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            中頻爐內襯耐火材料抗硅鐵渣侵蝕性能(上)

            作者:本站      時間:2019-07-02

            為探究中頻爐內襯耐火材料抗硅鐵渣的侵蝕情況,以板狀剛玉、電熔白剛玉、鋁鉻渣為主要原料,純鋁酸鈣水 ( secar 71) 和磷酸溶液為結合劑,于 1500 燒成并保溫 3 h 分別制得板狀剛玉試樣、電熔白剛玉試樣、鋁鉻渣試 樣三種試樣,研究三種試樣作為中頻爐內襯磚使用時其抗硅鐵渣侵蝕性能。通過 XD、SEM EDS 等儀器對試樣 的相組成和顯微結構進行分析,研究結果表明: 板狀剛玉試樣致密度和強度最優,抗侵蝕性能也較為優良,熔渣侵 蝕指數為 18 6% ; 電熔白剛玉試樣致密度和強度較好,熔渣侵蝕指數為 0% ,抗熔渣侵蝕能力最優; 鋁鉻渣試樣致 密度和強度最低,熔渣侵蝕指數為 46 3% ,抗熔渣侵蝕性能最差.

             

            中頻爐是一種將工頻 50 Hz 交流電變換為中頻( 300 2000 Hz) 直流電的電源裝置。首先將三相工頻交 流電整流后變成直流電,再把直流電變為可調節的中頻電流供給感應線圈,在通電線圈中產生強磁場,利用 電磁感應原理對爐料本體加熱。根據電磁效應原理感應圈中產生的高密度的磁力線可穿透非金屬物質,并 切割感應圈里盛放的金屬材料,在金屬材料中產生強大的渦流,以非接觸形式瞬間對任何金屬產生感應發 熱,從而使得金屬爐料熔化[1-4]。中頻爐具有加熱速度快、生產效率高、氧化脫碳少、節省材料與成本、加熱均 勻,溫控精度高等特點; 另外,中頻爐較之其他熔煉爐的最大優勢是能夠回收金屬爐料中的貴重金屬,有效降 低鋼鐵或其他合金料熔煉過程中的元素燒損,因此中頻爐冶煉是理想的資源循環利用方式。

             

            中頻爐爐襯材料內側盛載的是高溫金屬液,外圍是水冷線圈,每次金屬液出爐后,爐壁的溫度急 劇下降,爐襯材料不僅要承受驟冷、驟熱的沖擊,還需承受熔煉過程中因電磁攪拌而不斷運動的金屬液的沖 刷和爐渣的侵蝕,因此對爐襯材料的選擇及使用要嚴格要求[3]。中頻感應爐爐襯應具有足夠高的耐火度、 低的體積膨脹率、熱震穩定性好、化學穩定性優良、不污染鋼液和鐵液、具有足夠的燒結強度以抵抗機械沖 擊、優良的抗爐渣侵蝕性能[5; 因此中頻爐爐襯材料的抗渣侵蝕性能對中頻爐的使用壽命和生產效率有決 定性的影響。為選出具有足夠的抗煉鐵熔渣侵蝕能力的內襯材料,本實驗研究了三種不同中頻爐筑爐料的 抗熔渣侵蝕性并進行對比,選出抗渣侵蝕性能最優的筑爐料。

             

            實驗用主要原料有板狀剛玉( 5 3 mm、3 1 mm、1 0 mm ≤0 088 mm) 、電熔白剛玉( 5 3 mm、3 1 mm、1 0 mm ≤ 0 088 mm) 、鋁鉻渣( 5 3 mm 、3 1 mm、1 0 mm ≤ 0 088 mm) 、純鋁酸鈣水泥( Secar 71) 、磷酸溶液( 濃度 60% ) 和工業鉻綠。板狀剛玉體積密度 5 53 5 57 g·cm 3,吸水率為 1 0% 1 09% ,顯氣孔率約 4 1% 4 8% ; 電熔白剛玉體積密度 3 54 3 70 g·cm 3,吸水率為 2 43% 2 58% , 顆粒料的顯氣孔率約 6 1% 7 4% ; 鋁鉻渣顆粒體積密度為 3 29 3 37 g·cm 3,吸水率為 4 2% 4 6% , 顯氣孔率 10 3% 12 1% 。原料的化學組成見表 1。


            中頻爐內襯耐火材料抗硅鐵渣侵蝕性能(上)(圖1)

             

            按表 2 試樣配方進行配料,混合均勻后,板狀剛玉混合料振動澆注成 25 mm × 25 mm × 140 mm 的條形試 ; 電熔白剛玉、鋁鉻渣混合料均搗打成 25 mm × 25 mm × 140 mm 的條形試樣,三種條形試樣分別標記為 A、 B、C。成型后的試樣室溫自然養護 24 h 后脫模,經 110 × 24 h 干燥,干燥后的試樣在高溫電爐中經過 1500 燒成并保溫 3 h,使試樣自然冷卻。然后將制備好的 A、B、C 三種條形試樣放入動態坩堝模具中,試樣 之間以澆注料填充,振動澆注成坩堝試樣。坩堝試樣自然養護后脫模,然后放入恒溫 80 的干燥箱干燥 2 d。


            中頻爐內襯耐火材料抗硅鐵渣侵蝕性能(上)(圖2)

             

            耐火材料標準匯編中 GB /T 29992002 標準所述方法,測量三種試樣的體積密度和顯氣孔率,按 GB /T 3001-2000 測量三種條形試樣的常溫抗折強度,按 GB /T 3997 2-1998 測量三種試樣的常溫耐壓強度,采用感 應爐動態抗渣法檢測試樣的抗渣侵蝕性能。動態抗渣法的過程是首先在坩堝內放入一塊鐵錠,調整感應爐 功率使鐵錠融化,然后在坩堝內加入 50 g 硅鐵渣,渣受熱融化后浮于上方,加入分渣劑使熔渣和鐵水分離, 取出熔渣,再次在坩堝內加入 50 g 硅鐵渣,重復此過程 30 min 后停止。


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