新型炉衬材料的分析

zhaoyong

摘要:介绍了一种新型的中频炉炉衬，通过试验和生产应用表明新炉衬在铝矾土炉衬的基础上引入了镁砂以后，其高温性能明显改善，炉衬寿命得以明显提高，经济效益显著。
　　
" h: S- m& M3 V# ]/ Y0 U　　关键词：中性料 中频感应炉 赵勇
* F# M) Q! j. _1 m! {5 ]4 D* L5 Y　　
　　中频炉主要用于冶炼低合金碳钢、高锰钢、不锈钢、合金铸铁，且品种变换频繁。显然石英砂炉衬不能适用。因此一直使用电熔镁砂打结炉衬，但因MgO线膨胀系数大，热稳定性差，所以极易开裂，甚至造成穿钢事故，导致炉衬过早报废、炉衬寿命低，平均只有30炉左右，且炉衬制造成本高，为此我们通过多次试验后发现，采用铝矾土熟料外加适量添加剂后打结的炉衬，其寿命显著提高，在同样的生产条件下，寿命提高了一倍，平均炉龄在60炉以上，且筑炉成本也得到显著的下降。
2 O; \# A# E$ N' X" O, W9 ^5 F" W5 |　　
# c# j" n7 z) I9 d0 N　　2　新炉衬材料的组成
　　　　
　　(1)基料的选择。由于石英砂和镁砂均不合适，因此我们选择资源丰富，价格只相当于石英砂的铝矾土熟料作为制作中频炉炉衬的基料，其化学成分应符合JB2978-81Ⅰ级要求，即Al2O3≥80%，Fe2O3≤1.5%，TiO2≤5.0%，Na2O+K2O≤0.5%。
　　　　
4 X: ~9 b$ j7 h8 p' w　　(2)添加剂。在筑炉材料中除基本耐火材料铝矾土外，还加了少量的添加剂，如镁砂粉、硼酸等，以改善炉衬的烧结质量和高温性能。加入10%～15%的镁砂粉，在高温下可形成镁铝尖晶石(MgO、Al2O3)，克服铝矾土炉衬因生成玻璃相而造成高温软化的问题。加入1.7%～2%的硼酸，可降低耐火材料的烧结温度，促进尖晶石的形成。
　　　　
　　(3)配方。炉衬耐火材料配比如表1所示。
　　
5 X# m+ @3 i( L* F6 N　　 表1　炉衬材料配比
) F$ p1 o/ t$ @; V　　 耐火材料
+ J* ^& ?6 i. q: t* N7 k7 @　　 铝矾土
! ?  u/ f1 @0 Z8 q　　 镁砂
8 W2 @+ o! Y; ^) ]7 O  k# s) L　　 硼酸
　　 粒度/mm
+ r( k! V* _6 [4 l　　 4～6
　　 1～3
7 e1 p# A$ Y: B" d　　 ＜0.5
4 |# G/ }) h9 M+ E: X  T　　 0.075～0.05
0 Y) M4 M1 i8 Q) M! V  @( h. t3 m1 R　　 配比(%)
　　 20～25
( V; V% ^% x4 K+ L  C　　 35～40
　　 15～20
　　 10～15
　　 1.7～2.0
* c+ k, X2 I/ P! K　　
　　3　打结和烘烤
　　　　
　　(1)打结。各种材料按配比调配好后干混+水(6%～8%)湿混好后备用，打结炉衬的顺序和要求按常规工艺执行，该炉衬在湿法打结后具有较好的强度，故可随即起出胎模，胎模起出后，检查炉衬是否有明显塌砂问题并及时修补，随后在炉壁表面涂刷一层经适当稀释后的水玻璃，以防干燥和烘烤时炉壁表层发生粉化。
; K  m6 i5 j8 t/ q　　　　
, q6 a! F# p  y7 l5 b4 d- E4 `　　(2)烘炉和烧结。炉衬烘烤前需自然干燥48h以上，经自然干燥后的炉衬，首先加入部分少棱角的料块，如冒口、余钢块等，然后均匀加入小块炉料，即可通电烘炉，烘炉规范如表2所示。
6 y" X& T" J. n8 M( j- X9 s　　
