无芯炉“大象脚”现象
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1某电厂600MW 亚临界四角切圆燃煤锅炉简介某电厂600MW 锅炉为亚临界压力中间一次再热控制循环炉,单炉膛∏型露天布置,四角切向燃烧,全钢架悬吊结构,固态排渣。
炉膛宽19558mm ,深16940.5mm ,炉顶标高73200mm ,炉膛上部布置了分隔屏、后屏及屏式再热器,前墙及两侧墙前部均设有墙式辐射再热器。
水平烟道深度为8548mm ,由水冷壁延伸部分和后烟井延伸部分组成,内部布置有屏式再热器、末级再热器和末级过热器。
屏式再热器位于炉膛折焰角上方,级再热器位于折烟角水平烟道内。
锅炉设置蒸汽吹灰器,整个吹灰系统分锅炉本体受热面吹灰和预热器吹灰两部分。
锅炉本体部分有80只炉膛吹灰器布置,50只长伸缩式吹灰器布置在炉膛上部和对流烟道区域。
本体部分吹灰蒸汽由分隔屏出口集箱接出,蒸汽温度为441℃,压力为18.22MPa (表),经过减压阀后进入各吹灰器。
图1吹灰系统图2存在问题自机组2010年投产以来,锅炉前水平烟道积灰严重,运行中常出现垮灰,尤其是低负荷时段,垮灰严重,影响到锅炉燃烧稳定。
曾发生过因锅炉水平烟道大量垮灰造成锅炉灭火事故。
通过运行过程600MW 四角切圆燃煤锅炉折焰角垮灰原因分析及应对措施许大伟大唐贵州发耳发电有限公司贵州贵阳550003摘要:某电厂600MW 锅炉运行中经常发生折焰角垮灰严重,严重影响锅炉安全运行,针对这一情况,通过锅炉吹灰系统优化运行,加强吹灰,垮灰现象得到了一定改善,但是带来了受热面吹损加剧的问题。
通过对锅炉垮灰深入进行原因分析,并采取措施,有效解决了折焰角积灰及炉膛垮灰问题。
该问题的解决,对于其他燃煤锅炉解决类似问题具有一定的指导作用。
关键词:折焰角;垮灰;受热面;吹损;声波吹灰器体的优劣性,从而对遗传算法结果造成了一定的影响,所以结果质量的一个关键因素是目标函数的设计。
在系统参数整定过程中,需要根据性能指标的不同来选择。
在不同的生产过程对系统指标要求不同,而这些指标又是用于评价PID 参数的好坏,所以非常重要。
中频无芯感应炉的应用及注意事项荆 霞(山东新查庄矿业有限责任公司,山东,肥城 271612)摘 要 该文简要介绍了G W-0.25型中频无芯感应炉的原理及使用中的注意事项,了解和掌握这些基础知识,对操作和维修人员在工作中有一定的帮助,可以减少人为的事故,节约电能,提高生产效率。
关键词 感应炉 中频电源 使用注意事项 降低电耗中图分类号TF748.42+2 文献标识码 C 中频无芯感应炉以可控硅变频装置为电源,主要用于熔炼钢、铸铁和有色金属等。
它具有起熔方便、效率高、频率可自动跟踪、设备简洁等优点,在使用过程中,必须正确使用和维护,否则将会影响设备的正常使用,还可能引起安全事故。
1 中频无芯感应炉的基本结构熔炼炉主要由炉体(炉壳、感应线圈、炉衬、固定炉架等)、倒炉装置、水冷电缆、水循环系统、KG PS可控硅中频电源、机械倾炉系统组成。
中频电源装置主要由电源、调节器、移相控制、保护电路、相序自适应电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。
2 基本原理电网输送给整流变压器电能源后,由整流变压器调整至所需电压供给中频电源。
