无芯感应电炉成型炉衬的研究和应用进展.docVIP

转载 无芯感应电炉成型炉衬的研究与应用进展 [转载]无芯感应电炉成型炉衬的研究与应用进展 2011年07月23日 　　冯胜山 许顺红 刘庆丰 曹金宏 鲁晓勇 　　（湖北工业大学机电研究设计院 武汉 430070） 　　摘要分析了无芯感应电炉成型炉衬的研究及应用现状，探讨了无芯感应电炉成型炉衬的发展趋势。 　　关键词感应电炉；成型炉衬 　　0 前言 　　无芯感应电炉由于具有升温速度快、可间歇作业、熔炼时元素烧损少、炉衬费用低、使用灵活方便等特点而被广泛用于金属炉料的熔化。其耐火炉衬按制作方法分类，可分为炉内捣制整体式炉衬、炉外预制成型炉衬、炉内砌筑式炉衬三种。国内目前大型电炉以炉内砌筑式炉衬为主，中小型电炉以炉内捣制整体式炉衬为主，但是快速发展中的炉外预制成型炉衬必将取代炉内捣制整体式炉衬。 　　炉外预制成型炉衬（空心开口实底圆柱状耐火成型制品）使用前仅需将其吊进炉腔并用普通不定型炉衬混合料将炉衬与感应线圈之间的间隙填实即可。其成型方法有普通模压成型工艺、旋转钢模模压工艺和等静压成型等。 　　1国外研究与应用进展 　　最早的预制成型炉衬是130 多年前英国NORTON 的Morgan公司生产的粘土石墨坩埚(clay bonded)，主要用于有色金属的熔炼及保温,也可用于感应电炉熔炼铁水。这类成型炉衬一般采用旋转钢模模压法成型：用必要的压力将钢模压入填有规定数量混合料的旋转钢模内，型内锁口盘挡着混合料以免挤出。成型后在炉窑内进行干燥或初步烧结，然后喷涂釉料，最后进行高温烧结。该公司生产的碳化硅成型炉衬以碳粘结(carbon bonede)碳化硅和石墨为主要原料[1-2]。 　　日本坩埚株式会社（NIPPON CRUCIBLE CO.,LTD.）在1955年首次在日本开发生产了石墨-炭化硅材质坩埚。该材质坩埚与粘土石墨材质比较，具有更优良的耐久性。该公司生产的PHOENIX成型炉衬主要成分是：固定碳素30%～55%，碳化硅32%～50%[3]。其性能如表15所示。感应电炉熔炼铜合金时的参考寿命为100～200次。 　　表1 日本PHOENIX成型炉衬的性能 项目 显气孔率 　　% 热导率 　　W·m-1k-1 电阻率 　　Ω·cm 断裂模量 　　MPa 氧化失重率 　　%(850℃,24h) 热膨胀率 　　%(800℃) 参数 18~24 19.8~52.3 1.5~6×10-3 6.9~17.7(室温) 4.9~13.2(1200℃) 1.0 0.25~0.35 PHOENIX成型炉衬的特性有如下几点： 　　（1）抗侵蚀性好：炉衬内部采用均一细密的结构，对金属及助熔剂的侵蚀有极大的抵抗性。 　　（2）抗氧化性强：炉衬原料及特殊涂料的开发，提高了抗氧化性能，炉衬的使用寿命显著延长。 　　（3）热传导性高：原料中采用高成分固定碳素，能缩短熔解时间、节省燃料。 　　日本NIPPON坩埚株式会社开发的Super PHOENIX HP成型炉衬采用冷等静压工艺（Cold ----------------------------------- 　　湖北省科技厅科技攻关项目（992P0202）资助 　　Isostatic Press Production）成型，具有更好的稳定性、更长的使用寿命。 　　德国COKG公司生产碳化硅成型炉衬的方法有旋转钢模模压工艺和等静压工艺。采用旋转钢模模压工艺时，炉衬脱模后先在1350℃下焙烧，将粘结剂烧掉，再送入装有一种含碳液体的压热器中进行压力浸渗，最后进行二次焙烧，直到形成珐琅质。生产高致密度炉衬 　　时，则在充注有油或其它液体的压室内进行等静压成型，炉衬孔隙度不超过10%[4]。 　　生产粘土石墨炉衬和碳化硅成型炉衬的国外著名公司还有日本TYK株式会社和英国维苏威（VESUVIUS）公司等。英国维苏威（VESUVIUS）公司生产的专用于感应电炉的成型炉衬材质为粘土石墨，有带浇口和不带浇口两种，不带浇口的高度为950～2025mm，外直径为480～1040mm；带浇口的一般较小，高度为640～890mm，外直径为415～560mm。 　　日本NIPPON坩埚株式会社开发的White PHOENIX成型炉衬可用于高熔点黑色金属的熔炼，其抗裂性和防渗透性好，强度高，金属液的纯度也高。其材质为高纯氧化铝和铝硅酸盐，主要性能和典型尺寸如表2~3所列。 　　表2 日本White PHOENIX成型炉衬的型号、主要成分及性能 　　表3 日本White PHOENIX成型炉衬的规格和典型尺寸 　　美国预成型耐火材料公司[5]（American Precast Refractories, Inc.）是美国联合矿产公司专门为钢厂、铸造厂、铝厂生产耐火预制件成型产品的全