炉衬的打结:炉衬
酸性炉衬材料采用高纯微晶石英沙、粉、加入高温烧结剂和矿化剂混合而成的干捣料,因其采用专有的粒度分布设计,所以通过各种打结方法均可获得致密的不定形炉衬。其主要用于熔化、保温铸铁铸钢的无芯感应电炉的工作炉衬。因石英晶粒小(晶粒尺寸6μm-260μm),不采用传统工艺用的H3BO3,并由于矿化剂的作用,通过首炉烘炉烧结后α-磷石英转化率高,所以烘炉时间短,具有极好的体积稳定性,热震稳定性和较高的高温强度。在正常使用时背衬保持一定的松散层。
二、技术数据(化学成份不含烧结剂或矿化剂)
SiO2 ≥ 99% CaO+MgO ≤0.1% Fe2O3≤ 0.2%
材料密度:2.1g/cm3 最高使用温度:1700℃
打结质量好坏直接关系到烧结质量。打结时砂粒粒度分布均匀不会产生偏析,打结后的砂层致密度高,烧结后产生裂纹的几率下降,有利于提高感应炉炉衬使用寿命。
2.5.1干式打结炉衬(以2t中频无芯感应炉为例):线圈绝缘胶泥的应用:2t中频无芯感应炉的感应圈涂覆有绝缘胶泥层。与感应路通常使用的绝缘材料云母、玻璃丝布等相比,使用线圈绝缘胶泥有如下好处:第一,烘干后,厚度为8-15mm的线圈绝缘胶泥层具有良好的绝缘性能,完全可代替云母和玻璃丝布,充当线圈和炉衬之间的绝缘保护层;胶泥材料的导热系数较高,不必担心相对较厚的胶泥层会影响热面炉衬的三层结。第二,胶泥层位于线圈和保温层之间,正常情况下,环境温度很低(<300℃,偶尔有金属液接近其表面时胶泥层会释放出少量残余的水分,使绝缘电阻降低,系统提供早期报警。第三,利用胶泥本身高于1800℃的耐火度,当偶尔有金属液渗漏到其表面时,胶泥能给线圈提供一层保护屏障,当出现报警时,胶泥层可提供一定的事故处理时间。第四,对带有底顶出式的炉子而言,将胶泥制作成带有锥度的形状,避免了炉衬与线圈的摩擦,同时利用其强度对线圈进行固定,避免了线圈在使用和建、拆炉过程中的变形,延长了线圈的使用寿命。第五,线圈与胶泥层作为炉子的永火衬,虽一次性费用高,施工周期长,但其使用寿命可以与线圈相同,也可进行局部修补,因此就整体而言降低了筑炉成本。
干式打结炉衬前,首先在炉子线圈绝缘层内铺设一层石棉板和一层玻璃丝布,铺设时除手工平整压实各层材料外,还要用弹簧圈上下绷紧,捣固石英砂时,自上而下逐个移动弹簧圈,直至炉衬打结完毕。
2.5.2打结炉底:炉底厚约280mm,分四次填砂,人工打结时防止各处密度不均,烘烤与烧结后的炉衬不致密。因此,必须严格控制加料厚度,一般填砂厚度不大于100mm/每次,炉壁控制在60mm以内,多人分班操作,每班4-6人,每次打结30分钟换人,围绕炉子缓慢旋转换位,用力均匀,以免造成密度不均。
炉底打结达到所需高度时刮平,即可放置坩埚模。对此,应注意保证坩埚模与感应圈同心,上下调整垂直,模样尽量与所筑炉底紧密结合,调整周边间隙相等后用三个木楔卡紧,中间吊重物压上,避免炉壁打结时石英砂产生位移。
2.5.3打结炉壁:炉衬厚度为110-120mm,分批加入干式打结料,布料均匀,填料厚度不大于60 mm,打结15分钟(人工打结),直至与感应圈上缘平齐。在打结完后坩埚模不取出,烘干和烧结时起感应加热作用。
2.6烘烤与烧结规范:为获得炉衬的三层结构,烘烤和烧结工艺大致分为三个阶段:
2.6.1烘烤阶段:分别以25℃/h、50℃/h的速度将坩埚模加热至600℃,保温4h,目的是彻底排除炉衬中的水分。
2.6.2半烧结阶段:以50℃/h升温至900℃,保温3h,以100℃/h升温至1200℃,保温3h,必须控制升温速度,防止产生裂纹。
2.6.3完全烧结阶段:高温烧结时,坩埚的烧结结构是提高其使用寿命的基础。烧结温度不同,烧结层厚度不足,使用寿命明显降低。
2T中频炉在烘烤过程中加入了约950公斤铁料增强感应圈加热作用,随着烘烤与烧结的持续进行,通过低功率送电产生较为平稳的电磁力搅拌铁水,是炉衬上下受热均匀。严格控制石英砂三个相变区的温度,促进石英砂相变充分,提高了炉衬的首次烧结强度。