爐襯
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-18
爐襯的實例教程
連續(xù)熔煉和間歇熔煉對爐襯的使用壽命有著很大的影響。在連續(xù)熔煉時，爐襯始終是處于熱狀態(tài)，受溫度劇變的影響小。間歇作業(yè)時，每熔煉一爐爐襯就會從低溫—高溫—低溫周期性的急冷急熱地變化一次。這種急冷急熱變化的結(jié)果就會使爐襯產(chǎn)生裂紋，從而使爐襯的使用壽命降低。
除鎂鋁尖晶石質(zhì)爐襯外，鎂質(zhì)和石英質(zhì)爐襯的耐急冷急熱性是很差的。其中石英質(zhì)爐襯尤其顯著，在爐襯加熱和冷卻過程中，爐襯燒結(jié)層的線膨脹或收縮率0.9%。也就是說每間歇冶煉1爐，爐襯的體積將產(chǎn)生一次膨脹和收縮。在800℃以下這種變化率最大，如果爐襯處于連續(xù)熔煉的條件下，爐襯壁的溫度將不會低于800℃，這樣爐襯體積的變化率是很小的，產(chǎn)生裂紋的時間也將推遲，爐襯的壽命得以提高。 因此，為了延長爐襯的壽命，熔煉鑄鐵的大型工頻爐停爐時，必須使坩堝溫度保持在800℃以上。
熔煉過程中溶液會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)格的說這個損毀過程比溶解損毀過程嚴(yán)重得多。
以堿性爐襯為例，提高氧化鎂含量及粘度，既有利于減少對爐襯的侵蝕，有利于提高集渣效果。
1、熔煉溫度對爐襯使用壽命的影響
熔煉過程中鋼液的溫度過高，會造成爐渣溫度升高，對爐襯的侵蝕加劇，使爐襯沿渣線過早的損壞。此外，高溫還會促使鋼液的流動性加速并加速向爐襯的裂紋滲透，加劇了金屬液對爐襯的化學(xué)侵蝕。
展開 連續(xù)熔煉和間歇熔煉對爐襯的使用壽命有著很大的影響。在連續(xù)熔煉時，爐襯始終是處于熱狀態(tài)，受溫度劇變的影響小。間歇作業(yè)時，每熔煉一爐爐襯就會從低溫—高溫—低溫周期性的急冷急熱地變化一次。這種急冷急熱變化的結(jié)果就會使爐襯產(chǎn)生裂紋，從而使爐襯的使用壽命降低。
除鎂鋁尖晶石質(zhì)爐襯外，鎂質(zhì)和石英質(zhì)爐襯的耐急冷急熱性是很差的。其中石英質(zhì)爐襯尤其顯著，在爐襯加熱和冷卻過程中，爐襯燒結(jié)層的線膨脹或收縮率0.9%。也就是說每間歇冶煉1爐，爐襯的體積將產(chǎn)生一次膨脹和收縮。在800℃以下這種變化率最大，如果爐襯處于連續(xù)熔煉的條件下，爐襯壁的溫度將不會低于800℃，這樣爐襯體積的變化率是很小的，產(chǎn)生裂紋的時間也將推遲，爐襯的壽命得以提高。 因此，為了延長爐襯的壽命，熔煉鑄鐵的大型工頻爐停爐時，必須使坩堝溫度保持在800℃以上。
熔煉過程中溶液會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)格的說這個損毀過程比溶解損毀過程嚴(yán)重得多。
以堿性爐襯為例，提高氧化鎂含量及粘度，既有利于減少對爐襯的侵蝕，有利于提高集渣效果。
1、熔煉溫度對爐襯使用壽命的影響
熔煉過程中鋼液的溫度過高，會造成爐渣溫度升高，對爐襯的侵蝕加劇，使爐襯沿渣線過早的損壞。此外，高溫還會促使鋼液的流動性加速并加速向爐襯的裂紋滲透，加劇了金屬液對爐襯的化學(xué)侵蝕。