中频电源先将50H z 的交流电通过由可控硅管组成的桥式整流系统后变为直流电源,直流电源再经过逆变系统输出中频炉所需变频电源,中频电源输出的变频电源经过电容器、铜母排、水冷电缆送往中频炉感应器,感应器将它转换成交变磁场,使得坩埚内金属产生涡流,发热融化。
3 中频无芯感应炉的使用注意事项(1)操作人员和维修人员必须每天对电炉各个部件认真检查,关注中频电源仪表数据,发现问题及时处理。
检查各导电系统的连接部分是否接触良好,特别是水冷电缆与感应线圈连接处的螺栓是否紧固,如果松动,会使水冷电缆与感应线圈处产生涡流,造成电缆局部发热,烧坏配件。
感应线圈如果损坏后不能使用3收稿日期:2009-05-11作者简介:荆霞(1976-),女,山东肥城人,1996年毕业于江西第一工业学校机电专业,现为山东新查庄矿业有限责任公司机修厂助理工程师。
无芯炉炉衬侵蚀的一种普遍现象--“大象脚”现象作者:Mr. David C. Williams, Dr. Ying H. Ko---Allied Mineral Products, Inc.简介“大象脚”侵蚀是无芯感应电炉下部,斜面部分和炉底石英砂炉衬的一种快速侵蚀现象。
这种现象一般在无芯炉用于熔化球铁时发生,但有时也发生于灰铁和玛铁的熔化。
这种不寻常的侵蚀导致下部炉衬侵蚀后状似大象脚。
非常不幸的是这种侵蚀发生在感应线圈之内,因此如果炉衬材料为金属所渗入,过热将加快材料的被侵蚀速度。
考虑到这一问题发生位置,在安装过程中松散层材料的加入厚度需要认真的控制。
但是当模具已经安放在炉内,站在炉子上是很难控制加入松散层材料的厚度。
这种侵蚀同时也涉及到首批加入的炉料与石英砂炉衬之间的化学反应;模具斜面部分的设计;炉内低铁水液面时的过热;与炉衬结构有关的温度梯度。
这篇文章的目的就是深入分析这一现象产生的原因以及为铸造厂推荐一些补救的方法。
通过图一可以看到“大象脚”侵蚀是炉体下部、斜面部分和炉底部分的耐火材料被侵蚀掉,而不幸的是当这一现象发生时,其余部分的炉衬材料并未受到很多的侵蚀。
而大多数耐火材料制造商推荐使用石英砂的无芯炉炉衬应在整体厚度被侵蚀掉33%或局部侵蚀50%时拆除炉衬。
图一、无芯感应电炉中的“大象脚”侵蚀产生“大象脚”侵蚀的原因当分析这一现象产生的原因时,我们必须从具体情况中去考察,我们发现以下几条因素将对这种侵蚀产生影响:工作炉衬的安装;炉衬的烧结;石英砂炉衬材料与首批炉料的化学反应;模具斜面部分的设计;低铁水液面时的过热;(包括加料过程中的搭棚现象)下部炉墙和炉底的温度梯度;钻铁和局部金属渗入;有色合金的加入。
工作炉衬的安装当我们考虑无芯炉炉衬干振料的安装时,最基本的控制松散层的加入厚度。
这是因为炉墙第一层耐火材料的安装非常困难,当我们把模具放置在已经打结完成的炉底并加入石英砂,确认松散层耐火材料的加入厚度为4英寸(100mm)是非常困难的。
无芯感应电炉(矿热炉)炉衬失效的形式及原因分析耐火材料作为感应炉的结构材料及元部件材料,单位消耗在很大程度上与经营管理状况有关系。
吨钢产量所消耗的耐火材料的质量称耐火材料综合消耗指标,它是衡量一个国家的工业水平,尤其是耐火材料质量的重要指标。
一般来说,质量好的耐火材料在炉窑上使用的效果好,寿命长,但使用条件不能忽视,如同一种耐火材料在同一热工设备上使用,由于使用条件改变,往往使用结果差别很大。
