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行業(yè)新聞

無芯感應(yīng)電爐爐襯的主要失效形式

作者:創(chuàng)始人點(diǎn)擊:1 發(fā)布時(shí)間:2024-06-11

(1)熱應(yīng)力開裂

無芯感應(yīng)電爐爐襯的厚度較薄,一般為70~110mm,內(nèi)側(cè)與高溫金屬液接觸,外側(cè)緊貼水冷線圈,耐火材料兩側(cè)存在很大溫差。由于爐襯在使用過程中受到周期性的加熱、冷卻作用,引起體積的膨脹與收縮,在其內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的循環(huán)熱震沖擊。以上這些因素均易導(dǎo)致爐襯發(fā)生熱應(yīng)力開裂。筑爐時(shí)爐襯料的分層易產(chǎn)生橫向裂紋,爐襯經(jīng)受急劇的冷熱循環(huán)沖擊時(shí)則易產(chǎn)生縱向裂紋。

(2)侵蝕

無芯感應(yīng)電爐爐襯受到的侵蝕可分為金屬液侵蝕、熔渣侵蝕、電磁攪拌和過熱引起的機(jī)械侵蝕。

(a)金屬液侵蝕

堿性鎂砂爐襯對(duì)Fe、Mn、Ni的承受能力良好,而對(duì)C、Si的承受能力較弱,在高溫下金屬液中〔C〕、〔Si〕的活性增強(qiáng),與爐襯表面的MgO發(fā)生界面反應(yīng),使?fàn)t襯受損。例如:鎂砂爐襯熔煉高錳鋼時(shí),MgO與鋼液中的〔C〕

發(fā)生以下反應(yīng):MgO+[C](s)→Mg(g)+CO(g)

由于感應(yīng)電爐的電磁攪拌作用,反應(yīng)生成物易離開反應(yīng)區(qū)使反應(yīng)不斷進(jìn)行,從而加劇爐襯侵蝕。金屬液中的元素如Ti、B、Re等在高溫作用下均會(huì)與爐襯材料發(fā)生相互反應(yīng),使?fàn)t襯遭到侵蝕。

采用酸性硅砂爐襯熔煉時(shí),SiO2與金屬液中的〔C〕

發(fā)生以下反應(yīng):SiO2(s)+2[C](s)→[Si](s)+2CO(g)

對(duì)于球鐵熔煉,該反應(yīng)的平衡溫度為1467℃,灰鐵為1540℃,可鍛鑄鐵為1580℃。當(dāng)熔化溫度超過平衡溫度時(shí),爐襯中SiO2被C還原,爐襯變薄。

(b)熔渣侵蝕

由于爐料中存在鐵銹、回爐料不凈及金屬液高溫被氧化等因素,產(chǎn)生大量含FeO的爐渣。在熔煉過程中,熔渣由于受到電磁攪拌作用,其粘度明顯降低,在與爐襯表面接觸時(shí)被深深地吸附在爐襯的孔隙間。在高溫下,被吸附的熔渣中的氧化物FeO與酸性爐襯中的SiO2、中性爐襯中的Al2O3、堿性爐襯中的MgO等產(chǎn)生渣化反應(yīng)。這些反應(yīng)生成物的熔點(diǎn)較低(如FeO?SiO2的熔點(diǎn)僅1170℃),在高溫金屬液攪拌作用下極易熔化并很快離開反應(yīng)區(qū),侵入渣中。爐襯材料的堿度水平和爐渣組成的堿度差越大,爐襯就越容易被侵蝕。

(c)電磁攪拌和過熱引起的機(jī)械侵蝕

在與金屬液接觸的界面處,或混有金屬物的爐襯局部區(qū)域,或由于爐料“搭橋”引起金屬液過熱的爐襯局部區(qū)域,爐襯實(shí)際上已呈軟化狀態(tài)。金屬液在電磁攪拌力作用下,將會(huì)不斷地對(duì)軟化的爐襯界面進(jìn)行沖刷。

(3)剝落

剝落是爐襯材料以塊狀或片狀的形式從爐襯表層掉落下來的一種現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因有: (a)熱應(yīng)力:當(dāng)此熱應(yīng)力超過爐襯的耐沖擊強(qiáng)度和裂紋彌合能力時(shí),便產(chǎn)生裂紋。裂紋嚴(yán)重時(shí),材料將在裂紋交叉處發(fā)生剝落。 (b)機(jī)械損傷:其來源主要有:加裝料時(shí)大塊狀爐料的硬性撞擊,冷卻清渣時(shí)鏟子的機(jī)械沖擊以及處理爐料“架橋”現(xiàn)象時(shí)的錘擊振動(dòng)。 (c)金屬液沖刷與粘滯:金屬液在電磁攪拌作用下,粘度低、流動(dòng)性好,極易浸入爐襯中的微小孔洞和裂紋,致使?fàn)t襯顆粒結(jié)合松弛,在反復(fù)的熔煉過程中這些顆粒極易剝落。金屬液出爐后,粘滯在爐襯內(nèi)壁上的殘留金屬液出現(xiàn)凝固收縮,容易將其附著的部分從爐襯表面剝落下來。

(d)膨脹剝落:因不同的熱膨脹率所引起的爐襯剝落現(xiàn)象一般發(fā)生在爐襯燒結(jié)層被金屬液嚴(yán)重滲透的部位。在交替變化的冷熱循環(huán)中,被嚴(yán)重滲透部位的熱膨脹率與未被滲透部位的熱膨脹率差別很大,在兩者的界面處容易產(chǎn)生不規(guī)則應(yīng)力而造成剝落。

(4)滲透

滲透是指金屬液對(duì)爐襯孔洞、裂紋的浸入和填充,其形式主要有2種:一種是金屬液浸潤,即金屬液通過爐襯連續(xù)的孔隙滲入爐襯中,并沿垂直于爐襯表面的方向延伸;另一種是裂紋滲透,因金屬液浸透造成爐襯材料熱膨脹、力學(xué)性能改變等引起爐襯開裂,金屬液充填裂紋的縫隙。

(5)結(jié)渣

爐料中的雜質(zhì)和銹蝕物在金屬液中以懸浮的固態(tài)顆?;蛉墼旱蔚男问酱嬖凇R蚱鋵?duì)爐襯表面具有粘附性而在上面沉積,成為結(jié)渣基底。沒有上浮至金屬液液面而被結(jié)渣層粘住了的大的懸浮顆粒使結(jié)渣層進(jìn)一步加厚。

采用硅砂爐襯熔煉時(shí),如果熔化溫度較低,爐料中混入的Si及金屬液中的〔Si〕與O2

發(fā)生反應(yīng):[Si](s)+O2(g)→SiO2(s)

生成的SiO2在熔煉時(shí)被吸附到爐襯表面,形成爐瘤,使?fàn)t襯變厚。

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