浅谈如何提高中频炉炉龄.pdf

1 - 浅谈如何提高中频炉炉龄摘 要：本文介绍了中频炉采用碱性炉衬材料在熔炼生产中的应用技术，研究了中频炉与碱性炉衬材料之间的相关性文章着重阐述了提高中频炉龄的相关措施关键词：中频炉；碱性炉衬；炉龄提高提高中频炉炉龄， 减少扒炉衬从投入使用到更换新炉衬止，一个炉役期间所炼钢的总炉数 是衡量中频炉生产水平的一项综合性和性指标因此，炉龄的高低不仅代表着技术装备、工艺操作、生产管理等水平，也决定着中频炉的生产率、生产成本的高低本文着重以中频炉常用的镁质炉衬材料为例，谈谈如何提高镁质炉衬的使用寿命1、炉衬材质在电弧的作用下炉衬不同部位的内表温度可达到1500-1800℃，要求炉衬材料应有足够的耐火度和苛重软化点在炼钢过程中，炉渣、烟尘在高温下通过炉衬的孔隙向其内部渗透，使耐火材料熔损、 发生组织分层、引起剥落，这就要求炉衬材料厂应较强的抗渣性开启炉门、提升炉盖等会使炉衬用耐火材料的温度发生聚变而产生剥落、崩裂，使炉衬过早损坏，这就要求炉衬材料应有较好的抗热震性在电炉装料时，炉衬受冲击，倾动时受震动，沸腾时受金属、熔渣和气流的冲刷，这就要求炉衬材料应有足够的强度同时，还要求炉衬材料具有热导率小、电导率低，保证炉内钢液温度的恒定，节约能源，提高热效率。

由此可见，炉衬耐火材料的损坏机理，与耐火材料的化学成分、- 2 - 矿物结构、粒度、配比、炼钢工艺过程等复杂的因素有关镁质炉衬材料具有的 5 大特性较好地解决了上述问题镁质炉材料具有的5 大特性：⑴具有足够的耐火度和苛重软化点；⑵具有较强的抗渣性；⑶具有较好的抗热震性；⑷具有足够的强度；⑸具有较好热导率小，电导率低的特点镁质炉衬材料 （即常说的碱性炉衬材料） 是采用天然菱镁矿经高温煅烧、破粉碎、 在通过合理的粒度级配、添加适当的化学材料制备而得炉衬材料的质量、粒度、 配比等因素对炉衬的使用寿命影响很大因此要求镁砂的 MgO 含量必须大于 88% ，CaO含量必须小于 4% ，SiO2含量必须小于 4% ，耐火度必须大于1900℃，灼减必须小于0.6%通常冶炼普通钢采用重烧镁砂； 冶炼高锰钢等碱性钢种采用重烧镁砂、或重烧镁砂加中档镁砂、或重烧镁砂和高纯镁砂、也有直接采用中档镁砂或高纯镁砂的； 冶炼不锈钢则采用电熔镁砂 在实际使用过程中，大部分使用单位只是将购进的镁砂（重烧镁砂、中档镁砂、高纯镁砂或电熔镁砂，或二种、或二种以上的镁砂）简单进行级配，在加入 1.5%-2.5%的硼酸就打结炉衬进行使用。

这种做法直接导致炉衬在烧结过程中只能形成10-20mm 厚的烧结层，使镁砂颗粒加速产生热裂，使烧结层迸裂倾向加大，导致炉衬开裂而使炉衬报废，使镁质- 3 - 炉衬材料的使用寿命大打折扣粒度级配、临界颗粒的大小则依据炉子的大小、冶炼的钢种、使用环境、钢（铁）液中的有害元素的多少、供电系统所供电流的大小来决定的通常 2t 左右的炉子临界颗粒采用5mm 2、炉衬绝缘层的改进炉衬与感应圈之间的绝缘层、隔热层，一般用 5mm 石棉板来隔开感应圈和耐火坩埚， 以保证炉衬有良好的绝缘与隔热性能在烘烤烧结过程中，炉衬材料及化工材料中的水分很难排出，往往造成炉衬绝缘性能下降及烘炉时间延长 经研究与实践，采用在石棉板上钻 2-4mm的小孔，这样既能加快炉衬材料及化工材料中水分的及时排出，又能很好地固定散状炉衬材料采用石棉布来隔开感应圈和内火坩埚，这种做法既省时又省力，必须做到严密坚实 最好采用弹簧圈上下绷紧 炉体修砌时应留有足够的膨胀缝，一般膨胀缝的厚度为12-15mm 3、炉衬的打结这里讲的是干法打结炉衬， 炉衬打结质量好坏直接关系到烧结质量打结时砂粒分布均匀不会产生偏析，打结后的砂层致密度高（烧后耐压强度应达到12.5MPa） ，烧结后产生裂纹的机率下降，有利于提高炉衬的使用寿命。