因此,为充分满足国内金属熔炼生产需要,有必要进一步研究炉衬的失效形式,分析炉衬的使用条件及寿命的影响因素,探讨提高炉衬使用寿命的有效措施。
无心感应电炉炉衬通常采用不定型耐火材料整体施工,炉衬结构是在紧靠线圈的一侧涂抹一层有一定锥度的线圈浆料,接下来是报警网,在报瞥网内再铺—层云母纸,最后是干式捣打工作炉衬。
过热过热是指炉衬使用在过高的熔化温度下,足以熔合或熔化耐火材料的结合剂,分不清炉衬的颗粒形状,如图1所示。
图 1 炉内金属液过热示意图过热的现象:耐火材料呈现玻璃状,一般发生在炉体下部。
炉衬过热时,炉衬的粒形和颗粒的边缘通常是分不清楚的。
炉衬一旦过热,将经不起热冲击,再起熔也不会成功,过热后的耐火材料如图2所示。
图2 过热后的耐火材料表1 渣样的能谱定量分析结果过热会导致过热区域耐火材料严重侵蚀,炉衬烧结层产生不均匀的玻璃体,抗热冲击(热冲击是温度变化或者温度梯度对炉衬产生的应力。
当应力超过耐火材料的强度时,将使炉衬产生裂纹或者使原有裂纹扩张)的性能降低,没有足够的可逆膨胀,产生的裂纹无法弥合。
表1是对现场渣样进行的能谱定量分析结果的实例。
从表1可以看出,渣样中含28.68%SiO2,18.78%P2O5,84%K2O,28.79%CaO,其中P2O5来自脱氧剂,SiO2、K2O、CaO不能找到明确的来源,但是根据电化学原理,几乎所有的电解质的化学电位差在温度升高时,都有大的变化趋势,因此在温度升高时,SiO2、P2O5、K2O、CaO等氧化物的电解质与Al2O3,之间的电位差因温度的升高都有变大的趋势,因而反应也会加剧。
中频无芯感应电炉控制电路的原理及常见故障处理作者:谢庆军中频电源我单位原来炼钢用的中频电源是由黑龙江矿业学院与铁岭电子设备厂生产制造的,其主电路均是由三项工频电经三项全控桥整流送具有电容补偿型逆变器工作。
其方框图如下:整流逆变负载整流触发逆变触发电流检测电压检测附图一系统原理图这里略。
其装置整流输出电压与工频输入电压之间的关系Ud=2.34Vcosα式中Ud为整流输出电压,V为交流相电压。
直流与中频输出之间的电压关系为:VH=Ud/0.9co s∮式中VH为中频输出电压的防君根值,cos∮为逆变器功率因数。
整流工作原理:以控制角α=00即可控硅在自然换向点分析,共阳极的正电压波形画在横坐标的上方,共阴极的整流电压波形画在横坐标的下方。
附图二对于共阳极可控硅而言,那一项阳极电位高则那一项的元件导通,对于共阴极可控硅而言那一项的阴极电位低则那一项的可控硅导通,可见全控桥整流电路各项导通情况如下:在①段期间(ωt1~ωt2)内a相电位较高b相电位较低,在ωt1触发共阳极组a相可控硅scr1,同时触发b相共阴极组的可控硅scr6,于是scr1、scr6导通,这时电流由a 相出发经scr1流向负载(这里是逆变器)再由负载经scr6流回电源b相,变压器a、b两相导电,a相电流为正,b相电流为负。
经过600进入②段(ωt2~ωt3)期间,a相电位仍然高scr1继续导通,但此时c相电位较低,在经过自然换向点②时scr2被触发导通,scr6因scr2导通将c相的地电位引到它的阳极承受反向电压而关断,scr6与scr2换流,这时电流从a相流出经scr1→负载→scr2流回电源c相,变压器a、c两相得电,a相电流为正,c相电流为负。
