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熔煉工藝對(duì)爐襯使用壽命的影響，7項(xiàng)措施有效消除影響
連續(xù)熔煉和間歇熔煉對(duì)爐襯的使用壽命有著很大的影響。在連續(xù)熔煉時(shí)，爐襯始終是處于熱狀態(tài)，受溫度劇變的影響小。間歇作業(yè)時(shí)，每熔煉一爐爐襯就會(huì)從低溫—高溫—低溫周期性的急冷急熱地變化一次。這種急冷急熱變化的結(jié)果就會(huì)使?fàn)t襯產(chǎn)生裂紋，從而使?fàn)t襯的使用壽命降低。
除鎂鋁尖晶石質(zhì)爐襯外，鎂質(zhì)和石英質(zhì)爐襯的耐急冷急熱性是很差的。其中石英質(zhì)爐襯尤其顯著，在爐襯加熱和冷卻過(guò)程中，爐襯燒結(jié)層的線膨脹或收縮率0.9%。也就是說(shuō)每間歇冶煉1爐，爐襯的體積將產(chǎn)生一次膨脹和收縮。在800℃以下這種變化率最大，如果爐襯處于連續(xù)熔煉的條件下，爐襯壁的溫度將不會(huì)低于800℃，這樣爐襯體積的變化率是很小的，產(chǎn)生裂紋的時(shí)間也將推遲，爐襯的壽命得以提高。 因此，為了延長(zhǎng)爐襯的壽命，熔煉鑄鐵的大型工頻爐停爐時(shí)，必須使坩堝溫度保持在800℃以上。
熔煉過(guò)程中溶液會(huì)通過(guò)耐火材料基體中的毛細(xì)孔道滲入到耐火材料基體內(nèi)部侵蝕爐襯。滲入到耐火材料基體內(nèi)部的成分包括；渣中的CaO、SiO2、FeO; 鋼液中的Fe、Si、Ai、Mn、C，甚至還包括金屬蒸汽，CO氣體等。這些滲入成分沉積在耐火材料毛細(xì)孔道中，造成耐火材料工作面的物理化學(xué)性能與原耐火材料基體的不連續(xù)性，在操作溫度急變下將出現(xiàn)裂紋、剝落和結(jié)構(gòu)疏松，嚴(yán)格的說(shuō)這個(gè)損毀過(guò)程比溶解損毀過(guò)程嚴(yán)重得多。
以堿性爐襯為例，提高氧化鎂含量及粘度，既有利于減少對(duì)爐襯的侵蝕，有利于提高集渣效果。
1、熔煉溫度對(duì)爐襯使用壽命的影響
熔煉過(guò)程中鋼液的溫度過(guò)高，會(huì)造成爐渣溫度升高，對(duì)爐襯的侵蝕加劇，使?fàn)t襯沿渣線過(guò)早的損壞。此外，高溫還會(huì)促使鋼液的流動(dòng)性加速并加速向爐襯的裂紋滲透，加劇了金屬液對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕。在盡量控制熔煉溫度的同時(shí)，也不要出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間高溫或保溫等待澆鑄的情況，過(guò)高的溫度不但易使合金燒損，同時(shí)能耗也會(huì)增加?？傊?，熔煉溫度越高爐襯的使用壽命越低.
