中頻爐爐襯損毀的原因及解決辦法

廠家：中頻爐爐襯損毀的原因及解決辦法日期：：2020-01-29 瀏覽次數(shù)： 200

中頻爐的爐襯通常是用各種規(guī)格粒度組成的耐火材料打結(jié)而制成（常用的耐火材料主要有鎂質(zhì)、石英質(zhì)、鋁質(zhì)及復(fù)合材料四大類）。其特點(diǎn)是：直接結(jié)合。因而抗侵蝕性能高、力學(xué)強(qiáng)度高、抗熱震性能良好。

質(zhì)爐襯材料的損毀機(jī)理，以鎂質(zhì)耐火材料為例，闡述一下鎂質(zhì)材料的損毀機(jī)理：
鎂質(zhì)材料損毀的主要表現(xiàn)是：流動(dòng)鋼液造成的熱侵蝕和爐渣成分滲透進(jìn)入材料中引起的化學(xué)侵蝕。

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熔煉過程中溶液會(huì)通過耐火材料基體中的毛細(xì)孔道滲入到耐火材料基體內(nèi)部侵蝕爐襯。滲入到耐火材料基體內(nèi)部的成分包括；渣中的CaO、SiO2、FeO;鋼液中的Fe、Si、Ai、Mn、C，甚至還包括金屬蒸汽，CO氣體等。這些滲入成分沉積在耐火材料毛細(xì)孔道中，造成耐火材料工作面的物理化學(xué)性能與原耐火材料基體的不連續(xù)性，在操作溫度急變下將出現(xiàn)裂紋、剝落和結(jié)構(gòu)疏松，嚴(yán)格的說這個(gè)損毀過程比溶解損毀過程嚴(yán)重得多。

加入中頻電爐爐內(nèi)的金屬材料會(huì)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(huì)和中頻電爐爐襯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不同熔點(diǎn)的新的化合物。反應(yīng)中生成的一些低熔點(diǎn)氧化物如鐵橄欖石（FeOSiO2）、錳橄欖石（MnOSiO2）等熔點(diǎn)一般在1200℃左右范圍內(nèi)。低熔點(diǎn)渣具有極好的流動(dòng)性，可能會(huì)形成助熔劑作用，對(duì)爐襯產(chǎn)生劇烈的化學(xué)侵蝕，從而降低爐襯的使用壽命。
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反應(yīng)中生成的高熔點(diǎn)渣如莫來石（3Al2O3·2SiO2）、鎂橄欖石（2MgO·SiO2）等，及一些高熔點(diǎn)的金屬元素熔點(diǎn)可達(dá)1800℃以上，懸浮在金屬液中的高熔點(diǎn)渣和低熔點(diǎn)渣之間還有比較復(fù)雜的穿插互溶作用，這些中頻電爐熔渣極易粘附在中頻電爐爐壁上并形成累積，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。

隨中頻電爐爐子容量增大，鋼液表面散失的熱量比例下降，爐渣溫度比小容量爐子高，爐渣的流動(dòng)性也比小容量爐子好，因而對(duì)爐襯的侵蝕加劇。大型感應(yīng)爐多采用鋼、渣混出的方法出鋼，要求中頻電爐爐渣具有良好的流動(dòng)性，才能適應(yīng)出鋼的條件。因此，渣線部位侵蝕嚴(yán)重，這是造成爐襯使用壽命下降的又一原因。由于以上原因，大型感應(yīng)爐爐襯的使用壽命低于中小型感應(yīng)爐，從提高爐襯的使用壽命來說，應(yīng)適當(dāng)增加爐襯的厚度。但是，隨著爐襯壁厚度的增加，電阻值增大，無功損失增高，電效率下降。因此，爐襯壁的厚度是限制在一定范圍。因此，必須選定合理的壁厚，即保證了高的電效率又確保了爐襯的使用壽命。