在经过60°进入③段(ωt3~ωt4)期间,这时b相电位较高,经过自然换向点③时scr3触发导通,因scr3导通将b相的高电位引到scr1的阳极使它承受反向电压而关断。
Scr1与scr3换流,电流由a相换到b相,c相电位仍较低scr2继续导通,这时电流由b 相出发经scr3流向负载(这里是逆变器)再由负载经scr2流回电源c相,变压器b、c两相导电,b相电流为正,c相电流为负,以此类推,每段期间只有两只可控硅同时导通,每个可控硅导电120°,每隔60°可控硅换流。
新型干法窑常见工艺故障原因分析及应对措施一、窑内形成厚结皮或后结圈(一)现象:1、窑尾负压升高。
当窑皮长厚或形成后结圈时,窑内通风断面减小,风速高,阻力大,致使窑尾负压升高。
2、窑内通风不畅,窑前返正压,窑前煤加不进去。
由于火焰后部结圈,通风断面缩小,影响窑内通风,窑前成正压状态,因窑内通风不畅不能满足正常用煤量所需要的氧气,迫使窑前减煤(不减煤,就会造成煤粉不完全燃烧,温度更低)。
3、回转窑电流高。
当窑皮长厚或后结圈时,一方面窑本体加重;另一方面,圈后的物料填充率增大以上两个原因导致回转窑的电流升高。
4、窑尾温度降低。
因火焰伸不进去,煤加不进去,势必导致尾温降低。
5、出窑熟料减少。
因有一部分物料粘附在窑皮上,一部分滞留在圈后,与正常生产的入窑生料量和出窑熟料量不成正比。
(二)原因:1、生料的液相成分高。
熟料矿物中要有一定的液相成分。
如Al2O3、Fe2O3、硫、碱、以及一些微量元素。
当液相量过高时,一方面共熔点温度降低,液相早出现;另一方面液相量大,液相粘度增大(尤其是Al2O3高时) , 就会使窑皮加厚加长,若不及时处理就会形成后结圈。
2、煤质差,煤灰分高。
煤质差,一方面煤粉燃烧速度慢,火焰长,导致窑皮长; 另一方面,煤灰分高,有害的液相成分高,造成物料的粘结,窑皮加厚。
3、煤粉不完全燃烧。
窑前的煤粉必须完全燃烧,若出现不完全燃烧现象,窑内就会出现还原气氛,还原气氛会使三价铁还原二价铁,液相粘度增大,窑皮加厚。
4、喷煤管的火焰长而不集中。
火焰长,窑皮就长,窑皮过长就为结圈奠定了基础;一旦生料成分发生变化或操作不当,就会形成后结圈。
(三)应对措施:一旦如前述异常现象出现时,我们就可以判断有形成长厚窑皮或后结圈的可能,有针对性地采取相应的措施,就会转危为安。
具体措施如下:1、调整生料成分。
根据化验室提供的生、熟料全分析结果, 若液相成分或有害成分高,应通知化验室及时调整生料指标,尤其是要提高硅酸率的指标。
【坛友分享】关于无芯感应炉和感应加热炉线圈胶泥的作用和应用在本论坛上看到有些坛友对于感应炉线圈打火和线圈胶泥的作用和应用等知识的询问,为此我藉此将我的一些经验与大家分享一下。
感应炉线圈胶泥我最早接触是在97年去美国学习时见到我们当时35吨的的大炉体维护时涂抹一种叫做Grout的水泥开始的,在这之前我们一直是用云母片石棉布之类的作为电炉线圈与炉衬材料的绝热和绝缘材料,当时就请教了美国同事说这个Grout对线圈起到绝缘作用,因为我们的炉体特别大在线圈胶泥外侧还砌了一层薄进行双层保护感应线圈。
到了后期干了耐火材料技术了以后,我们目前常用的线圈胶泥一般都是用刚玉或者氧化铝矾土基作为骨料辅以高温水泥作为结合剂的产品。