由于炉衬打结的致密度不够，及易产生炉衬烧结不好、易酥松、易传铁穿炉、使镁砂颗粒加速产生热裂、使烧结层迸裂倾向加大，直至导致炉衬开裂而炉衬报废3.1 打结炉底- 4 - 在作好绝缘层、 隔热层后，将炉衬材料分批加入捣制为防止打结密度不均，烘烤与烧结后的炉料不致密必须严格控制加料厚度打结时用力一定要均匀，以免造成密度不均首次加入约炉底厚的25% 炉衬材料，捣实二次加入约炉底厚的33% 的炉衬材料，捣实三次加入约炉底厚的42% 的炉衬材料，捣实炉底捣实后将表面浮层料清除，保证厚度即可 （上述数据采自 KYPS —150感应电炉打结炉底的实际数据）也可根据炉子的大小及炉底的厚度分多次加料但布料一定要均匀，打结一定要致密炉底打结达到所需高度时刮平， 即可放置坩埚模准备打结炉壁3.2 打结炉壁放置坩埚模应注意保证坩埚模与感应圈同心，上下调整垂直， 坩埚模尽量与所筑炉底紧密结合，调整周边间隙相等后用定位块固定，中间吊重物压上，避免炉壁打结时炉衬材料产生位移炉壁厚度一般约为110-120mm ，分批加入打结料，布料一定要均匀，每次填料厚度不大于60mm 打结一定要致密捣实后用打炉钢钎检验，直到与感应圈上沿平齐。

（这里表述的是2 吨中频炉的炉壁厚度及每次填料厚度） 炉壁最上层材料加入3%-4% 的水玻璃捣好后准备修炉领和炉嘴这时用浇花用的喷雾器注满清水， 均匀地在炉底和炉壁喷上一层薄薄的水雾， 可促使炉衬材料与化工材料较好的结合，增强炉衬的表面强度 5 - 打结好炉底、 炉壁后，也可不取出坩埚模城烘干和烧结时坩埚模起感应加热作用3.3 打结炉领、炉嘴将炉衬材料沿炉壁捣实， 修出炉领和炉嘴， 用气针在上面所扎出气孔，以便烘干时排气为加强表面强度，可在上涂一层水玻璃炉领、炉嘴打结后， 可在炉膛内放置高度大于炉膛的炉料，准备烘烤与烧结炉衬4、炉衬的烘烤与烧结烘炉的主要目的是获得较为理想的烧结层，烧结层的好与坏直接影响到炉衬的使用寿命因此烘炉是延长炉龄的一个十分重要的环节炉衬的烘烤与烧结分为3 个阶段：烘烤阶段、半烧结阶段、完全烧结阶段炉衬的烘烤与烧结的总体要求是低温缓慢烘烤，高温满炉烧结烧结好的炉衬要求烧结层占炉衬总厚度的30% 4.1 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4.2 半烧结阶段以 50℃/h 升温至 900℃/h ，保温 3h；以 100℃/h 升温至 1200℃/h ，保温 3h。

须控制升温速度，防止产生裂纹4.3 完全烧结阶段- 6 - 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，烧结层的厚度也不同由于烧结层不足，其使用寿命明显降低烧结好的炉衬要求烧结层占炉衬总厚度的30% 除了按照上述工艺筑炉以外，还要保证熔炼过程中的正确操作在熔炼第一炉钢时，应使用干净无锈的回炉料，以减少熔渣缓慢加料，应料少批多，随熔随加并扒清炉渣；熔炼初期采用低功率熔炼；每天熔炼完毕后倒空炉内的钢液，密封炉盖使其缓冷5、优化炼钢工艺炼钢过程的工艺操作，对炉衬的使用寿命也影响很大为此，除改进炉衬材质、 修砌方法外， 在工艺操作上也应采取措施优化炼钢工艺5.1 优化炉料结构原材料是炼钢的基础， 其质量好坏除直接影响炼钢工艺和钢的质量外，还对炉龄有很大影响废钢、铁成分对炉衬的影响， 针对炉容量较小、 出钢量小且频繁，钢液的温度、化学成分波动大，尤其是钢液中的S、P、Si 等含量高的问题，在配料的过程中采取依S含量的高低搭配使用废钢、铁；为保证低硫钢的生产，使用内部回收的低S废钢、废钢中调锰铁、出钢过程中加脱硫剂等方法， 减少炉子脱 S压力，避免了高温脱硫造成的炉衬加快侵蚀提高炉渣碱度和渣中MgO 含量，降低渣中 FeO含量，有利降低炉- 7 - 渣对耐火材料的侵蚀。