高溫的作用下?tīng)t襯材料中的SiO2會(huì)與鋼（鐵）液中的C發(fā)生還原反應(yīng)，快速侵蝕爐襯。
高溫保持是正常情況下?tīng)t襯浸蝕的主要原因，應(yīng)盡量減少高溫保持時(shí)間。高溫出鐵、低溫澆鑄，一直是操作的準(zhǔn)則。但是每一種鑄件都有其熔化工藝要求，在達(dá)到適合的溫度時(shí)，不要過(guò)于追求過(guò)度的超溫，要經(jīng)常觀察和測(cè)溫。滿足工藝要求即可，做到低溫熔化、快速升溫。高溫鋼液停留在爐襯中時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)爐襯的侵蝕越大。
某鑄造廠采用石英砂材料作爐襯材料生產(chǎn)鑄鐵件時(shí)，鐵液檢驗(yàn)合格，澆注也正常，但檢驗(yàn)鑄件質(zhì)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)碳元素低了、硅元素高了導(dǎo)致鑄件不合格。究其原因其實(shí)是盲目追求高溫出鐵所造成的。鐵液樣送檢后，爐上超高溫保持導(dǎo)致碳元素在高溫作用下形成一氧化碳?xì)怏w蒸發(fā)，爐襯材料在高溫作用下熔融—石英砂中的二氧化硅元素大量滲入鐵液中。
2、熔煉鋼種對(duì)爐襯使用壽命的影響
熔煉熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好的高碳和高錳鋼時(shí)，鋼液對(duì)爐襯的滲透作用加劇，會(huì)降低爐襯的使用壽命。
熔煉低碳高鎳鉻流動(dòng)性差的鋼種時(shí)，爐襯具有比較高的使用壽命。
熔點(diǎn)高的材質(zhì)需要較高的溫度，長(zhǎng)時(shí)間的高溫也會(huì)降低爐襯的使用壽命。
因此，在安排熔煉鋼種時(shí)應(yīng)當(dāng)在爐襯的后期冶煉高碳鋼和高錳鋼。
另外熔煉不同的材質(zhì)應(yīng)注意金屬材料的屬性，如上一爐熔煉硫含量較高的金屬，下一爐熔煉高錳鋼極易造成爐壁侵蝕。因此，在安排熔煉鋼種時(shí)應(yīng)當(dāng)在爐襯的后期冶煉高碳鋼和高錳鋼。
3、渣對(duì)爐襯使用壽命的影響
爐渣的酸堿度應(yīng)當(dāng)和爐襯的材質(zhì)相適應(yīng)。應(yīng)根據(jù)爐襯的材質(zhì)選擇合適的爐渣。堿性渣適用于鎂質(zhì)爐襯，但能被高CaO渣和SiO2渣侵蝕，過(guò)量的CaF2也會(huì)侵蝕堿性爐襯，使渣線區(qū)過(guò)早熔蝕。酸性渣適用于石英質(zhì)爐襯，鎂鋁質(zhì)爐襯只能適用于弱堿性或中性渣。氧化鋁質(zhì)爐襯高溫下在不同的酸堿度中會(huì)表現(xiàn)出典型的兩性，其可以適應(yīng)不同酸堿度的熔渣，相比酸性爐襯和堿性爐襯來(lái)說(shuō)稍差一些。
加入爐內(nèi)的金屬材料會(huì)帶入各種不同的氧化物，不同材質(zhì)、不同爐次的爐渣成份也不盡相同。爐渣中存在的各種氧化物、碳化物、硫化物及各種形態(tài)的復(fù)合化合物，大部分都會(huì)和爐襯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不同熔點(diǎn)的新的化合物。反應(yīng)中生成的一些低熔點(diǎn)氧化物如鐵橄欖石（FeOSiO2）、錳橄欖石（MnOSiO2）等熔點(diǎn)一般在1200℃左右范圍內(nèi)。低熔點(diǎn)渣具有極好的流動(dòng)性，可能會(huì)形成助熔劑作用，對(duì)爐襯產(chǎn)生劇烈的化學(xué)侵蝕降低爐襯的使用壽命。
