,炉底厚 度和水平度测量合格后再放入钢坩埚模。钢坩埚模放入要使周围壁厚尽可能均匀,这可用3块同样 厚度,一头小于炉衬壁厚,一头大于炉衬壁厚的木楔均匀插于钢坩埚模四周,将钢坩埚模压紧于炉 膛中心并固定。为防止打结时松动,在钢坩埚内应放入一定重量的石英砂袋,压住钢坩埚模,防止 炉衬打结过程中钢坩埚模往上抬。钢坩埚模固定后,即可进行炉衬打结。炉衬一层一层地填筑并打 实,每层厚度不超过50mm。并要先铺摊均匀后再打实。人工打结时,采用多人分班操作,每班 3人,每打结10~15min即换班,要求用力均匀,打结过程中3人围炉子缓慢旋转换位,以 避免各人用力不均造成密度不同。在打结过程中要特别注意不要碰坏石棉布,否则石棉布损坏部位 会造成漏砂,因此,发现石棉布损坏应马上补好。炉衬打结完成后,把钢坩埚模用行车缓缓吊起, 然后全面检查炉衬内壁打结质量,如发现有局部不紧实处可补充打结实。吊起钢坩埚模时,升速不 宜过快,并应做到边敲击钢坩埚内壁边慢慢提升,防止拉坏新筑的炉衬。取出钢坩埚模之后,把高 出炉衬上口的石棉布剪掉,将炉衬上平面打平并把炉口修好。在炉衬上平面和出铁口可用水玻璃作 为粘结剂,与炉衬材料混合,填筑前先刷上一层水玻璃,然后把填料打实。2.4烘炉与烧结湿法 筑炉完成之后,仅用木柴进行烘烤。用于烘炉的木柴为50~60kg,分几次加入炉膛内,使之 完全燃烧对炉衬进行烘烤。用木柴烘烤数小时之后,即可装料进行熔炼,对于非连续生产的工厂, 第二天再装料进行熔炼。装料前应先将炉膛内的木炭灰清理干净之后才可进行加料。中频电炉烘炉 不用电,这是湿法筑炉的特点。湿法筑炉熔炼第一炉铁液时,炉料要清洁无锈,料块应尽量小一些 ,加料时一定要轻放,不要碰坏炉壁,因为此时的炉壁仅经木柴烘烤,炉壁的强度和硬度都较低。 送电熔炼前15min用800kW,使炉衬升温速度不宜过快,有利于炉衬中的水分排出和石英 的晶型转变。随后功率升至1400~1500kW进行正常熔炼。第一炉铁液温度升至1500 ℃后保温30min,使炉衬进行烧结。第一炉的熔炼时间一般120~130min。为了得到 一个良好的釉面内壁,除了第一炉尽量用干净无锈的小块炉料外,并应在铁液熔炼后扒去铁液表面 的渣子,加入1kg左右的碎玻璃。2.5炉衬的修补非连续性生产的中频电炉,每使用一次之后 ,由于种种原因均会造成炉衬和出铁口损坏,特别是炉衬上段,由于熔炼较大废辊时爆裂形成的冲 击使炉衬产生裂纹,损坏较为严重,因此,每使用一次之后都必须进行修补,达到延长衬命的目的 。修理前应先将要修理处的残铁清理干净。修补炉衬的材料配比同炉衬材料配比,修补炉衬上平面 和出铁口用粒度略细的石英砂,用水玻璃为粘结剂。炉子上口和上平面及出铁口修好后最好刷上一 层黑铅粉涂料,这对于防止该部位粘铁很有效。修补面积较大的,修毕后仍要用木柴烘烤。3湿法 筑炉及其烘炉与烧结方法的探讨3.1炉衬材料石英砂中的含水量问题在湿法筑炉的材料中要加入 5%~6%的水分,在湿法状态下进行打结炉衬,而它的炉龄却比干法筑炉还要高出许多,这是什 么原因呢?我们认为采用湿法筑炉时,水可做为堆积石英砂混合料颗粒的润滑剂。由于石英砂混合 料中含有一定量水分,湿法筑炉比干法筑炉炉衬容易打结实,而且,在打结过程中石英砂不会产生 颗粒偏析。从目测情况看,湿法筑炉的打结效果好。研究表明,石英砂的颗粒偏析会破坏合理的粒 度配比,导致炉衬材料的烧结性变差,强度和耐急冷急热性能下降,以及体积密度降低。据此可以 认为湿法筑炉衬的烧结较好,强度较高,耐急冷急热性能较好,同时,炉衬的体积密度较大,这些 都有利于提高炉衬的使用寿命。3.2木柴烘炉与快速烧结时石英晶型转变问题3.2.1石英( SiO2)的晶型转变<1>自然界或低温下稳定存在的都是β-石英。β-石英加热至573℃ 时快速转变为α-石英。在573~870℃α-石英稳定存在。当有烧结剂(矿化剂)时α-石 英在870℃缓慢转变为α-鳞石英,并伴有16%的体积膨胀。α-鳞石英在870~1470 ℃稳定存在。α-鳞石英在1470℃转变为α-方石英,α-方石英在1470~1713℃稳 定存在,当温度高于1713℃时开始缓慢熔融。α-方石英在正常冷却条件下并不转变为α-鳞 石英。在实际使用的石英砂中,由于加入了硼酸,且原材料中含有少许杂质,SiO2的晶型转变 按有矿化剂的条件下进行,即β-石英(573℃)→α-石英(870℃)→α-鳞石英(14 70℃)→α-方石英。3.2.2烘炉与烧结烘炉与烧结要达到2个目的:①排除炉衬材料中的 水分;②完成石英砂的晶型转变且不开裂,最终获得由α-方石英形成的烧结层、半烧结层和未烧 结层3层结构的炉衬,在不同的温度完成不同的任务,在不同的温度区间控制不同的升温速度。烧 结过程是在高温下使石英砂料的接触面上出现液相结合,形成连续的烧结网络。通过网络使整个石 英料联成一个整体<2>。烧结后的炉衬断面分为烧结层、半烧结层、未烧结层。烧结层要求密度 大、强度高、表面裂纹少,砂粒颗粒之间全部熔化,烧结网络均匀完整。烧结层的厚度约占全壁厚 的37%~48%。半烧结层是烧结层和未烧结层之间的过渡区,在该区内部分颗粒的接触面开始 熔化,烧结网络不完全。该层的作用是缓冲烧结层的应力,阻止烧结层内产生的裂纹向外延伸。半 烧结层的厚度约占全壁厚的28%~31%。未烧结层是半烧结层和感应圈之间有一层完全没有烧 结的原始砂料。这层砂料起着绝热的作用,当炉衬在加热和冷却时,也起着体积膨胀和收缩的作用 。未烧结层的厚度占全壁厚的27%~32%<3>。助烧结剂采用硼酸,它的主要作用是降低石 英砂的烧结温度。硼酸的化学式为H3BO3,当硼酸加热脱水而成硼矸,它的分子式为B2O3 。SiO2-B2O3系相图<4>见图2,由图可知,SiO2的熔点为1710℃,B2O3 的熔点为450℃,B2O3与SiO2形成的共晶物只有372℃,就是说B2O3作为石英质料的助烧结剂时,在372℃就会出现液相。图2SiO2-B2O3系相图Fig.2ThephasediagramofSiO2-B2O3用木柴烘烧时,炉衬内壁表层温度可以达到500℃,高于硼酸和B2O3与SiO2形成的共晶物的熔点,这时助烧结剂可以使表层石英砂烧结
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