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中频熔炼炉石英砂炉衬操作


 

  摘要:在原辅材料选定前提下,筑炉和烧结工艺是使炉衬达到耐高温、耐浸蚀、抗冲涮的关键工序。炉衬烧结的致密程度与耐火材料的化学组成、粒度配比、烧结工艺和升温曲线等因素有关。
  关键词:筑炉焙烧温度 升温曲线 后期管理
  中图分类号:TF4 文献标识码:B 文章编号:1673-1069(2008)0000-00
  1 坩埚模具的确定
坩埚是中频炉重要组成部分,要具有耐高温、绝缘、隔热、能量传导作用,要具备抗冲涮,抗压的能力,此外,还必须具有电气特性和不影响磁场的搅拌能力。模具的大小、深度,决定炉壁和炉底厚度。模具过大,炉壁会变薄,其静压强随坩埚容量而增加,坩埚壁承受的冲刷力增加影响炉龄,但可以提高功率因数。模具过小,炉壁变厚,静压强随坩埚容量相应减小,坩埚壁承受的冲刷力减小,有利于延长炉龄,但电阻也随着增加,降低了功率因数,增加了生产成本。因此,选择适宜模具相当重要。
  2 坩埚炉料的选择
除要求的理化指标外,炉料膨胀系数越小越好,以免使用中因反复的温差效应产生膨胀裂纹,影响坩埚寿命。根据设备的型号、熔炼物料的酸碱度和熔炼时的温度控制来确定。目前,国内的可控硅中频熔炼炉坩埚的砌筑料多采用石英砂和高铝土料。高铝土料较适应500kg以下的可控硅中频电炉,500kg以上中频炉坩埚制作,则采用干式石英砂,2t熔炼炉用石英砂料最合适。石英砂料材料由天然矿石精选加工而成,其质量好坏主要取决与SiO2含量的高低及其粒度配方。改变坩埚的制作可以提高炉龄,酸性坩埚是用酸性氧化物制作的坩埚。用于制作酸性坩埚的氧化物主要为SiO2。几乎所有的酸性坩埚都是用SiO2为主的耐火材料制作,特别适用于5~30t容量的大型感应炉。通过试验,表1中,石英砂理化指标第1种的膨胀系数为7%~9%,第2种的为0.5%~2%,第2种和粒度配较合适。
  3 捣筑工艺
捣筑工艺,主要取决于捣筑的均匀程度和密实度。①捣筑现场,一定要清洁无杂物。②捣筑前,要将所用工具检查一遍,不能有铁锈和掉渣现象存在。③检查线匝的耐火保护层。若有缺损,应用耐火材料修补,对线匝进行保护,防止熔炼的液体物侵入后接触线匝。④安装漏炉报警系统,使测试系统确保正常运行。⑤铺炉。用长于炉深300mm的石棉布,将炉膛壁铺两层,接口错开,并用涨圈撑紧。⑥炉料用前要精选。使用时,不能将炉料拆开包装后直接加入炉膛内。最好是备一个容器(容量为15袋左右炉料),把多袋料倒在一起混合、彻底搅拌,把炉料中可能存在的纸片、线头等杂物拣出,并用高磁铁把炉料处理一遍。⑦筑炉底。炉底承受的温度最高,而且炉底在使用一定周期后会形成凹槽,该凹槽上部就成为炉壁。捣筑不密实,很容易造成漏炉现象发生。⑧铁坩埚模,使用时,要先除锈,其透气孔在4mm以下,必须用透明胶布粘住,防止漏石英砂而使捣筑不密实。炉底打到所需高度时,将底部刮平,即可放置坩埚模。应保证坩埚模与感应圈同心,上下垂直,模样尽量与所筑炉底紧密结合。坩埚调整同心后,将坩埚固定,避免炉壁打结时石英砂产生位移。坩埚放置不同心同样影响炉衬的使用寿命(中心偏差不大于5mm)。⑨炉壁捣筑,每次加料前,先将接触面刮毛,底层加料深度不能大于150mm,以便能和底部更好筑成一体。底层以上部加料100~130mm,捣筑30min左右,依次振捣直到筑炉结束。先用叉后用铲,叉要垂直叉下,垂直拔起,不能摇晃,每一圈分3层叉,即靠坩埚一层、靠胶泥一层,中间一层。捣筑人员要交叉作业,用力均匀。
