1、工作状况对炉衬材料使用寿命的影响
连续熔炼和间歇熔炼对炉衬材料的使用寿命有着很大的影响。在连续熔炼时,炉衬材料始终是处于热状态,受温度剧变的影响小。间歇作业时,每熔炼一炉炉衬材料就会从低温一高温一低温周期性的急冷急热地变化一次。这种急冷急热变化的结果就会使炉衬材料产生裂纹,从而使炉衬材料的使用寿命降低。
除镁铝尖晶石质炉衬材料外,镁质和石英质炉衬材料的耐急冷急热性是很差的。其中石英质炉衬材料尤其显著,在炉衬材料加热和冷却过程中,炉衬材料烧结层的线膨胀或收缩率.9%。也就是说每间歇冶炼1炉,炉衬材料的体积将产生一次膨胀和收缩。在800℃以下这种变化率最大,如果炉衬材料处于连续熔炼的条件下,炉衬材料壁的温度将不会低于800℃,这样炉衬材料体积的变化率是很小的,产生裂纹的时间也将推迟,炉衬材料的寿命得以提高。因此,为了延长炉衬材料的寿命,熔炼铸铁的大型工频炉停炉时,必须使坩埚温度保持在800℃以上。
熔炼过程中溶液会通过耐火材料基体中的毛细孔道渗入到耐火材料基体内部侵蚀炉衬材料。渗入到耐火材料基体内部的成分包括;渣中的CaO、SiO2、FeO;钢液中的Fe、Si、Ai、Mn、C,甚至还包括金属蒸气,CO气体等。这些渗入成分沉积在耐火材料毛细孔道中,造成耐火材料工作面的物理化学性能与原耐火材料基体的不连续性,在操作温度急变下将出现裂纹、剥落和结构疏松,严格地说这个损毁过程比溶解损毁过程严重得多。
以碱性电炉炉衬材料为例,提高氧化镁含量及黏度,既有利于减少对炉衬材料的侵蚀,有利于提高集渣效果。
2、熔炼温度对炉衬材料使用寿命的影响
熔炼过程中钢液的温度过高,会造成炉渣温度升高,对炉衬材料的侵蚀加剧,使炉衬材料沿渣线过早的损坏。此外,高温还会促使钢液的流动性加速并加速向炉衬材料的裂纹渗透,加剧了金属液对炉衬材料的化学侵蚀。在尽量控制熔炼温度的同时,也不要出现长时间高温或保温等待浇铸的情况,过高的温度不但易使合金烧损,同时能耗也会增加。总之,熔炼温度越高炉衬材料的使用寿命越低。
高温的作用下炉衬材料材料中的SiO2会与钢(铁)液中的C发生还原反应,快速侵蚀炉衬材料。
高温保持是正常情况下炉衬材料浸蚀的主要原因,应尽量减少高温保持时间。高温出铁、低温浇铸,一直是操作的准则。但是每一种铸件都有其熔化工艺要求,在达到适合的温度时,不要过于追求过度的高温,要经常观察和测温。满足工艺要求即可,做到低温熔化、快速升温。高温钢液停留在炉衬材料中时间越长,对炉衬材料的侵蚀越大。
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