提高中頻爐使用壽命的措施
提高感應電爐坩堝的使用壽命是每一個(gè)鑄造工作者追求的目標,對企業(yè)也將有重大意義。影響電爐坩堝的使用壽命主要有爐襯耐火材料、鋪爐工藝、筑爐工藝、烘爐工藝和使用工藝等方面,下面分別加以介紹。
一、爐襯耐火材料
爐襯耐火材料質(zhì)量及其性能的好壞對爐子的使用壽命起到根本的作用。
1)筑爐耐火材料要有良好的性能。要求耐火材料具有相當高的耐火度,抵抗高溫熱負荷作用,不軟化,不熔融;具有高的體積穩定性,抵抗高溫熱負荷作用,體積不收縮和僅有均勻膨脹;具有相當高的常溫強度和高溫熱態(tài)強度,高的荷重軟化溫度,在高溫熱負荷和重負荷的共同作用下,不喪失強度,不發(fā)生蠕變和坍塌;具有好的耐熱震性,抵抗溫度急劇變化,不開(kāi)裂,不剝落;具有良好的抗渣性。
2)耐火材料的成分。耐火材料中的雜質(zhì),在高溫下能形成低熔點(diǎn)的化合物,從而降低了耐火材料的耐火度。隨著(zhù)耐火材料中雜質(zhì)含量的增加,耐火度降低,坩堝的使用壽命下降。因此,爐襯砂中要保證石英含量,嚴格控制雜質(zhì)成分,車(chē)間對爐襯砂成分控制如下:ω(SiO2)≥98.0%;ω(Al2O3)≤0.5%;ω(Fe2O3)≤0.5%;ω(TiO2)≤0.05%;ω(H2O)≤0.5%。
3)耐火材料粒度配比。耐火材料合理的粒度配比,可以在筑爐過(guò)程中容易形成密度高的耐火層,在使用過(guò)程不易出現缺陷。耐火材料粗、中、細3種粒度配比不當將會(huì )降低使用壽命,車(chē)間使用的耐火材料為專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家提供,粗細配比如下:3.35mm~5mm、0.85mm~1.70mm、0.1mm~0.85mm、0.1mm以下的比例分別為17%、33%、20%、30%。
二、鋪爐工藝
鋪爐質(zhì)量對爐子的壽命和安全有著(zhù)重要的意義。鋪爐時(shí)先檢查線(xiàn)圈是否有損傷,如有,則在損傷部位涂刷絕緣漆,將其修復;再用水玻璃拌耐火泥修平爐墻,并將爐墻及爐底清理干凈;依次鋪設事先按尺寸剪好的云母板、報警不銹鋼網(wǎng)、石棉布;用銅芯線(xiàn)接好報警不銹鋼網(wǎng)穿出爐子線(xiàn)圈外,再用三個(gè)漲圈在鋪好石棉布的爐子爐墻下、中、頂部漲緊;鋪好的爐子,應蓋好,避免雜物落入其中。
三、筑爐工藝
1)筑爐工具
①筑爐機選取是否得當也影響到筑爐質(zhì)量。車(chē)間使用的是電動(dòng)振動(dòng)機。就以電動(dòng)振動(dòng)機而論,筑爐機的功率、頻率、重量均要達到車(chē)間的具體要求,要保證在筑爐過(guò)程中避免分層現象,同時(shí)要保證得到密度高的爐襯。
②車(chē)間的筑爐工具有搗固叉、平錘等,搗固叉用于舂爐底、爐墻,平錘用于在爐底舂好后將其舂平。
③坩堝模的制作有幾點(diǎn)注意事項:要合理設計排氣孔以利于在烘爐過(guò)程水汽的排出;轉角處應為圓弧,避免出現銳角;焊縫必須打磨光滑;坩堝模壁厚應保障其剛度,可在模內焊上加強筋,以防止在舂爐過(guò)程中出現變形。
2)筑爐前工作準備