中頻電爐爐渣的堿度應(yīng)當(dāng)和爐襯材質(zhì)相適應(yīng)。鎂質(zhì)爐襯材料能被高CaO渣和SiO2渣侵蝕。爐渣中CaF數(shù)量應(yīng)進(jìn)行控制，過量的CaF會(huì)侵蝕堿性爐襯，使渣線區(qū)過早熔蝕。當(dāng)爐渣中的氟離子、金屬錳離子等高時(shí)或熔池溫度到1700℃以上，溶液的黏度也會(huì)急劇下降，爐襯的損毀速度加快，爐襯壽命會(huì)大幅度降低。真空下進(jìn)行無渣熔煉時(shí)，爐襯的使用壽命大于非真空熔煉時(shí)的壽命。

中頻電爐爐襯中滲入較高的氧化鐵含量使原爐襯的顯微結(jié)構(gòu)破壞、耐火度降低，且使CaO—Ai2O3—SiO2系渣的粘度降低，從而使渣滲透進(jìn)入材料的更深層處。然而，原爐襯中含有一定量的氧化鐵有利于爐襯的快速燒結(jié)、減少材料的開口氣孔和透氣度。尤其是造型材料中含有一定量的氧化鐵，材料的快速燒結(jié)、杜絕沖砂、夾砂表現(xiàn)的十分突出。

提高氧化鎂含量及渣的粘度，既有利減少渣對(duì)爐襯的侵蝕，也有利于提高集渣效果。當(dāng)爐渣堿度偏低時(shí)，對(duì)鎂質(zhì)爐襯侵蝕較為嚴(yán)重，爐襯的壽命隨之降低；相反，當(dāng)爐渣堿度較高時(shí)，對(duì)爐襯的侵蝕較輕微，爐襯的壽命相對(duì)提高。提高爐渣堿度和渣中MgO含量,降低渣中FeO含量,有利降低爐渣對(duì)耐火材料的侵蝕。因此，在使用造渣劑時(shí)應(yīng)注重選擇高氧化鎂的材料。合理配置渣料結(jié)構(gòu)，加快成渣速度，縮短冶煉時(shí)間，降低渣中的氧化鐵含量。

應(yīng)根據(jù)中頻電爐爐襯的材質(zhì)選擇合適的爐渣。堿性渣適用于鎂質(zhì)爐襯，但能被高CaO渣和SiO2渣侵蝕，過量的CaF2也會(huì)侵蝕堿性爐襯，使渣線區(qū)過早熔蝕。酸性渣適用于石英質(zhì)爐襯，鎂鋁質(zhì)爐襯只能適用于弱堿性或中性渣。氧化鋁質(zhì)爐襯高溫下在不同的酸堿度中會(huì)表現(xiàn)出典型的兩性，其可以適應(yīng)不同酸堿度的熔渣，但相比酸性爐襯和堿性爐襯來說稍差一些。為此，有的在選擇材料時(shí)采用高純鎂砂并添加一定量的尖晶石改變純鎂質(zhì)爐襯材料的基體性質(zhì)，但實(shí)驗(yàn)表明高純剛玉質(zhì)材料的抗侵蝕性也明顯不及純度不很高的燒結(jié)鎂砂。酸性渣適用于石英質(zhì)爐襯，鎂鋁質(zhì)爐襯只能適用于弱堿性或中性渣。氧化鋁質(zhì)爐襯高溫下在不同的酸堿度中會(huì)表現(xiàn)出典型的兩性，其可以適應(yīng)不同酸堿度的熔渣，但相比酸性爐襯和堿性爐襯來說稍差一些。

總之，考慮到鎂質(zhì)爐襯的主要的損毀機(jī)理，經(jīng)不斷地總結(jié)、探索，可以通過限制開口氣孔和透氣度來提高材料的抗?fàn)t渣滲透能力，通過提高高溫抗折強(qiáng)度和苛重軟化溫度來改善爐襯基體的高溫抗侵蝕性和抗剝落性。爐襯性能的好壞取決于多種因素，如材料的粒度分布、材料的理化性能及爐襯的燒結(jié)溫度。

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