反應(yīng)中生成的高熔點(diǎn)渣如莫來(lái)石（3Al2O3·2SiO2）、鎂橄欖石（2MgO·SiO2）等，及一些高熔點(diǎn)的金屬元素熔點(diǎn)可達(dá)1800℃以上，懸浮在金屬液中的高熔點(diǎn)渣和低熔點(diǎn)渣之間還有比較復(fù)雜的穿插互溶作用，這些熔渣極易粘附在爐壁上并形成累積造成嚴(yán)重的粘渣，影響電爐的功率、熔速和容量，直至影響爐襯壽命。出現(xiàn)這樣的情況可以采取3點(diǎn)措施來(lái)消除：
（1）通過(guò)加強(qiáng)對(duì)入爐料的管理：大幅度減少帶有砂子、鐵銹、油污的材料和含有各種雜質(zhì)的廢料及回爐料的入爐是防止感應(yīng)電爐爐襯侵蝕和粘渣的重要措施；
（2）制定合適的工藝：根據(jù)爐襯和所熔合金的材質(zhì)制定加料順序和合適的熔化工藝，盡量減少雜質(zhì)和爐襯接觸的機(jī)會(huì)和時(shí)間也是防止感應(yīng)電爐爐襯粘渣的有效方法；
（3）采用新型輔助材料清潔金屬液和爐渣中的氧化物及雜質(zhì)：如脫氧采用多元素復(fù)合脫氧劑來(lái)代替單一元素脫氧劑。單一元素脫氧劑脫氧產(chǎn)物的熔點(diǎn)較高，在金屬液中以固態(tài)質(zhì)點(diǎn)存在，很難排出，也易粘附在爐壁上，而稀土元素，作脫氧劑雖然脫氧能力強(qiáng)，但其脫氧產(chǎn)物密度大也不易從金屬液中排除，而且稀
土元素還容易與硅質(zhì)和氧化鋁質(zhì)爐襯材料中的SiO2和Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，侵蝕爐壁。
多元素復(fù)合脫氧劑如硅鋁鋇鈣脫氧能力強(qiáng)，脫氧后的產(chǎn)物是液態(tài)質(zhì)點(diǎn)容易上浮除去。金屬液中的多種溶渣化合物及多種有害的氣體，如果不能徹底清除造成了爐襯的粘渣，也使鑄件形成各種鑄造缺陷，采用高質(zhì)量的除渣劑能夠?qū)⒔饘僖罕砻娴母≡宄蓛?，?duì)于混溶和懸浮在金屬液中的雜質(zhì)和氣體卻無(wú)法清除。
真空下進(jìn)行無(wú)渣冶煉時(shí)，爐襯的使用壽命大于非真空冶煉時(shí)的壽命，證明爐渣會(huì)使?fàn)t襯使用壽命下降。
4、熔煉操作對(duì)爐襯使用壽命的影響
熔化期金屬爐料能否順利熔化影響很大。裝料的松緊程度直接關(guān)系到爐料的熔化速度。為了快速加熱和熔化，裝料要力求緊密，但又要避免熔化過(guò)程中出現(xiàn)架橋現(xiàn)象，這樣會(huì)使下部已溶化的金屬液過(guò)熱，使金屬液吸氣和增加合金元素的燒損，延長(zhǎng)熔化時(shí)間，高溫和劇烈的渦流會(huì)嚴(yán)重侵蝕爐壁，出現(xiàn)架橋和處理架橋?qū)t壁的損傷大。當(dāng)金屬液面過(guò)低時(shí)要特別注意加料，如果加入大塊料而電爐又輸入高功率，則底部將產(chǎn)生嚴(yán)重過(guò)熱加劇侵蝕，整個(gè)爐襯中以中下部承受的靜壓力最大，溫度最高，沖刷最嚴(yán)重。熔煉的金屬液達(dá)到適合的溫度和質(zhì)量要求之后應(yīng)停電出爐，這樣不但安全而且降低了能耗，還可以保護(hù)爐襯的下半部不致因過(guò)熱金屬液的沖刷而損毀。應(yīng)盡量縮短熔煉時(shí)間降低鋼液熔煉耗電。
可以采取7個(gè)措施來(lái)消除熔煉操作對(duì)爐襯使用壽命的影響
