熔炼炉介绍

熔炼炉--感应电炉炉衬材料的选择与筑炉操作

时间:2012-9-1 15:28:03  作者:会员  来源:熔炼炉信息网  查看:64  评论:0
内容摘要:熔炼炉信息网讯:由于无芯感应电炉具有灵活、节能、效率高等优点,因此在铸造行业中得到了广泛的应用。目前感应电炉下向着高效率、快速熔化、大型化的方向发展,对炉衬料的要求也要求越来越苛刻。因此,在使用感应电炉的过程中,必须解决好两个方面的问题:一是如何选择相对最适合、最理想的炉衬料...

熔炼炉信息网讯:由于无芯感应电炉具有灵活、节能、效率高等优点,因此在铸造行业中得到了广泛的应用。目前感应电炉下向着高效率、快速熔化、大型化的方向发展,对炉衬料的要求也要求越来越苛刻。因此,在使用感应电炉的过程中,必须解决好两个方面的问题:一是如何选择相对最适合、最理想的炉衬料;二是怎样严格掌握好炉衬料使用过程中的操作要点。上述两个问题解决好了,就能达到延长感应炉炉龄、降低铸造综合生产成本、提高企业经济效益的目的。

1. 炉衬材料的选择

应根据炉子的种类、大小、使用温度及熔炼的金属种类,慎重选择适合的炉衬材料。例如山东某铸造厂,熔炼的是不锈钢,而选用的却是一般铝矾土炉衬料,因其荷重软化温度底,在尚未达到使用温度时,炉壁就跨踏,结果熔炼失败。而改用了TX-4型炉衬料后,炉龄达到100多炉次,取得了理想的使用效果。为了方便用户的选择参考,现将有关新炉衬料的性能列出见下表:

 TX-3 TX-4 TX-5 TX-6 

主要化学成分 Al2O3 MgO Al2O3 MgO Al2O3 MgO SiO2ZrO2 

耐火度/0C >1800 >2000 >2000 >1800 

膨胀系数/X10-60C-1 6 7 8 10 

0.2MPa荷重软化温度/0C 1580 1650 1650 1640 

最高使用温度/0C 1700 1820 1820 1700 

适应容量 中小型 1.5t以下 各种容量 各种容量 

适应熔炼品种 高锰钢、铜铝合金等 不锈钢、镍铬合金 铸钢、不锈钢及特殊钢 铸铁、铸钢、灰铸铁、球墨铸铁 

突出特点 不裂纹、不挂渣、耐侵蚀 炉龄长、合金元素损失少,不失效变质 不裂纹、不挂渣、抗渣 抗侵蚀能力最强、炉龄长、不失效变形 具有优良的抗渣、耐蚀性、膨胀系数小、热体积稳定,可有效仰制裂纹,干式捣打,施工方便 耐蚀性不与被熔融金属发生反映,炉龄高于石英质炉料2~3倍,干式捣达可直接使用 

2 捣打炉衬及熔炼时的操作要点

 2.1  合理设计坩埚模具

坩埚模的设计制作要与炉体形状一致,材质要与被熔炼金属的材质相容,外表光滑无锈,焊接处磨光,一般坩埚斜度为3度,应将坩埚模周围均匀钻排气孔,气孔直径在2-5mm。坩埚厚度要适当,坩埚炉衬厚度若不足,则散热严重,经受冲击的能力较差,回缩短使用寿命;厚度过大,不利于磁力线发挥感应加热作用,电效率及功率因数(COS¢)值会随之下降,直接影响运行。因此这两个参数要选的适中炉壁厚度与容量的关系见下表。

感应炉容量/t 0.5 0.5~3 >3 

炉壁厚度/mm 0.2~0.25 炉壁平均直径 0.15~0.2 炉壁平均直径 0.1~0.15 炉壁平均直径 

对小型电炉,可采用永久性坩埚模,拔出坩埚模后最好刷上一层水玻璃,防止烘烤过程中炉衬颗粒散落。对大中型电炉、干式捣打材料采用一次性坩埚模,安放坩埚模时一般用定位法和测量法,使坩埚模中心固定在感应器的中心轴线上,以保证坩埚壁厚尽可能均匀。当坩埚模安放好以后,可在底部放一个起熔块压住,以便固定坩埚的位置。

