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炼铁用无芯感应炉内衬耐火材料

时间:2018-05-18 17:37 来源:耐火砖厂家点击:

  当无芯感应炉熔炼铸铁(球铁、灰铁以及可锻铸铁)和有 色金属时,其内衬耐火材料一般选用石英砂或者锆英石质,或 者选用二者混合材料的干式打结料,以硼酸或者硼砂作为烧结剂。

  由图1看出,ZrO2加入硅质材料中,对其溶化温度降低 的影响非常有限,而且ZrO2 . SiO2在1677℃分解为ZrO2和SiO2,前者以微粒状态存在于玻璃相中,有利于提高其黏度和抗 蚀性能,同时提高材料的高温塑性,提高抗热震性,从而延长 使用寿命。

  氧化硅与氧化锆相平衡图

  由SiO2-B2O3 二元系相图(下图)可知,B2O3 的熔点 为450℃,SiO2-B203系最低共熔温度为327℃。当向SiO2中 补入不超过5%的B203时,SiO2-B2O3 混合料的熔化温度由 SiO2熔点(1723℃)下降到1480℃.该图还表明,以B2O3 作为石英质干式打结料的烧结剂时,在372℃就会出现液 相。

  氧化锆相图

  虽然B2O3 对SiO2熔化温度的影响极为明显,但由于石英玻 璃的黏度很大(见下图,在1730℃时约为2xl06Pa.s),而B2O3 本身亦为玻璃网络结构形成物,所以少量B2O3 加进SiO2材料中不会造成SiO2玻璃网络结构产生大的破坏而影响SiO2熔 体的黏度。这表明,硅质干式打结料采用B2O3 作烧结剂时,既 能使感应炉内衬工作表面在较低温度下烧结,又能保证在高温 使用时工作表面为一高黏滞层。这种工作表面能阻止金属熔体和熔渣的渗透、冲刷和侵蚀。

  氧化硅黏度与温度的关系

  硅质干式打结料中B2O3 的加入量,按图3-5估计,大约为 0.8% ~ 1.5% (当采用硼砂代替B2O3 时,其加入量为85% B2O3的量)。

  考虑硅质干式打结料在烧结剂(B2O3 或硼砂)的存在下, 烘烤、烧结过程中的SiO2晶型转化问题(参见图3-7),认为各 阶段升温速度不应超过50℃/h,并在晶型转化温度附近实施保温操作;在高温(1500 ~1550℃)阶段则应实施预烧结2~4h 以保证获得适宜的烧结层厚度。

  硅质干式打结内衬的损毁主要是SiO2同铁液中的[C]反应:

  对于球铁而言,式(3-1)反应自己焓为:

  反应平衡温度T=1467℃。这说明,当熔炼温度超过Te时,感应炉内衬中的SiO2会被[C]还原,导致内衬变质、损毁。相反,当熔炼温度低于Te时,炉料中混入的Si和铁液中[Si]则会与O2反应:

  生成的Si02在熔炼时被吸附到内衬工作表面形成炉瘤,使 内衬变厚。由于铁液中[C]、[Si]含量不同,反应平衡温度介 于 1470 1600℃ (T铸铁=1470℃,T灰铁=1540℃,T可锻铁=1580℃ ) 。

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