试论酸性感应电炉炉衬侵蚀机理及提高炉衬寿命的工艺措施.doc

试论酸性感应电炉炉衬侵蚀机理及提高炉衬寿命的工艺措施 经验交流《铸造技术}12/2006 ? 经验交流ExperienceExchange? 试论酸性感应电炉炉衬侵蚀机理及 提高炉衬寿命的工艺措施 陈文戎,赵国清 (1.武钢集团机械制造有限公司,湖北襄樊441021;2.新余冶金设备制造有限公司,江西新余338028) CorrosionMechanismofAcidLininginthelnductionFurnaceand MeasuresofImprovingLiningServiceLife CHENWen—rong,ZHAOGuo-qing2 (I.MechanicalManufacturingCo.,Ltd,WuhanSteelandIronGroup,Xiangfan441021,China;2.Xinyu MetallurgyEquipmentManufacturingCo.,Ltd,Xinyu338028,China) 中图分类号:TG232.3文献标识码:B文章编号:1000—8365(2006)12—1410—03 为确保铁液质量,我国离心球墨铸管行业广泛使用 了大功率感应电炉.如北台,邯郸,徐州,大连,黄石,龙 口等铸管厂均拥有数座大型感应电炉,炉子容量最大的 有20t,功率最大的达4000kW.在感应电炉的应用中 炉衬寿命一直是大家所关注的问题.由于各厂的生产 条件,筑炉工艺,操作方法不同,其炉衬寿命(又称炉龄) 相差很大.有的只有几炉,几十炉,有的则上百炉,甚至 几百炉.如龙口泛林球墨铸管厂的8t/4000kw及 15t/1500kW变频炉平均炉龄可达250炉.最高者达 318炉,是目前国内平均寿命的3～4倍.本文针对该厂 的用炉情况,对酸性感应炉炉衬的侵蚀机理进行概括性 的归纳分析,并提出提高炉衬寿命的主要工艺措施. 1生产条件 龙口泛林铸管厂是一个年产1O万t的离心球墨 铸管厂.一期工程于1995年6月建成投产.熔炼工 部引进美国彼乐公司3套8t/4000kW,1套2台 15t/1500kW共4套5座大型变频感应炉,其功率是 目前国内较大的.电炉出炉温度为1500～1600, 铁液成分:3.7～3.9C,1.7～1.9Si,冷料熔 化,目前暂为每天两班制生产.这种高温,高碳,冷料熔 化,频繁停炉的特点,对炉衬质量提出了更高的要求. 从投产到1996年元月共筑炉15炉次,其炉衬寿 命在300炉以上的有2个,分别为318炉,313炉;炉 龄在200~300炉的有8个;在100~200炉的有3个; 在100炉以下的有2个.我们对这15个炉的炉衬情 况分阶段(50,100,150,200,250,300炉,末期炉衬解 剖)进行检查,发现炉龄在200炉以下的都是由于炉衬 缺陷而结束寿命的,有的首次检查发现炉衬有横向裂 纹,孔洞等缺陷,有的在中期检查中发现有裂纹,孔洞, 表层剥落等缺陷.因此本文提出了正常侵蚀和异常侵 蚀,以及先天性缺陷和后天性缺陷等概念. 2炉衬侵蚀机理 2.1正常侵蚀 正常侵蚀是指炉衬在熔炼过程中由于坩埚反应和 电磁搅拌引起的铁液对炉衬冲蚀和磨损.有资料介绍 在正常情况下每熔炼5001000kg铁液所消耗的酸 性炉衬为1kg.以此推算一座8t变频炉,其炉龄应 为15O～200炉. 2.1.1坩埚反应 在高温状态下,酸性炉衬中的SiO.被铁液中碳还 原形成Si和CO: SiO2+2C—Si+2C0十 从上式可见,温度越高,铁水中C含量越高,si含 量越低,高温停留时间越长,炉衬侵蚀越快.因此,对 于连续熔化的感应炉,改善坩埚反应对提高炉衬的寿 命十分重要. 2.1.2电磁搅拌 如图1,电磁搅拌的强度可用h/D来表示.图2 示出了h/D的相关因素:功率越大搅拌强度越大,频 图1电磁搅拌强度示意图 《铸造技术》12/2006经验交流 图2h/D与功率,频率的关系 率越高搅拌强度越弱.当然搅拌强度越大,搅拌时间 越长,对炉衬的冲蚀作用越大.对于工频感应炉由于 其频率不变,则决定搅拌强度的因素只有功率.所以 在工频炉炉衬烧结过程中,或新炉衬使用前期,熔化功 率不宜过大.对于变频感应电炉,其频率随炉料或炉 内铁液量的变化而变化.在满炉操作下,其频率较高, 对炉衬的侵蚀较少,所以应尽量避免半炉熔化. 2.2异常侵蚀 异常侵蚀是指由于炉衬缺陷使金属渗入炉衬或引 起炉衬的过量磨蚀.这种缺陷有的是在筑烘炉过程造 成的,属于先天性缺陷;有的是在使用过程中形成的, 属于后天性缺陷.通过对龙口铸管厂用炉情况的分 析,炉衬如有先天性缺陷,其炉龄往往只有几十炉,甚 至几炉,或造成烘炉烧结过程中的穿漏.如有后天性 缺陷,则使炉衬过量侵蚀,大大地降低了炉衬应有的寿 命,往往只有100多炉.下面是炉衬检查过程中常常 发现的