高纯氧化铝的耐火材料,本身具有其很好的绝缘性能和高的耐火度,因此好的线圈胶泥具有:1)良好的绝缘性能---因为中频炉线圈设计线圈匝间有一定间隙,目前最好的填充匝间就是这种材料了,我们曾近用摇表10000伏耐压状态下1英才厚度的线圈胶泥样块,其绝缘电阻式很高的。
2)很高的耐火度---一般这种高氧化铝基的线圈胶泥的耐火度能够达到1760C,因此在我们熔化铸铁1530-1580C和熔化铸钢1650-1720C这些范围里,线圈胶泥足以抵挡金属液的渗透到线圈胶泥,而使得感应线圈得到保护的功能。
这里有一款圣戈班的一款最经典的CA340线圈胶泥的一些技术指标,可以供给位参考一下:化学成分%Al2O3 91.7SiO2 1.0其他 7.3物理性能晶粒尺寸 20F干燥密度 2.88 g/cm3最高使用温度 1760C线圈胶泥的应用(使用):有的线圈胶泥比如CA340既可以镘抹在感应线圈上,也可以通过制作模具用浇注的方式在线圈的内测更具设计要求浇注成一定的厚度的绝缘绝热保护层,后面一种方式一般在电炉制造商家里常常采取这样方法。
最近时日我们就浇注了一个50吨的无芯感应电炉。
另外,我有个客户用线圈胶泥去修补感应电炉的炉嘴,据说这种修补后的炉嘴还比较耐用。
矿热炉发生电极事故的原因大全(附电极事故图)2020.1.4电极事故是使用矿热炉冶炼的铁合金、电石企业常见的事故,对电极事故的原因分析判断准确,可以采取有针对性的预防措施,减少电极事故的发生,但由于分析电极事故受电极糊供货厂家和电极糊使用厂家多重因素的干扰,要想准确判定电极事故的原因需要双方均认可的客观证据,而电极的断面就是一个很好的客观证据,所以对电极断面的分析有着重要的意义。
电极糊偏析,产生骨料和粉料分层1、断面状态:电极的断面有明显的颗粒分层偏析现象。
根据电极焙烧辐射热源的大小断面呈现出两种情况,一是沿电极外环颗粒料堆积,二是电极中间颗粒料堆积。
不同烧结方式造成不同堆积示意图2、其它现象:电极糊的流动系数大于2.0,延展率大于40。
3、原因分析:电极糊流行性过好产生了颗粒偏析,骨料较多部分电极的局部强度偏低,易受外力折断,粉料较多部分易受电极自身的内应力激断。
出现骨料两种不同堆集的原因是不同的烧结方式造成的,见下图1颗粒偏析断面电极筒筋片过多、过长,常见于新开炉1、断面状态:断面沿筋片分瓣开花。
2、其它现象:电极糊化验指标均无异常,开炉后掉瓣、分叉、掉头现象比较多。
3、原因分析:对于新开炉这种情况一般都是电极筒筋片上的问题,过多、过密、过长的筋片都会造成电极糊被分隔成过多的小块,电极整体强度变低,另外筋片上的开孔方式不对或者开孔太小也会出现电极掉块开裂现象。
4、断面图筋片过长断面电极糊没有流动性或流动性过低,判断依据是电极糊塑性值低于5%1、断面状态:断面有明显的空洞,隐约可见电极糊的形状。
2、其他现象:电极糊的流动系数低于1.0,塑性值低于2.0。
3、原因分析:电极糊的流动性系数不好,不能充满电极筒的所有空间,形成了空洞、悬糊现象,降低了电极的整体强度。
4、断面图:电极糊流动性差断面糊柱上层熔化1、断面状态:断面疏松、有空洞,局部断面平整。
2、其它现象:经观察糊柱上层熔化成糊状,断电极时间前推至此处加糊时间有过停炉操作。
无芯炉炉衬侵蚀的一种普遍现象--“大象脚”现象作者:Mr. David C. Williams, Dr. Ying H. KoAllied Mineral Products, Inc.摘要:“大象脚”是熔化球铁用的无芯感应电炉炉衬经常发生的一种炉衬侵蚀现象,在熔化玛铁和灰铁的炉衬上也有发生。
