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            如何提升中頻爐爐齡?

            作者:本站      時間:2019-07-09

            中頻爐因其具有易于更換熔煉種類,便于操控熔煉質量,操作靈敏簡略,功率密度大,熔化速度快,起熔方便等長處而受到了冶金鑄造廠家的喜愛,已廣泛應用于鑄造行業的合金熔煉中。但是,中頻爐爐襯使用壽命成為影響鑄造企業前期效益及鑄件質量的難題,其安全使用方法和使用壽命已成為鑄造行業關注的重點。柳州五菱柳機鑄造有限公司根據中頻爐的特點,結合實際生產情況,通過優化筑爐及燒結工藝,改善筑爐工具,改進加料小車,完善日常維護管理辦法,成功地將中頻爐的爐齡從平均60(最低只有幾爐)延長到平均260爐,是原來的43倍,其中爐齡最長記錄已達到285爐。這大幅提高了中頻爐爐齡,增加了安全系數,降低了生產成本,縮短了生產周期,具有顯著的經濟效益。


            如何提升中頻爐爐齡?(圖1)

             

            中頻爐的爐襯是在一系列物理、化學交織的條件下進行工作,要承受熔煉過程1500以上的高溫作用,加料時爐料對爐襯的劇烈沖擊與碰撞,熔煉時電磁攪拌引起金屬液對爐襯的強烈沖刷作用,爐渣對爐襯的化學侵蝕作用,間斷作業使爐襯溫度產生急冷急熱變化等,從而使爐襯出現裂紋、局部侵蝕、剝落等現象,引起金屬液穿透而導致爐襯失效。

             

            我廠使用的是酸性爐襯耐火材料,成分如表1所列。

             

            中頻爐爐腔形狀是由坩堝模的外形決定的,考慮到爐內鐵水滯留時間由爐口往爐底逐漸增加,對爐墻的燒損也逐漸增加,因此坩堝模應設計成有一定錐度,使爐墻厚度由爐口往爐底逐漸增加,防止因爐墻下部燒損過大而損失爐齡。坩堝模斜坡部位的設計應考慮到施工時能否舂實,斜坡面與垂直面夾角不宜過大,避免施工時難以春實,導致斜坡位置緊實度低,容易開裂而損失爐齡。另外,在坩堝模上均勻分布鉆O3小孑L,利于烘爐時排出水分。如圖1所示。


            如何提升中頻爐爐齡?(圖2)

             

            由于中頻爐爐底承受著加料時爐料的劇烈沖擊與碰撞,從而引起爐底耐火材料的機械磨損最為嚴重。倘若搗筑爐底耐火材料的致密度不夠,極易導致爐底耐火材料的剝落,特別是剛剛燒結好的新爐襯。我廠舊的筑爐底工藝為分三次加料。第一層:加料8袋,順著一個方向手叉4圈,刮毛;第二層:加料8袋,順著一個方向手又4圈,博式振動器平板振4圈,刮毛;第三層:加料9袋,順著一個方向手叉4圈,博式振動器平板振4圈,找平爐底。為了提高爐底耐火材料的致密度,我廠自行設計制作了一套專門用于振實爐底用的氣動振動平板。在原有的工藝基礎上,再使用振動平板振實爐底,振動分為三個階段:第一階段:使用02MPa壓縮空氣,振動5分鐘;第二階段,使用04MPa壓縮空氣振動20分鐘;第三階段,使用06MPa壓縮空氣振動5分鐘。在早期的使用過程中,我廠就經常出現爐底耐火材料大面積剝落現象,嚴重影響爐襯的使用壽命,經過工藝改進后,就沒有再出現爐底耐火材料剝落現象。


            如何提升中頻爐爐齡?(圖3)

             

            爐墻耐火材料的致密度直接影響爐襯使用壽命,致密度高的爐墻,燒結后可以獲得良好的燒結層,可以有效抵抗爐體急冷急熱造成的膨脹和收縮的內應力,產生的裂紋細少,有效的防止了鐵液及熔渣的參透侵蝕作用,提高爐襯的使用壽命。我廠原工藝筑爐墻分7次加料,每層加8(每包25kg),用除氣叉手工舂30min,員工勞動強度大,每層加料較多,不易舂實。同時由于員工用力不均勻,爐墻易發生分層現象。當整個爐墻舂完后,再用馬丁振動器振實爐墻,分為兩層振動,每層有四個振動點,每個點振動30分鐘,第一層在坩堝底部,第二層在坩堝頂部。由于坩堝直徑較小,員工在擰緊馬丁振動器的螺栓時非常不方便,勞動強度大。同時,這種振動方式,在爐墻高度達1500mm處只有兩層振動,爐墻易產生分層現象。我廠在早期就發生過爐墻分層現象,橫向裂紋長度達到爐膛直徑的23,裂紋寬度為15mm左右,整個爐襯寬度方向裂透,直至線圈漿料層。新工藝筑爐墻分11次加料,每層加6包料,與爐底連接處的錐形部位在每次加料后先用除氣叉按順()時針方向春4遍,再用博式電動振動器除氣叉沿同一方向春4遍,層間用除氣叉刮毛,避免發生分層現象,其余層次加料后,只需用博式電動振動器除氣叉沿同一方向舂4遍,層間用除氣叉刮松;整個爐墻搗筑完畢后,再用天車吊人氣動錘擊式JOLTER振動器,從坩堝錐形部位起開始振實爐墻,向上每100mm為一層,為了提高錐形部位的耐火材料的致密度,此區域振動時間為10分鐘,其余層次振動時間為6分鐘。為了避免將已經振實了的耐火材料重新振松,結束錘擊操作應在離坩堝模上方約250mm處結束。