展開 耐火材料爐襯，是坩堝式感應(yīng)電爐重要組件，影響爐子的熔煉功能、鋼的冶金質(zhì)量，尤其關(guān)鍵的是作業(yè)安全。由于坩堝式感應(yīng)電爐適用于各種鑄造合金的熔煉，如鑄鐵、鑄鋼、銅合金、鋁合金和鋅合金等，小型感應(yīng)電爐，爐襯可購買成型的預(yù)制坩堝。實際生產(chǎn)中用于鑄鋼的坩堝式感應(yīng)電爐，一般都由鑄造廠根據(jù)熔煉合金的品種選購適用的耐火材料，自行修筑爐襯，并做好燒結(jié)的作業(yè)。
1、爐襯用耐火材料的基本情況
常用于坩堝式感應(yīng)電爐的幾種耐火材料，基本成分和耐火性能見表1。
2、適用于煉鋼用爐的襯耐火材料
隨著感應(yīng)電爐在鑄鋼業(yè)界應(yīng)用的發(fā)展，自上世紀(jì)80年代起，鋁鎂尖晶石型爐襯材料的應(yīng)用逐步受到重視，目前，各工業(yè)國家鑄鋼業(yè)界所用的坩堝式感應(yīng)電爐，基本上都采用尖晶石型爐襯。
近年來，我國也有一些鑄鋼企業(yè)采用了尖晶石型爐襯材料，其中，有些廠家是購買國外廠商預(yù)配好的材料，雖然使用效果很好，但生產(chǎn)成本提高很多，而且對它的特性不甚了解。在此，我主要是想介紹一些有關(guān)尖晶石型耐火爐襯的特性，供業(yè)界同仁自行配制爐襯材料、進一步改進爐襯材料時參考。同時，鑒于目前硅砂爐襯、鎂砂爐襯、氧化鋁質(zhì)爐襯在我國鑄鋼業(yè)界還都有應(yīng)用，也順便對這些材料的特性作一點簡單的介紹，供參考。
（1）硅砂爐襯
以硅砂為基本耐火材料修筑的爐襯，通常也稱為酸性爐襯。硅砂的優(yōu)點很多：首先是是資源豐富、價格低廉；而且以硅砂為基本耐火材料制成的坩堝，在接近其熔點的高溫下仍具有很好的強度，耐驟冷、驟熱的性能好；特別應(yīng)該提到的是，爐襯燒結(jié)過程中，硅砂的石英相變膨脹能彌補燒結(jié)過程中的體積收縮，從而提高燒結(jié)層的致密度,降低爐襯燒結(jié)層中的孔隙率。因此，各國鑄造行業(yè)中，用于熔煉各種鑄鐵的坩堝式感應(yīng)電爐都廣泛采用以硅砂為基礎(chǔ)的爐襯材料。
展開 耐火材料爐襯，是坩堝式感應(yīng)電爐重要組件，影響爐子的熔煉功能、鋼的冶金質(zhì)量，尤其關(guān)鍵的是作業(yè)安全。由于坩堝式感應(yīng)電爐適用于各種鑄造合金的熔煉，如鑄鐵、鑄鋼、銅合金、鋁合金和鋅合金等，小型感應(yīng)電爐，爐襯可購買成型的預(yù)制坩堝。實際生產(chǎn)中用于鑄鋼的坩堝式感應(yīng)電爐，一般都由鑄造廠根據(jù)熔煉合金的品種選購適用的耐火材料，自行修筑爐襯，并做好燒結(jié)的作業(yè)。
1、爐襯用耐火材料的基本情況
常用于坩堝式感應(yīng)電爐的幾種耐火材料，基本成分和耐火性能見表1。
2、適用于煉鋼用爐的襯耐火材料
隨著感應(yīng)電爐在鑄鋼業(yè)界應(yīng)用的發(fā)展，自上世紀(jì)80年代起，鋁鎂尖晶石型爐襯材料的應(yīng)用逐步受到重視，目前，各工業(yè)國家鑄鋼業(yè)界所用的坩堝式感應(yīng)電爐，基本上都采用尖晶石型爐襯。