因此，在使用造渣剂时应注重选择高氧化镁的材料，合理配置渣料结构，加快成渣速度，缩短冶炼时间，降低渣中的氧化铁含量提高氧化铁的含量及粘度， 既有利减少对炉衬的侵蚀， 有利于提高集渣效果5.2 规范装入制度由于废钢种类较多，（诸如：生铁块、改性生铁、渣钢、渣铁、内部回收废钢铁、外购废钢铁等等 ）炉料的体积和单重相差很大，加之废钢场地有限和生产节奏快工人难以做到合理搭配， 致使渣量波动较大，温度很不稳定， 故各工厂应根据炉子的大小、废钢的实际情况与废钢堆放场地的实际， 同时为防止装入过多或过少造成渣量波动大，来规范装入制度：既废钢块的块度与单重积极、认真开展温降工作资料显示耐火材料高温熔解、高温熔液渗透、 高温下气相挥发是炉衬损坏的主要原因 炼钢过程、终点温度过高将导致耐材损坏加快，特别是当终点温度在1700℃以上，每提高10℃炉衬耐材的侵蚀速率都会成倍增加因此，通过强化炉衬的打结密度、确保炉衬的烘烤与烧结、优化炉料的结构、炉口加盖、加快钢包烘烤、缩短冶炼时间等方面的工作，使平均出钢温度下降10℃，就将有利地提高炉衬的使用寿命6、规范用炉制度炉子使用过程中的各种工艺对炉衬的使用寿命也相当重要。

操作- 8 - 不当将严重影响炉衬的使用寿命尤其是新炉烧结层较薄， 因此新炉的使用工艺更为重要⑴新炉出水的第一炉应出50% 既加料熔化这样可以避免全部出水后加料导致炉衬聚冷出现裂纹等缺陷新炉应尽可能的连续熔炼，避免间断熔炼造成的聚冷聚热带来的裂纹⑵下料时严禁强烈冲击炉底和炉壁否则，会产生炉衬剥落、裂纹⑶严禁出现炉料：“架桥” 由于炉料出现“架桥” ，将导致炉衬出现局部高温甚至超过炉衬的耐火度，从而导致炉衬熔融而蚀损⑷严格控制熔炼的温度中频炉升温速度相当快因此，熔化温度太高，将导致炉衬过热而熔融蚀损⑸由于镁质耐火材料的特性在炉冷时炉衬会出现细小裂纹因此，冷炉启动时，应先低温烘炉，再进行融化，从而使裂纹先弥和，避免钢（铁）液渗入裂纹使裂纹进一步扩展⑹在使用过程中， 由于故障等原因需要长时间停炉，应将炉内的钢（铁）液倒空，避免钢（铁）水冷凝拉裂炉衬而使炉衬损坏；当无法到清钢（铁）水已冷凝，在无法判断炉衬是否完好时，为安全起见应拆炉6.7 、在停炉冷却时，为了避免炉衬聚冷，同时为避免炉衬在冷却过程中上下温差过大而产生裂纹，应盖炉盖使炉衬在冷却时上下均匀，从而保证炉衬的使用寿命 9 - 7、炉衬的维护中频炉炉龄受多种因素影响。

其中炉衬的维护是重要的环节之一科学有效的维护方法对提高炉龄起着至关重要的作用炉衬使用到了中后期就应及时修补 但许多厂家往往忽略了这一点修补炉衬的要点：⑴先将损坏部位的炉渣清理干净，将裂口扩大成 60O的缺口，用浓硼酸刷一下，再撒上少许干硼酸粉；然后将拌匀的炉衬材料（外加化工材料）添于该处，用木槌打紧，并将表面抹光⑵如炉底出现凹坑处的炉渣，将炉衬材料添人凹坑内， 其厚度比周围炉衬高出20—30mm ，用平锤打结紧实，打实后再刮掉多余的炉衬材料然后用比较平整的炉压上，再加其他炉料，用220V 电压送电修补因侵蚀而变薄的炉衬时，应先将已被钢液或炉渣渗入的烧结层剥掉，然后放入金属模， 再其周围空隙填入炉衬材料，打结后通电烘烤烧结8、结语⑴炉衬耐村质量提高是基础，炉衬的打结致密、优化炼钢系统、降低炼钢温度、及时补炉等是提高炉龄的关键⑵合理使用适当量的结合剂、粘结剂、添加剂也将提高炉衬的整体质量诅如： 在镁质炉衬材料中添加一定比例的高铝质材料，使其在高温作用下生成镁铝尖晶石相，也有利于提高炉衬的使用寿命⑶提高炉龄可以降低生产成本、 增加产量、降低工人的劳动强度同时也对生产、技术、管理起到带动和促进作用。