            如何提升中頻爐爐齡?(圖4)

             

            新的筑爐工藝,增加了加料次數,使用博式電動振動器除氣叉代替手工舂實,使用氣動錘擊式JOLTER振動器代替馬丁振動器,使耐火材料分布均勻、緊實度高、層間結合緊密,減小了烘爐后產生裂紋的傾向,同時也提高工作效率,降低了員工的勞動強度。

            如何提升中頻爐爐齡?(圖5)

             

            常規的筑爐工藝是先筑好爐襯,最后再筑爐嘴,在燒結爐襯的同時,也順帶完成了爐嘴的烘烤過程。此種筑爐嘴工藝的缺點是,爐嘴與爐襯連接處在冷爐的時候,由于兩者收縮的方向垂直,加上爐嘴材料燒結時的退讓性,在連接處就會產生縫隙、裂紋,如圖2、圖3所示。等到下次再冷爐啟動,無論烘烤溫度如何控制,都不可能有效的彌合產生的縫隙,導致鐵水滲入,如此循環,鐵水滲入越來越深,極易導致穿爐事故。

             

            在吸取了此種筑爐嘴失敗的教訓后,我廠采用了新的筑爐嘴工藝,新的工藝要求:爐嘴按如圖4所示的形狀砌筑,爐嘴必須在筑爐襯之前筑好,且必須烘烤透徹。此種形狀的爐嘴,由于將連接位置向爐嘴方向移動100150mm,同時在與爐襯連接處形成了階梯形狀,從而可以有效防止鐵液的滲透,有效的解決了爐嘴與爐襯連接處滲鐵現象,迅速提高爐襯使用壽命。

             

            燒結過程是在高溫下使耐火材料的接觸面上出現液相結合,形成連續的燒結網絡,通過網絡使整個耐火材料聯成一個整體,形成穩定化的方石英材料,玻璃化的燒結層,提高爐襯材料的致密度和強度,使其受熱體積變化率減少,并且具備抵抗鐵水的作用。燒結后爐襯斷面從外向里應分為未燒結層、半燒結層、燒結層。燒結層要求密度大、強度高、表面裂紋少,砂粒顆粒之間全部熔化,燒結網絡均勻完整。燒結層的厚度約占全壁厚的20%~30%,隨著爐壁的熔蝕不斷向內壁完整消耗。半燒結層是燒結層和未燒結層之間的過渡區在該區內,部分顆粒的接觸面開始融化,燒結網絡不完全。該層的作用是緩沖燒結層的應力,阻止燒結層內產生的裂紋向外延伸。半燒結層的厚度約占坩堝壁厚度的25%~35%。未燒結層是半燒結層和感應圈之間有一層完全沒有燒結的原始砂料。這層砂料起著絕熱的作用,當爐襯在加熱和冷卻時,也起著體積膨脹和收縮的作用。未燒結層的厚度約占坩堝壁厚度的3035%。我廠新燒結工藝在前期將升溫速度控制在100h,以使爐襯材料中的水分充分排出,防止升溫過快出現裂紋。由于石英轉變為Ot一鱗石英緩慢,如圖5所示,延長中期在1050時的保溫時間,使石英晶變充分。末期最高燒結溫度控制在1600保溫2h,如圖6所示。此工藝可得到更理想的燒結層。

             

            我廠的加料系統為加料振動小車。在加料時,加料小車運行至爐口上方,通過振動,使小車內的爐料落人爐膛內熔化。由于我廠使用的廢鋼為廢舊的軌鋼,具有鋒利的刃口,當向爐內振動加入廢鋼時,爐嘴下方附近的爐襯常被砸爛,砸松,導致大量鉆鐵出現嚴重影響爐襯的使用壽命。為了防止軌鋼沖擊爐襯,我廠對加料小車作了改進。經過改進之后,加料小車內的爐料都可以緩慢垂直的落人爐膛內,有效的減輕了對爐襯的沖擊,提高了爐襯的使用壽命。

             

            中頻爐爐襯材料的使用壽命同設備、工藝及Et常的操作是密不可分的。其中優良的筑爐材料是關鍵,正確的施工工藝是前提,合理的操作是保證。只有嚴格的管理,正確的操作才能使爐襯壽命得以不斷提高


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