在筑爐之前要做好工作準備。檢查線(xiàn)圈是否損壞,若有則采取措施進(jìn)行處理;準備好各種筑爐工具,并檢查好筑爐機是否有螺釘松動(dòng)、搗固叉叉子是否有牢固等以防止異物落入爐襯中;準備好筑爐材料,并將袋子剪開(kāi),要求對開(kāi)平剪,以避免在加料過(guò)程中,包裝紙落入爐襯中;準備好照明工具,以觀(guān)察筑爐過(guò)程中的具體情況;準備好坩堝模,檢查其各種尺寸看其是否變形,如有變形可更換坩堝模,將坩堝模表面的鐵銹用砂布磨光,并用掃把掃干凈,用小木柴將排氣孔堵住但坩堝模表面要光滑,防止其在舂爐時(shí)爐襯砂從排氣孔排出,準備好后可待用。
3)筑爐過(guò)程
爐底和爐墻的質(zhì)量好壞直接影響到爐子的使用壽命,因此這個(gè)環(huán)節至關(guān)重要。中頻爐爐底厚為300mm,爐墻厚為110mm。筑爐底時(shí)加入料為16包25kg裝的爐襯砂,由三臺筑爐機進(jìn)行搗固,時(shí)間為50min左右,以保證其獲得結實(shí)的爐底;筑好爐底后放入坩堝模,用定位尺校正壁厚,要求各方向誤差小于5mm,然后用木契緊固,并放入壓爐鐵塊以防止坩堝在沖爐過(guò)程中的移動(dòng),再用平鏟鏟松坩堝和石棉布之間的石英砂;由于坩堝模的傾斜處不容易搗實(shí),因此,爐墻第1層加料需少些,以避免出現局部不緊實(shí)或者分層現象,第1層加料為4包爐襯砂;第2層至第6層每層加料為6包,搗固時(shí)間均為30min左右,加料量要保證筑爐機能搗固到前1層,以避免分層現象,加料量要根據具體情況來(lái)確定加料量;由于在沖爐過(guò)程中不可避免的出現粗粒上浮現象,每弄好1層后,要把浮在上面的粗粒分開(kāi),以避免出現分層現象;爐子封頂后,用石英砂拌水玻璃鋪在爐子頂部和出水槽,將其搗緊,修平;爐子修筑好后,蓋上石棉板,插入熱電偶并定好位,做好烘爐準備。
四、烘爐工藝
烘爐是為了獲得燒結層的過(guò)程,燒結層的好壞直接影響到了爐子的使用壽命,烘爐是一個(gè)重要的環(huán)節。爐腔筑好后,應立即進(jìn)行烘爐;烘爐前,檢查電氣設備、冷卻水系統是否正常;烘爐時(shí)要嚴格按烘爐工藝進(jìn)行。烘爐工藝是烘爐過(guò)程中的關(guān)鍵因素,具體要點(diǎn):①要控制好加熱速度,特別是烘爐早期,如果加熱速度過(guò)快,爐襯中的水分排出過(guò)快則容易形成裂紋,使爐子的壽命大大縮短。②當爐襯被加熱到573℃時(shí),爐襯中的β-石英快速轉化為α-石英,體積膨脹0.82%。溫度繼續升高,α-石英在870℃轉化為α-鱗石英,體積膨脹16%。在石英相變過(guò)程中膨脹過(guò)快將容易引起裂紋甚至剝落,因此在400℃加熱到600℃時(shí),加熱速度應減慢,而在870℃時(shí)應保溫1h~2h,使其能緩慢且完全的相變。③烘爐最后階段為燒結保溫,燒結溫度根據具體耐火材料而定,一般希望能得到厚度為爐襯厚30%的燒結層,因此,一般燒結溫度高于出鐵溫度50℃~100℃。
五、用爐工藝
爐子使用過(guò)程的各種工藝對爐子的使用壽命也相當重要,各種操作不當均可能會(huì )降低爐子的使用壽命。因此在使用過(guò)程中應注意以下幾點(diǎn)。