2.2 烧结剂的使用要得当

坩埚电炉捣打料多采用硼酸和无水硼酐做烧结剂,也可用水玻璃、磷酸、结合粘土做烧结剂,只有镁质炉衬料用氯化镁或卤水做烧结剂,而对难以烧结的炉衬料则可用复合结合剂。无论用那种结合剂一定要准确称量严防结块硼酸加入。同一种炉衬料若使用温度高,用量小,偏下限;使用温度底,用量大,偏上限;炉衬料颗粒大,用量稍多些,颗粒小,用量可适当少些。烧结剂用量过大,会形成较厚的烧结层,不仅会减薄炉衬正常三层结构中松散层的厚度,降低炉衬的使用可靠性,增加热损失,还会降低炉衬材料的耐火度;而用量过少则形成的烧结层太薄,抵抗不了金属液的冲刷与侵蚀。总之,烧结剂使用得当能使烧结层、过渡层、松散层各约占炉衬壁厚三分之一。

2.3 炉衬捣打要坚实

无论使用那种炉衬料,一定要捣打紧实,达到一定的体积密度要求。小型电炉可采用人工捣打最好使用风动发捶打结;中、大型炉子尽可能采用振动打结机和捣固打结机。振动打结机是根据电动机带动偏心轮产生的振动,将炉衬料紧实,常见的有炉底振动压实机和炉壁振动打结机。捣固打结机,不仅能上下运动,而且还能在炉内回转运动。同一种炉衬料用机械捣打比人工捣打紧实,炉龄必然会有较大程度的提高。

2.3.1 人工打结

打结坩埚底时须注意:①.对小型电炉,打结工具须有钢叉、平锤、钢铲;②.采用薄加料方式,钢叉要从上面的一层插到下面,以免交界处粗砂富集而出现分层现象;③.通常第一层辅料高度约80~100mm,以后各层40~50mm,最后应高出炉底20~30mm ,用平锤打完后,再把多余部分铲掉 ,并注意保持炉底水平:④.加料时尽量低位倾斜,并将料分散均匀铺开,不要成堆,以免料的大、小粒分开:⑤.打结要垂直施叉,一插到底,不能左右摇摆,注意钢叉不能将隔热绝缘层戳穿,打结时先轻后重,落点均匀用力一致,以保证打结致密;⑥打结顺序是先边缘后中心,按次序逐排打结,直到感到钢叉插入困难,手腕感觉有反击力作用时为准;⑦最好连续作业。                                        

打结坩埚壁,打结时须注意:①在坩埚底与坩埚壁交界处,即炉底与炉壁的拐角处是整个坩埚最薄弱环节。此处厚度较大,三热条件差,打结时要特别细心;②打结坩埚壁的操作方法,与打结坩埚底相同,仍用分层打结方法,逐层打结紧实;③每层打结紧实高度50~60m,打结时间不少于30min,当坩埚壁打结完毕后,在修筑炉口前,要用平锤打平打实;④打结过程中应随时检查坩埚模是否偏斜,打结层是否在一个平面上;⑤加料时不允许有石棉板和云母片落入隔热绝缘层中;⑥为使紧实度均匀,可由3~4人用钢叉不断改换位置转圈打结;⑦在打结过程中每一次加料前都要测量一次坩埚底的高度,测量方法是在炉口平放一根木条用钢尺从打结料面顶向上量至炉口,最后一次测量高度应应恰好是坩埚的高度。

修筑炉口和炉咀,由于炉口和炉咀对炉衬寿命影响不大,因此可用水玻璃做结合剂快速成型。用少量的硼酸水,水玻璃与打结料结合,混合料不宜太湿或太干,一般用手捏基本成团即可。先在以打好的炉口上涂上水玻璃,然后添筑混合料,并用小锤打实,通常炉口、炉咀应修筑成内底外高的斜面,以防止金属液外溢。上述修筑的炉口、炉咀能在常温保持一定强度,以免在使用中松动散落。

在整个打结过程中,要防止杂物(尤其是金属)混入炉衬料中,如果以混入一定要设法取出,打结完后应用压缩空气吹掉在感应器上的灰尘砂料及杂务。

2.3.2风动锤打结

采用风动锤捣打,风压不能低于0.5MPa,锤头形状有正方形、长方形及圆形,捣打时每层铺料厚度为50~80mm,锤头按一个方向连续移动,而且锤头要重叠1/3~1/2以免漏空。每行间也要重叠,每层料连续捣打4~5遍,达到均匀密实形成整体后,在铺下一层,铺料前,将捣打材料表面靶松,使上下层紧密连结,防止分层。捣打施工应连续进行,风动锤捣打一定要紧密均匀围绕进行,捣打方向要靠近内模,内重外轻。炉口、炉咀打结要领同手工打结。