主要表现是炉衬的下部和底部比较快地出现局部侵蚀,侵蚀后的炉衬状似大象脚,因此得名。
本文主要介绍炉衬出现“大象脚”的原因和解决的方法。
简介“大象脚“侵蚀是无芯感应电炉下部,斜面部分和炉底石英砂炉衬的一种快速侵蚀现象。
这种现象一般在无芯炉用于熔化球铁时发生,但有时也发生于灰铁和玛铁的熔化。
这种不寻常的侵蚀导致下部炉衬象大象脚。
非常不幸的是这种侵蚀发生在感应线圈之内,因此如果炉衬材料为金属所浸润,过热将加快材料的被侵蚀速度。
考虑到这一问题时,在安装过程中松散层材料的加入厚度需要认真的控制。
但是当模具已经安放在炉内,站在炉子上是很难控制加入松散层材料的厚度。
这种侵蚀同时也涉及到首批加入的炉料与石英砂炉衬之间的化学反应;模具斜面部分的设计;炉内低铁水液面时的过热;与炉衬结构有关的热梯度。
这篇文章的目的就是深入分析这一现象产生的原因以及为铸造厂推荐一些补救的方法。
通过图一可以看到“大象脚”侵蚀是炉体下部、斜面部分和炉底部分的耐火材料被侵蚀掉,而不幸的是当这一现象发生时,其余部分的炉衬材料并未受到很多的侵蚀。
而大多数耐火材料制造商推荐使用石英砂的无芯炉炉衬应在整体厚度被侵蚀掉33%或局部侵蚀50%时拆除炉衬。
图一无芯感应电炉中的“大象脚”侵蚀产生大象脚侵蚀的原因当分析这一现象产生的原因时,我们必须从具体情况中去考察,我们发现以下几条因素将对这种侵蚀产生影响:工作炉衬的安装;炉衬的烧结;石英砂炉衬材料与首批炉料的化学反应;模具斜面部分的设计;低铁水液面时的过热;(包括加料过程中的搭棚现象)下部炉墙和炉底的热梯度;钻铁和局部金属浸润;有色合金的加入。
工作炉衬的安装当我们考虑无芯炉炉衬干振料的安装时,最基本的控制松散层的加入厚度。
这是因为炉墙第一层耐火材料的安装非常困难,当我们把模具放置在已经打结完成的炉底并加入石英砂,确认松散层耐火材料的加入厚度为4英寸(100mm)是非常困难的。
当我们把石英砂加入后,一般来讲下一步应该是除气,但对于这一层首先将材料刮平是非常重要的。
这将确保每一部位的材料厚度都是4英寸。
一些铸造厂将第一批材料的加入厚度降低为2-3英寸(50-75mm),事实证明这是有效的。
工作炉衬的烧结对炉衬烧结的目的是使干振料的表面形成一层陶瓷热面,对于石英砂材料来讲就是方石英相,这一层方石英相将直接接触熔融金属。
形成陶瓷热面的目的也是为了防止金属的浸润。
烧结工艺一般由耐火材料制造商推荐,烧结炉衬时需要使用放置在模具内的K型热电偶精确控制温度,仔细的选择首批炉料或起熔块,认真控制感应能量。
如果任何一个方面被忽略,首先受到影响的将是斜面部分和炉底。
炉衬与首批炉料的化学反应当熔化球铁时,石英砂炉衬与铁水中的碳的反应将加速,从热动力学角度分析,碳与二氧化硅在一定的温度下有一个平衡比率,如下图所示。
在球铁成份的铁水中碳与硅的比率远远偏离这一平衡比率。
因此球铁成份的铁水将炉衬中的二氧化硅还原为硅来平衡这一比率,这将形成大象脚现象。
无芯炉加入的炉料一般由回炉料、生铁、碳钢组成。
材料的加入顺序对于防止对斜面部位炉衬材料的早期化学侵蚀有明显的影响。