近年來，我國也有一些鑄鋼企業(yè)采用了尖晶石型爐襯材料，其中，有些廠家是購買國外廠商預(yù)配好的材料，雖然使用效果很好，但生產(chǎn)成本提高很多，而且對它的特性不甚了解。在此，我主要是想介紹一些有關(guān)尖晶石型耐火爐襯的特性，供業(yè)界同仁自行配制爐襯材料、進一步改進爐襯材料時參考。同時，鑒于目前硅砂爐襯、鎂砂爐襯、氧化鋁質(zhì)爐襯在我國鑄鋼業(yè)界還都有應(yīng)用，也順便對這些材料的特性作一點簡單的介紹，供參考。
（1）硅砂爐襯
以硅砂為基本耐火材料修筑的爐襯，通常也稱為酸性爐襯。硅砂的優(yōu)點很多：首先是是資源豐富、價格低廉；而且以硅砂為基本耐火材料制成的坩堝，在接近其熔點的高溫下仍具有很好的強度，耐驟冷、驟熱的性能好；特別應(yīng)該提到的是，爐襯燒結(jié)過程中，硅砂的石英相變膨脹能彌補燒結(jié)過程中的體積收縮，從而提高燒結(jié)層的致密度,降低爐襯燒結(jié)層中的孔隙率。因此，各國鑄造行業(yè)中，用于熔煉各種鑄鐵的坩堝式感應(yīng)電爐都廣泛采用以硅砂為基礎(chǔ)的爐襯材料。
展開 爐襯的高溫性能主要取決于所用耐火材料的物理、化學(xué)性能及礦物組成，在原輔材料選定的前提下，燒結(jié)工藝是使爐襯獲得良好顯微組織結(jié)構(gòu)以充分發(fā)揮其耐高溫性能的的關(guān)鍵工序。爐襯燒結(jié)的致密化程度與耐火材料的化學(xué)組成、粒度配比、燒結(jié)工藝和燒結(jié)溫度等因素有關(guān)。
筑爐工藝
1、筑爐時去掉云母紙。
2、對筑爐用水晶石英砂進行如下處理：
（1）手選：主要去除塊狀物及其它雜質(zhì)；
（2）磁選：必須完全去除磁性雜質(zhì)；
3、干式搗打料：必須進行緩慢烘干處理，烘干溫度為200℃－300℃，保溫4小時以上。
4、中頻電爐粘結(jié)劑的選用：用硼酐(B2O3)代替硼酸（H3BO3）作粘結(jié)劑，加入量為1.1%－1.5%。
筑爐材料的選用及配比：
1、筑爐材料的選用：應(yīng)注意，不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感應(yīng)爐爐襯材料，重要的是石英晶粒大小，晶粒越粗大，晶格缺陷越少越好，（如水晶石英砂SiO2純度高，外表潔白、透明。）爐子容量越大，對晶粒的要求越高。
2、配比：爐襯用石英砂配比：6－8目10%－15%，10－20目25%－30%，20－40目25%－30%，270目25%－30%。
燒結(jié)工藝和燒結(jié)溫度：
1、爐襯的打結(jié)：爐襯打結(jié)質(zhì)量好壞直接關(guān)系到燒結(jié)質(zhì)量。打結(jié)時砂粒粒度分布均勻不會產(chǎn)生偏析，打結(jié)后的砂層致密度高，燒結(jié)后產(chǎn)生裂紋的幾率下降，有利于提高感應(yīng)爐爐襯使用壽命。
2、打結(jié)爐底：爐底厚約280mm，分四次填砂，人工打結(jié)時防止各處密度不均，烘烤與燒結(jié)后的爐襯不致密。
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爐襯的最新內(nèi)容
⑤還原期的溫度控制，溫度過高(＞1550℃) , 爐渣變稀, 使白渣不穩(wěn)定, 容易變黃, 鋼液脫氧不良且容易吸氣; 同時對爐襯侵蝕嚴(yán)重, 影響爐齡及增加外來夾雜物。