* N, S6 H( e; ^　　 表2
　　 通电功率/kW
; f/ Y) {4 L, a1 `7 y- o* |  X7 M+ h　　 40～60
　　 60～70
　　 70～100
# Y7 X$ n" k1 h  r" k, \　　 烘炉时间/h
　　 ＞1.5
( E2 Z3 p3 ?% L/ ?　　 1～1.5
* z8 D1 ?9 G9 D# c; ~" S: w' c　　 1～1.5
& `0 Y& n5 d. I　　
　　在烘炉过程中可陆续加入废钢，烘炉结束就可加余料，进一步提高功率进入熔化阶段，新炉衬最初2～3炉安排生产碳钢，并在＞1580℃的情况下保持15～20min，以便进一步烧结。
　　
　　4　结论
3 M. a" p& E8 H$ d. O' H  l　　　　
) D7 H; M  [- e1 R8 q" H" H　　(1)较好的高温性能。该炉衬采用铝矾土为基料，并加入少量镁砂，由于铝矾土烧结组成相中多为莫来石，其次是刚玉和少量方石英及玻璃相，从文献［1］可知，莫来石的线膨胀系数只有MgO的1/3，刚玉的线膨胀系数也比MgO低得多，因此该炉衬具有优良的热稳定性，不产生裂纹。但因其在烧结层内有少量玻璃相的出现，从而导致工作层高温软化降低了炉衬的使用寿命，这一点在试验中已经得到证实。而引入镁砂后，一方面降低了烧结层中玻璃相的比例，另一方面在高温下可形成镁铝尖晶石(MgO、Al2O3)。在生产中镁铝尖晶石的合成一般并不困难，它的生成约在800～1000℃已经开始，在1400℃显著进行，1550℃基本完成［2］。因镁铝尖晶石熔点高达2135℃，从而较好地解决了铝矾土炉衬工作层高温软化的问题，因此该炉衬的高温性能明显优于铝矾土炉衬和镁砂炉衬。
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' p9 h) H: i/ A' j. U+ v$ W2 P) d7 v　　(2)良好的耐蚀性。由于高温下Al2O3比MgO更稳定，在一般条件下与Cr,C，Mn等元素的作用较弱，故炉衬侵蚀轻微，因此，该炉衬适用于熔炼低合金碳钢、不锈钢、耐热钢、高锰钢以及各种合金铸铁，且炉衬寿命长。
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　　(3)烘炉时间短。镁砂、石英砂炉衬烘炉升温体积膨胀大，因而不得不采用缓慢升温，以防止产生裂纹和塌炉，从而使得烘炉时间长，能耗高。而该炉衬无上述问题，可大大缩短烘炉时间，并且不会产生裂纹，因而既保证了烘炉质量又降低了能耗。
铝镁尖晶石是一种新型炉衬料，主要以高铝+镁质材料+结合剂配比而成，效果当然更加明显，主要是熔炼合金，不锈钢之类，产品一般是专业厂家提供。成本相对较高，我说的矾土是相对个人企业针对不想花大价钱的一种方式，如果大家真的有需要，可以和我联系，愿意为您效劳，赵勇是我的名子，嘿嘿手机：15205420132

lhhu

我们用镁砂巩的怎么能到八十多炉呢啊？

zjy95381

用镁砂加刚玉砂维护的好能到140左右，我们300KG的炉子

铸冶艺人

回复 1# zhaoyong
这种炉衬材料非常好，生成铝镁尖晶石，耐火温度极高，炉衬寿命提高，谢谢你的推荐！
4 j) h) h* s$ \, ^$ R0 O9 |& E1 @& N但是有以下两点我感觉需要向不熟悉的铸造朋友说明：1，膨胀系数小，是氧化铝的特点，比石英砂小多了，而氧化镁的膨胀系数大，非常大，冷热不均，裂纹倾向大，两者混合后，互相补充不足，炉衬捣固一定要比石英砂还要紧密！！！2，这种炉衬材料对于一吨以上大炉子使用，未见报导，谨慎使用。