2.3.3机械打结

当隔热绝缘层铺设完毕,将配制均匀的打结料加入炉内,比要求高出20~30mm,取出打结机,检查炉底打结质量,并将周围表面靶松、靶均,即可放入坩埚模准备打结炉壁。打结炉壁时,最好将料一次加满,因为采取多次加料打结时容易产生颗粒分层现象,影响打结质量,打结完毕后,取出打结机进行封口,炉口,炉咀打结同手工打结。

2.4 烘烤和烧结要与熔炼第一炉金属液同2.5 时进行

烘烤和烧结的目的在于充分排除炉衬中的水分,最后在高温下烧结成有高强度的致密层。烘炉烧结要视炉子种类与大小及炉衬料批品种制定烘烤烧结制度,必须按制度进行,总的来说要求低温缓慢烘烤,高温满炉烧结,使其形成高强度的致密烧结层。烘烤、烧结要与熔炼第一炉金属液同时进行,中间不宜停顿。

由于炉衬在烘烤烧结时,高温体积膨胀、冷却收缩后,烧结层表面有时会出现微小裂纹,当炉温达到一定高度时又会自然愈合。如果连续使用就不会出现裂纹。如果不立即开炉熔炼,捣打完后可另其自然干燥,暂不要烘烤烧结。要烘烤烧结就必须与熔炼第一炉金属液在一起进行。有的铸造厂家,烘烤烧结后停下来,冷却到常温检查,发现有微小裂纹,就拆炉重新再捣打,造成不必要的浪费。要尽可能选用那些膨胀系数小、受热时体积稳定的优质炉衬料以避免裂纹,提高炉衬料的利用率。

2.6 避免渗碳

 前几炉熔炼要用不含油污的干净料,避免渗碳、或产生漏电现象。湖南某厂前几炉因使用了油浸废铁屑,使线圈出现电火花,曾认为是炉衬料含铁太高而产生漏电。其实是因为熔炼的铁屑含有油污,容易出现碳沉积。碳积沉部位是在炉衬冷面,甚至沉积到隔热层中,由于炉衬尚未充分烧结,CO渗入炉衬后部,发生CO→C+O2↑反应,生成C沉积在炉衬冷面或隔热材料的气孔中。当产生碳沉积时,会造成炉体接地漏电,造成线圈冒火花。后改用纯净料就避免了上述现象。

2.7 熔炼中避免外增碳

  在使用感应电炉熔炼铸铁时,某厂家为提高碳含量采用外增碳,增碳剂加到炉子底下部,炉下部侵蚀严重,增碳剂加到上部,炉上部侵蚀严重,尤其炉衬料中的粉化反应更剧烈。炉衬中发生粉化反应后,剩下很松散的骨料便容易产生渗漏,致使炉龄明显缩短。实践表明凡用外增碳的均达不到理想的炉龄次数。炉衬蚀损的原因,在于外增碳与酸性炉衬料中的Sio2

发生(C)+(Sio2)→{Si}+CO↑反应。铁液中增Si加重了C对炉衬的侵蚀。由于外增碳使铁液中的碳含量增高,C在高温下会与碱性炉衬料中的MgO反应:{C}+MgO→Mg+CO↑,由于电磁搅拌作用等原因生成物易离开反应区,使反应不断进行,从而加速了炉衬的蚀损。另外生成的裂缝进入炉衬中,由于温度逐渐降低在铁等氧化物的催化作用下反应:当温度<7500C时,CO→C+O2↑。此反应中,C的沉析所产生的体积应力,促进了裂纹的扩大和加深。特别相镁砂这种易整体烧结的炉衬后果更加严重。解决上述问题的办法是,首先,用生铁增碳,增碳生铁要求表面整洁无锈,且硫、磷含量低,使用前应进行烘烤,避免将表面粘附的水带入,防止加入时引起熔渣喷溅伤人,用生铁增碳收得率高达100%,同时也可避免外增碳对炉衬的严重蚀损。其次,可采用性能稳定的TX-5型炉衬料及刚玉质炉衬的使用寿命。

  总之,各厂家在使用过程中应根据本厂具体情况,参照上述新炉料性能慎重选择最合适的炉衬料,严格按照上述工艺要点,科学合理地进行操作,就一定会有理性的效果。


标签:感应 电炉 材料 选择 操作 
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