能有效避免堿性爐襯材料的裂紋缺陷。實用效率高，能滿足多數(shù)廠家的使用情況和冶煉溫度，是廣大鑄造廠家實用、理想的新型爐襯材料。
酸性爐料
酸性爐料以高純石英為原料，利用合理級配，加入耐高溫結(jié)合劑，根據(jù)冶煉溫度和不同材質(zhì)精心配制而成，明顯改善爐襯膨脹的弊病，烘爐時間短，具有良好的熱穩(wěn)定性，適用于無芯感應(yīng)中頻電爐，可實現(xiàn)間歇式作業(yè)。被廣泛應(yīng)用于冶煉灰鐵、球鐵、鑄鋼的中頻電爐爐襯。
爐內(nèi)的熔融金屬通過爐底電極接地，感應(yīng)線圈與直流電源和毫安表串聯(lián)并接地，因此金屬液、爐襯、線圈和毫安表連成一個直流回路。在爐襯狀況良好時，由于爐襯的電阻很大，則毫安表顯示值很小；若爐襯狀況差，有熔融金屬滲入到爐襯內(nèi)接近感應(yīng)線圈時，則爐襯的電阻就會減小，毫安表的指示值變大。當(dāng)電流值超出設(shè)定值時，就會發(fā)出報警，并切斷主電源，這樣就可防止漏爐事故的發(fā)生。
產(chǎn)生原因：
小爐料潮濕、銹蝕嚴(yán)重或帶有油污，使鐵水含氣量太多、氧化嚴(yán)重；
出鐵孔、出鐵槽、爐襯、澆包襯未洪干；
澆注溫度較低，使氣體來不及上浮和逸出；
爐料中含鋁量較高，易造成氫氣孔；
砂型透氣性不好、型砂水分高、含煤粉或有機物較多，使?jié)沧r產(chǎn)生大量氣體且不易排出
由于剛玉在高溫下與鎂砂反應(yīng)生成尖晶石,產(chǎn)生體積膨脹,從而可有效抑制剛玉基爐襯的龜裂。鋁鎂質(zhì)搗打料以電熔剛玉為主要原料,加入適量鎂砂和添加劑。使用剛玉一氧化鎂質(zhì)搗打料作爐襯材料,受爐襯熱面龜裂明顯得到控制,微裂紋明顯減少。
同時，鑒于目前硅砂爐襯、鎂砂爐襯、氧化鋁質(zhì)爐襯在我國鑄鋼業(yè)界還都有應(yīng)用，也順便對這些材料的特性作一點簡單的介紹，供參考。
（1）硅砂爐襯
以硅砂為基本耐火材料修筑的爐襯，通常也稱為酸性爐襯。
其中石英質(zhì)爐襯尤其顯著，在爐襯加熱和冷卻過程中，爐襯燒結(jié)層的線膨脹或收縮率0.9%。也就是說每間歇冶煉1爐，爐襯的體積將產(chǎn)生一次膨脹和收縮。在800℃以下這種變化率最大，如果爐襯處于連續(xù)熔煉的條件下，爐襯壁的溫度將不會低于800℃，這樣爐襯體積的變化率是很小的，產(chǎn)生裂紋的時間也將推遲，爐襯的壽命得以提高。
（1）實驗驗證
① 第一次PDCA
實驗過程與結(jié)果
在500公斤無芯工頻感應(yīng)爐(酸性爐襯)中進行熔煉。爐料選用45鋼料邊和RZG45返回料(按照工藝要求)。當(dāng)爐溫升至1580～1600℃(光學(xué)高溫計，未校正)時，用鋁終脫氧。控制鋼液的澆注溫度為1540～1560℃。
2.18停爐時盡量減少爐襯急冷急熱，使爐襯均勻緩慢冷卻。
2.19做好熔化記錄。
2.20如需做球化、孕育處理時，孕育劑、球化劑必須符合《鑄造原材料標(biāo)準(zhǔn)》，加入量、規(guī)格嚴(yán)格按工藝要求進行。一般75硅鐵約為：0.5～0.3%。粒度爐前孕育3～8㎜和5～12㎜。隨流孕育0.5～1.2㎜和1～3㎜兩種。
● 外來夾雜物
爐襯耐火材料或爐渣等在鋼的冶煉、出鋼、澆鑄過程中進入鋼中來不及上浮而滯留在鋼中稱為外來夾雜物。
