影響電爐爐體使用壽命的因素主要有爐襯耐火材料、烘爐工藝和使用工藝等,下面分別加以介紹。
爐襯耐火材料的性能好壞從根本上影響爐子的使用性能,制約爐子的使用壽命,優(yōu)良的耐火材料應(yīng)具備以下特點(diǎn):
(1)筑爐耐火材料要有高的耐火度,能抵抗高溫?zé)嶝?fù)荷作用而不軟化熔融,同時(shí)還要具有高的體積穩(wěn)定性,在高溫下體積不收縮或僅有均勻膨脹。
圖注:感應(yīng)電爐用鎂質(zhì)干式搗打料
(2)耐火材料中的雜質(zhì)在高溫下形成低熔物,降低其耐火度及使用性能。因此爐襯原料應(yīng)保證石英含量,嚴(yán)格控制雜質(zhì)成分。爐襯砂成分控制如下:ω(SiO2)≥98.0%;ω(Al2O3)≤0.5%;ω(Fe2O3)≤0.5%;ω(TiO2)≤0.05%;ω(H2O)≤0.5%。
(3)耐火材料應(yīng)具有合理的粒度配比,這樣可以在筑爐的過程中容易形成致密的結(jié)構(gòu),在使用過程中不易出現(xiàn)缺陷。下面是一組較合理的比例:3.35mm~5mm、0.85mm~1.70mm、0.1mm~0.85mm、0.1mm以下的比例分別為17%、33%、20%、30%。
烘爐是為了獲得燒結(jié)層,燒結(jié)層的好壞直接影響到了爐子的使用壽命,烘爐是爐子投入使用前一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。
在爐腔筑好后,應(yīng)立即著手進(jìn)行烘爐操作。烘爐前要做好各種準(zhǔn)備工作:檢查電氣設(shè)備、冷卻水系統(tǒng)等相關(guān)烘爐系統(tǒng)是否正常;在烘爐時(shí)要嚴(yán)格按烘爐工藝進(jìn)行,烘爐工藝是烘爐過程中的關(guān)鍵因素,其具體要點(diǎn)包括:
(1)控制好升溫速率,特別是在烘爐早期避免過高的升溫速率,否則爐襯中的水分排出過快容易形成裂紋,大大縮短爐子的使用壽命。
(2)根據(jù)石英的晶型轉(zhuǎn)變相圖,當(dāng)爐襯被加熱到573℃時(shí)會(huì)發(fā)生石英的α-β轉(zhuǎn)變,同時(shí)伴隨一定的體積膨脹,升溫過快易引起裂紋甚至剝落,因此在400℃~600℃之間加熱速度應(yīng)減慢;在870℃時(shí)發(fā)生石英到鱗石英的轉(zhuǎn)變并伴隨體積變化,故在此溫度點(diǎn)以上應(yīng)有1h~2h的保溫時(shí)間使其能緩慢且完全的相變。
(3)烘爐后階段為燒結(jié)及保溫,燒結(jié)溫度根據(jù)具體情況而定。通常情況下厚度為爐襯厚30%的燒結(jié)層是良好的選擇,因此,一般燒結(jié)溫度高于出鐵溫度50~100℃。
爐子使用過程的各種工藝操作對(duì)爐子的使用壽命也相當(dāng)重要,各種不當(dāng)?shù)牟僮骶赡軙?huì)降低爐子的使用壽命。因此在使用過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)新爐的燒結(jié)層較薄,因此新爐的使用工藝較為重要。新爐出水的第1爐應(yīng)出50%即加料熔化,這樣可避免全部出水后爐襯驟冷而出現(xiàn)裂紋等缺陷;新爐應(yīng)盡可能地進(jìn)行連續(xù)熔煉,避免間斷熔煉忽冷忽熱而造成熱震損傷,一般應(yīng)連續(xù)熔化1個(gè)星期。
(2)熔煉過程中應(yīng)盡量避免高溫熔煉。在高溫狀態(tài)下,爐襯將與鐵液進(jìn)行反應(yīng),如下式:SiO2+2C→Si+2CO,溫度越高、C越高時(shí)爐襯的蝕損將加劇,尤其在新爐時(shí)更為明顯,因此熔煉時(shí)在保證出水溫度下盡量避免高溫。
(3)避免爐襯過熱。中頻爐升溫速度較快,疏忽大意可能使?fàn)t料出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象而使?fàn)t襯出現(xiàn)局部高溫,甚至超過爐襯的耐火度,有可能使?fàn)t襯熔融而蝕損。
(4)在使用過程中,由于故障等原因需要長(zhǎng)時(shí)間停爐時(shí),應(yīng)將爐內(nèi)的鐵液倒空,避免鐵水冷凝時(shí)對(duì)爐襯的拉裂而使?fàn)t襯損壞。
(5)使用過程中尤其新爐時(shí)盡量使用干凈的爐料。
(6)在停爐冷卻時(shí),為避免爐襯冷卻速率過快,應(yīng)進(jìn)行空爐冷卻,同時(shí)為避免爐襯在冷卻過程中爐體上下部溫差過大而產(chǎn)生應(yīng)力集中,應(yīng)加蓋爐蓋,使?fàn)t襯上下均勻冷卻,從而保證爐子的使用壽命。
(7)由于冷爐不可避免出現(xiàn)垂直裂紋,因此在冷爐啟動(dòng)時(shí),應(yīng)先低溫烘爐,再進(jìn)行熔化,以使裂紋能先彌合,避免鐵水熔化時(shí)滲入裂紋使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展。
(8)爐子使用過程中要注意觀察爐況,觀察好爐況就是對(duì)爐子的一種保護(hù),每3日測(cè)量爐底,每日每爐均要觀察爐墻,從而保障了爐襯的安全。
(9)對(duì)電爐設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng),如經(jīng)常進(jìn)行吹掃線圈,清掃線圈上的雜物防止線圈擊穿,從而避免由于設(shè)備故障而導(dǎo)致的拆爐,提高爐子使用壽命。