当首批加入的炉料为碳钢时,我们可以想象到最初熔化的金属的碳含量和硅含量是非常低的,这将导致氧化铁和氧化锰数量的增加,所有的这些氧化物将与炉底和斜面部位的石英砂炉衬反应:2FeO + SiO2→2FeOSiO2melting point: 2223︒F(1217︒C)2MnO + SiO2→2MnOSiO2 melting point: 2453︒F(1345︒C) 加料中的生铁一般扮演中性脚色。
对于灰铁成份的生铁由于其碳硅含量相对较高,对石英砂炉衬的侵蚀较小。
对于高碳低硅成份的球铁基生铁料,将需要更多的硅来平衡碳/硅比率。
这种成份的生铁也是球体所必须的。
当回炉料加入时,这种化学侵蚀的倾向将有所降低。
许多铸造厂向空炉内加入高碳、低硅成份的生铁,当这种情况发生时,最初得到的铁水碳量非常高,而硅含量非常低,这将加速局部耐火材料的侵蚀,特别是炉底和斜面部分。
为了避免这一情况的发生,应首先在炉底加入回炉料,再加入高碳成份的生铁或碳钢。
斜面部位的设计斜面部位的设计对于安装的影响很大,此处材料的密度将直接取决于这一部位的几何形状。
如果这一部位的角度很大,将使安装和对材料的除气工作非常难以进行。
如果使用BOSCH振动器进行安装工作,对斜面部位的打结会很困难。
如果使用内部振动模具的方法来安装材料,比如使用MARTIN振动器或高频振动器,我们也很难在这一部位得到理想的密度,这是因为在振动过程中,材料是依靠自身的重力作用紧实的,也就是说垂直方向上紧实。
因此我们希望斜面的角度越小越好。
如果材料安装密度不够理想,在烧结过程中陶瓷热面的形成将不足,因此易于在此部位发生侵蚀。
低铁水液面的过热在工频感应炉中,感应能量的穿透深度非常大,几乎覆盖整个电炉空间,因此对斜面部位的烧结非常有效,因此大象脚现象有时并不明显。
在中频或高频感应炉中,对炉衬的烧结作用并不因为增加投入功率而上升,这些电炉能够很快的将加入的铁料熔化,也允许铸造厂使用半炉熔化。
但是如果后续加入的炉料有所延误,比如搭棚现象的发生,或者炉内只有半炉铁水而并未降低投入功率,炉底的铁水温度将上升的非常高,实际上是过热了耐火材料,这一情况通常发生在炉底和斜面部位。
因此认真控制熔化过程,包括连续测温是非常重要的。
一般的来说,当电炉转入保温状态而并未降低功率时,将发生过热。
当铁水温度非常高、搅拌作用非常强时,侵蚀速度将被加速。
另外,加入清洁的炉料和认真操作将避免搭棚现象的产生。
下部炉墙和炉底的热梯度在所有的无芯炉中,由于水冷的作用将在耐火材料中产生一个热梯度。
在下图中我们可以对比氧化硅基线圈浆料和氧化铝基线圈浆料对热梯度的影响。
同时这一热梯度也将直接影响到耐火材料烧结的厚度。
同时这也将影响到铁水和渣对炉衬材料的浸润,如果使用氧化硅基线圈浆料,水冷作用降低,将加剧金属和渣对炉衬材料的浸润。
60 C Y C LE 200-500 C YC LE 1000 C YCLE当我们考虑石英砂炉衬在斜面部位的厚度时,由于材料厚度的不同,将加剧金属和渣对此部位的浸润。
为解决这一问题,非常必要认真研究斜面部位的热梯度,包括认真考虑此部位的背衬材料。
高铝浇注料具有很好的热传导能力,能够很好的将热量通过水冷系统带走。
如果对炉衬结构有任何的变动,在作出改变之前,非常必要向电炉制造商进行咨询。
金属渗透和局部金属浸润炉衬钻铁一般是由于炉衬材料的裂纹造成的。
而裂纹的形成一般是由于冷热冲击或加料过程中的机械冲击引起的。