4 烘炉焙烧
炉衬烘炉与烧结焙烧过程,主要是将石英→石英→磷石英→方石英转变过程。随升温速度变化,第一阶段500℃以下时,主要是排除水分,包括硼酸变为硼酐放出结晶水,石英处于松散状,水蒸汽易透出,但炉衬四周妨碍蒸汽外逸。因此,前期速度可快点。因为400℃左右为保温排气阶段,应保持1h。进入500~650℃期间,硼酸开始变化,低温石英开始转变,周界出现液相。为防止硼酸蒸发转移,应加快升温速度。850~1250℃,石英开始向鳞石英转变,进入初步烧结,应减慢升温速度。1250℃石英激烈转变为鳞石英,超过1470℃逐渐转变为方石英,膨胀开裂倾向很大,应慢速升温。在1500℃~1550℃,保温2~3h。烘炉期间,应注意以下事项。①烘炉结束后,SiO2多晶转变十分缓慢,靠铁水为烧结层,中间为过渡层,近感应器为松散层。即使烘炉烧结完成,那也是表层很薄一层。使用前,应严格控制温度变化,防止温度大起大落,产生裂纹,影响坩埚寿命。靠这种结构能防止透烧开裂,保持炉衬整体性和可靠性。②炉料要低碳少锈,低温缓慢升温,高温满炉烧结。出一炉铁水时,先倒出容量的1/3后重新加满,再倒出容量的1/2重新加满,第3次全部倒完。停炉后用石棉布把炉口封好,减少供水量,延缓冷却速度避免产生裂纹。③新筑好的炉衬必须连续使用7-8炉以上,以便烧结层的形成。此阶段,由于炉衬中仍有水汽,烧结层没有完全形成。为防止对感应圈绝缘的影响,炉衬强度较差,所以送电不超过额定功率85%,以减少金属液在磁场搅拌时冲刷坩埚。
5 后期管理
  新筑的炉衬要作好以下几方面工作。①熔料要选用干净,干燥,无油污的材料,以便建好炉壁的烧结层。②前几炉避免大功率送电熔炼,大功率会产生很大的电磁搅拌力,把还没有完全牢固的炉衬烧结层冲刷掉。③加铁要轻、要匀用力掷铁,碰到炉壁容易把很薄的烧结层损坏,造成消耗脱落,影响炉衬寿命。均匀加铁能平衡炉温防止结壳。④使用中要勤捞渣,炉渣的熔点高于熔料的熔点,炉渣结壳熔料不能和溶液接触,熔化困难炉衬坩埚底部受高温侵蚀。⑤熔炼过程中切记避免温高。温度与炉料的消耗成正比,温度越高炉料消耗越快,危险度越高。浇注铁水的出炉温度要控制在1450℃以下,熔炼温度控制在1300℃左右,保温温度控制在液面不结壳为宜。⑥炉衬日常检查,开炉时检查炉壁有无裂纹、掉块现象,若有及时处理。
  6 小结
①对于中炉炉衬的寿命,筑炉选用的材料很关键,应注重理化指标、颗粒度的配比。②严格控制筑炉工艺,虽说工艺不复杂,但至关重要。③合理控制烘炉温度,保证各阶段的目标能实现。④注重后期管理,严格控制熔炼物理化指标与合理配比,认真执行熔炼工操作规程,精心维护,科学操作,即可延长坩埚的使用寿命,把生产成本降下来。

 
来源  益飞 时间  2018-2-8 点击量 1811090
 
 
 
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