（1）開(kāi)爐前應(yīng)再次仔細(xì)檢查電源柜、水冷、傾爐機(jī)構(gòu)等設(shè)備，以盡量減少由于設(shè)備故障而引起的停爐故障，特別是滿爐時(shí)的停爐(俗稱(chēng)”座爐”)，此時(shí)應(yīng)盡量在鐵液凝固前修復(fù)開(kāi)爐。否則，由于熱脹冷縮，受熱不均，爐襯將產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重影響爐襯壽命，導(dǎo)致?tīng)t襯早期漏爐事故的發(fā)生。
（2）熔煉第一爐鋼時(shí)，剛打好的爐襯，爐襯壁尚未完全燒結(jié)好，前幾爐要用較潔凈的金屬材料，盡量避免成份復(fù)雜，含鐵銹、油污較多的材料，特別是油浸廢鐵屑。因?yàn)槌煞輳?fù)雜，含較多鐵銹、油污，沒(méi)有清理的廢料、回爐料在高溫、高氧下形成的氧化物之間有復(fù)雜的穿插互溶作用，極易形成粘渣，并侵蝕爐襯，會(huì)使?fàn)t襯出現(xiàn)疏松而熔損。
緩慢加料，應(yīng)料少批多，隨熔隨加并扒清爐渣以減少熔渣。熔煉初期應(yīng)采用低功率熔煉，帶入的雜質(zhì)不但加大了能耗，而且也會(huì)給鑄件質(zhì)量帶來(lái)影響。每天熔煉完畢后倒空爐內(nèi)的鋼液，密封爐蓋使其緩冷。
（3）熔化期爐料產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象對(duì)爐襯的使用壽命的影響最大。出現(xiàn)“架橋”時(shí)，爐料與鋼液脫離，鋼液溫度會(huì)過(guò)熱到很高的溫度，嚴(yán)重影響爐襯的使用壽命，在處理“架橋”現(xiàn)象時(shí)，過(guò)重的振動(dòng)、錘擊都會(huì)使?fàn)t襯遭到破壞。
注意爐料的搭配及時(shí)松料避免爐內(nèi)棚料，防止局部過(guò)熱以減輕對(duì)爐襯的局部劇烈浸蝕。
對(duì)嚴(yán)重粘砂、銹蝕的爐料應(yīng)清理干凈后才能人爐。先期應(yīng)加入塊度較小、銹蝕較輕的爐料，而對(duì)爐襯沖擊較大的大塊爐料應(yīng)在中后期預(yù)熱后緩慢加入，以減緩對(duì)爐襯的沖擊，特別是早期未完全燒結(jié)透的爐襯。
（4）由于廢鋼種類(lèi)較多，（諸如：生鐵塊、改性生鐵、渣鋼、渣鐵、內(nèi)部回收廢鋼鐵、外購(gòu)廢鋼鐵等。）爐料的體積和單重相差很大，加之廢鋼場(chǎng)地有限和生產(chǎn)節(jié)奏快。工人難以做到合理搭配，致使渣量波動(dòng)較大，溫度很不穩(wěn)定，故各工廠應(yīng)根據(jù)爐子的大小、廢鋼的實(shí)際情況與廢鋼堆放場(chǎng)地的實(shí)際，同時(shí)為防止裝入過(guò)多或過(guò)少造成渣量波動(dòng)大，來(lái)規(guī)范裝入制度：既廢鋼塊的塊度與單重。
（5）各種聚渣劑對(duì)爐襯使用壽命都會(huì)產(chǎn)生影響。
諸如高鈣質(zhì)、硅鈣質(zhì)聚渣劑在高溫的作用下會(huì)與爐襯材料發(fā)生反應(yīng)，嚴(yán)重地侵蝕爐襯基體。
（6）出鋼時(shí)，特別是鋼液不能一次出完，爐子卻不及時(shí)回位，爐溫不是處于保溫狀態(tài)而是處于高溫狀態(tài)下；使?fàn)t襯上半部一直處于高溫空燒和爐體下部處于局部電磁攪拌的情況下。將嚴(yán)重地、加速侵蝕爐襯。
（7）停止熔煉時(shí)，應(yīng)及時(shí)減少冷卻水流量，蓋上爐蓋．使?fàn)t襯緩慢降溫，減少對(duì)爐襯的熱沖擊，防止在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生裂紋。
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