当有铁存在于炉衬材料的横截面中,使用电炉时感应热量将加热这一部分金属引起周围耐火材料的浸润,由于热梯度原因,这种钻铁一般发生在斜面部分,这种热梯度的不同是由于材料厚度不同造成的,背衬材料的结构不同可在以下照片中看到。
在中频高功率感应电炉中,严重的金属浸润将导致石英砂炉衬的熔化,造成严重侵蚀,这种启动时钻铁可通过适当的冷却和冷启动工艺来减少。
有色金属炉料的影响有色金属对炉衬材料的影响变得非常普通,由于经常在铁中加入合金来提高其性能,比如镀锌铁,任何镀锌表层都含一层很薄的锌,其他镀层可能会含一层锡或其他成份,这些有色金属的熔点相对于铁非常低,当考虑到这些成份对炉衬的渗透作用时,它将完全穿透炉衬工作层,比如说相对于锌,它的熔点只是420C,汽化温度只有910度,在下图中可以发现锌在910C铁还未熔化时就以蒸汽形式穿透整个炉衬,通过以上横截面图我们可以看出锌由气体形式变为液体形式,当到达温度为420C的炉衬界面位置,一层固体锌将存在于与线圈浆料平行的炉衬材料内部。
由于这种穿透是在低温下发生,因此非常难以预防,对于斜面部分,由于材料厚度的增加冷却效果下降,这种穿透也将达到更大的深度,任何有色金属的穿透将最终造成炉衬钻铁,减小这种情况发生的最好方法是不使用含有有色合金的加入料。
补救措施1.严格执行适当的施工烧结工艺。
多年来的实践证明认真执行烧结工艺、增加安装密度将减少大象脚侵蚀现象的发生,耐火材料理想陶瓷热面的形成将会把金属浸润降低到最小程度。
2.加入炉料的质量和适当的加料顺序。
在熔化球铁时,为减小大象脚侵蚀现象的发生,必须注意加料的顺序,回炉料应该作为首批加入炉料来代替首先加入碳钢、高碳生铁或碳来减少这一部位的化学侵蚀。
这些材料应在得到半炉铁水时加入到炉内。
这将明显的减少侵蚀现象,相对熔化回炉料和碳钢,电炉的功率投入也相对有所降低。
当回炉料作为首批加入料时也不需要加入增碳剂。
另外熔化碳钢将产生氧化铁和氧化锰也将加速炉衬的侵蚀。
3.石英砂材料中氧化锆的添加。
近来的研究发现,在石英砂中加入氧化锆有利于防止大象脚现象的产生,氧化锆的加入有利于提高石英砂炉衬的不粘性,将使铁水与炉衬之间的反应降低到最小。
4.对于熔化模斜面部位的设计。
模具斜面部位的角度将影响炉衬材料的打结密度,特别是对于大炉子。
在此部位材料难于达到理想密度这一点已经被证实。
我们也曾改变斜面的角度,但成效不大。
为了易于这部分材料的安装,加大炉底的直径来减小斜面部位的倾斜角度,使材料更容易得到理想的密度。
5.修补为了延长炉衬寿命,有些铸造厂修补炉底。
他们将炉底和斜面侵蚀的部位进行清理,包括渣子和金属浸润部分。
得到一个干净的材料表面。
但这一切工作必须认真谨慎的进行,以防止整体炉衬的崩塌。
如果炉底需要修补首先修补炉底。
对炉底材料的打结需要高出所需高度25mm,然后刮到所需高度以得到一个坚实的材料表面,同时也减少粒度偏析。
把一个稍高于斜面部位的模具安放在已完成的炉底上,继续使用BOSCH振动器打结这一部位直至完成。
然后再执行一次与新炉衬相同的烧结工艺。
决定是否进行修补是需要衡量消耗材料的数量与能够延长的炉衬寿命是否可以获得经济效益。
总结大象脚侵蚀现象是可以减小的。
首先需要合理的材料安装和适当的烧结。
其次选择适当的加料顺序。
第三,选用加入氧化锆的炉衬材料以防止金属对石英砂的浸润。
为达到延长炉衬寿命,必要时进行局部修补。