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中頻爐內(nèi)襯耐火材料抗硅鐵渣侵蝕性能(上)
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廠家：中頻爐內(nèi)襯耐火材料抗硅鐵渣侵蝕性能(上) 日期：：2020-01-30 瀏覽次數(shù)： 179
為探究中頻爐內(nèi)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 泥( 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(nèi)襯磚使用時其抗硅鐵渣侵蝕性能。通過 XＲD、SEM 和 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(yōu)，抗侵蝕性能也較為優(yōu)良，熔渣侵 蝕指數(shù)為 18． 6% ; 電熔白剛玉試樣致密度和強度較好，熔渣侵蝕指數(shù)為 0% ，抗熔渣侵蝕能力最優(yōu); 鋁鉻渣試樣致 密度和強度最低，熔渣侵蝕指數(shù)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?yōu)榭烧{(diào)節(jié)的中頻電流供給感應線圈，在中頻電爐通電線圈中產(chǎn)生強磁場，利用電磁感應原理對爐料本體加熱。根據(jù)電磁效應原理感應圈中產(chǎn)生的高密度的磁力線可穿透非金屬物質(zhì)，并切割感應圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產(chǎn)生強大的渦流，以非接觸形式瞬間對任何金屬產(chǎn)生感應發(fā)熱，從而使得中頻電爐的金屬爐料熔化［1-4］。中頻爐具有加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫碳少、節(jié)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(yōu)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，因此中頻電爐冶煉是理想的資源循環(huán)利用方式。
中頻爐爐襯材料內(nèi)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，中頻電爐爐壁的溫度急劇下降，中頻電爐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(wěn)定性好、化學穩(wěn)定性優(yōu)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(yōu)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(chǎn)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中頻電爐內(nèi)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(yōu)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 和≤0． 088 mm) 、電熔白剛玉( 5 ～ 3 mm、3 ～ 1 mm、1 ～ 0 mm 和≤ 0． 088 mm) 、鋁鉻渣( 5 ～ 3 mm 、3 ～ 1 mm、1 ～ 0 mm 和≤ 0． 088 mm) 、純鋁酸鈣水泥( Secar 71) 、磷酸溶液( 濃度 60% ) 和工業(yè)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。
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 樣; 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(yǎng)護 24 h 后脫模，經(jīng) 110 ℃ × 24 h 干燥，干燥后的試樣在高溫電爐中經(jīng)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(tài)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(yǎng)護后脫模，然后放入恒溫 80 ℃的干燥箱干燥 2 d。
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，采用中頻電爐動態(tài)抗渣法檢測試樣的抗渣侵蝕性能。動態(tài)抗渣法的過程是首先在坩堝內(nèi)放入一塊鐵錠，調(diào)整感應爐 功率使鐵錠融化，然后在坩堝內(nèi)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(nèi)加入 50 g 硅鐵渣，重復此過程 30 min 后停止。
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?yōu)榭烧{(diào)節(jié)的中頻電流供給感應線圈，在中頻電爐通電線圈中產(chǎn)生強磁場，利用電磁感應原理對爐料本體加熱。根據(jù)電磁效應原理感應圈中產(chǎn)生的高密度的磁力線可穿透非金屬物質(zhì)，并切割感應圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產(chǎn)生強大的渦流，以非接觸形式瞬間對任何金屬產(chǎn)生感應發(fā)熱，從而使得中頻電爐的金屬爐料熔化［1-4］。中頻爐具有加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫碳少、節(jié)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(yōu)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，因此中頻電爐冶煉是理想的資源循環(huán)利用方式。
中頻爐爐襯材料內(nèi)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，中頻電爐爐壁的溫度急劇下降，中頻電爐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(wěn)定性好、化學穩(wěn)定性優(yōu)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(yōu)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(chǎn)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中頻電爐內(nèi)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(yōu)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 和≤0． 088 mm) 、電熔白剛玉( 5 ～ 3 mm、3 ～ 1 mm、1 ～ 0 mm 和≤ 0． 088 mm) 、鋁鉻渣( 5 ～ 3 mm 、3 ～ 1 mm、1 ～ 0 mm 和≤ 0． 088 mm) 、純鋁酸鈣水泥( Secar 71) 、磷酸溶液( 濃度 60% ) 和工業(yè)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。
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 樣; 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(yǎng)護 24 h 后脫模，經(jīng) 110 ℃ × 24 h 干燥，干燥后的試樣在高溫電爐中經(jīng)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(tài)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(yǎng)護后脫模，然后放入恒溫 80 ℃的干燥箱干燥 2 d。
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，采用中頻電爐動態(tài)抗渣法檢測試樣的抗渣侵蝕性能。動態(tài)抗渣法的過程是首先在坩堝內(nèi)放入一塊鐵錠，調(diào)整感應爐 功率使鐵錠融化，然后在坩堝內(nèi)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(nèi)加入 50 g 硅鐵渣，重復此過程 30 min 后停止。
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