1)由于新?tīng)t的燒結層較薄,因此新?tīng)t的使用工藝很重要。新?tīng)t出水的第1爐應出50%即加料熔化,這樣可避免全部出水后加料使爐襯驟冷而出現裂紋等缺陷;新?tīng)t盡可能地進(jìn)行連續熔煉,避免間斷熔煉忽冷忽熱而造成的裂紋,一般應連續熔化1個(gè)星期;新?tīng)t使用時(shí),下料時(shí)盡量避免強烈沖擊爐底和爐墻,避免在強烈沖擊下出現的爐襯剝落、裂紋等。因此要獲得高爐齡,爐子早期用爐工藝要做好。
2)熔煉過(guò)程中盡量避免高溫熔煉。在高溫狀態(tài)下,爐襯將與鐵液進(jìn)行坩堝反應,如下式:SiO2+2C→Si+2CO,溫度越高、C越高、Si越低,爐襯的蝕損將加劇,尤其在新?tīng)t時(shí)更為明顯,因此熔化時(shí)在保證出水溫度下盡量避免高溫,出水溫度為1490℃~1540℃,但在熔煉過(guò)程中一般控制在1490℃~1520℃;值得一提的是,在出水后斷電使處于較低溫度保溫,準備出水時(shí)再根據上一包水的溫度進(jìn)行升溫,這可減少高溫鐵液對爐襯的侵蝕,延長(cháng)爐襯使用壽命,降低電耗,是提高爐齡、降低電耗的好方法。
3)避免爐襯過(guò)熱。由于中頻爐升溫速度相當快,當熔煉工不注意時(shí),使爐料出現“架橋”現象而使爐襯出現局部高溫甚至超過(guò)爐襯的耐火度,這樣有可能使爐襯熔融而蝕損;或者當爐前工不注意時(shí),熔化溫度太高時(shí)也可能使爐襯熔融而蝕損;這樣將大大降低爐襯的使用壽命,因此,在熔化過(guò)程中一定要隨時(shí)注意,比如熔化工要勤捅料、爐前工根據鐵水顏色隨時(shí)掌握鐵水溫度以確保爐襯安全。
4)在使用過(guò)程中,由于故障等原因需要長(cháng)時(shí)間停爐時(shí),應將爐內的鐵液倒空,避免鐵水冷凝時(shí)對爐襯的拉裂而使爐襯損壞;當無(wú)法倒清鐵水時(shí),且鐵水已經(jīng)冷凝,在無(wú)法判斷爐襯是否完好時(shí),為了安全起見(jiàn)應進(jìn)行拆爐。
5)使用過(guò)程中尤其新?tīng)t時(shí)盡量使用干凈的爐料。
6)在停爐冷卻時(shí),為了避免爐襯驟冷,應進(jìn)行空爐冷卻,同時(shí)為避免爐襯在冷卻過(guò)程中上下溫差過(guò)大而產(chǎn)生裂紋,應蓋爐蓋,使爐襯在冷卻時(shí)上下均勻,從而保證爐子的使用壽命。
7)由于爐冷時(shí)不可避免的出現垂直裂紋,因此,冷爐啟動(dòng)時(shí),應先低溫烘爐,再進(jìn)行熔化,從而使裂紋能先彌合,避免鐵水熔化時(shí)滲入裂紋使裂紋進(jìn)一步擴展。
8)爐子使用過(guò)程中要注意觀(guān)察爐況,觀(guān)察好爐況就是對爐子的一種保護,每3日測量爐底,每日每爐均要觀(guān)察爐墻,從而保障了爐襯的安全。
9)對電爐設備進(jìn)行維護和保養,如經(jīng)常進(jìn)行吹掃線(xiàn)圈,清掃線(xiàn)圈上的雜物防止線(xiàn)圈擊穿,從而避免了由于設備故障而導致的拆爐,有效的提高了坩堝使用壽命。