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中频炉酸性炉衬的烧结工艺的重要性

发布时间:2017/7/27 10:50:51

对于炉衬的烧结,目的是使我们所加的石英砂干震料固化,并形成一个2-4CM的陶瓷表面,就是我们所说的烧结层,对于石英砂材料来讲就是方石英相,这一层陶瓷表面将直接接触铁水,它存在的目的就是为了防止铁水渗入炉衬和抵御加料作业时炉料对炉衬的冲击所造成的损害。

  1. 感温线的作用

  在进行烧结工作时,整体的温度控制非常重要,为了能清楚的了解炉内温度,我们事先会在底部,中部接2―3个测温点,根据检测的温度来进行我们的烧结工艺。

  2. 炉衬烧结首批炉料的加入

  进行烧结工艺前的首批炉料方面我们要优先考虑到它的材质的化学成分,因为我们的石英砂炉衬料的主要材料就是氧化硅,而从热动力学来分析,C和Si 在一定温度下需要一个平衡比率, 在铁液温度越高且含C量也高的情况下,铁水的Si含量需要就越大,因为我们在炉衬烧结过程中要有一个1580―1600度的保温时间段,其间如果铁液含C量高而Si量没有达到所需的平衡比率时,这时铁水将会加速从炉衬中汲取硅来平衡这一比率,造成炉衬过早侵蚀变薄,影响其使用寿命。还有就是如果我们的 首批烘炉料其中的C、 Si含量都偏低的时候在较高的温度下会导致氧化铁和氧化锰数量的增加,这些氧化物会与我们的炉衬表面的二氧化硅反应形成铁硅酸盐和锰硅酸盐,而这两种物质的熔点都在1350℃以下,而同样使我们的炉衬过早变薄降低了使用寿命。

  考虑到以上两点再一个就是要考虑到所加烘炉料的密度问题,我们的电炉整个熔化过程是电能通过线圈转变成磁场能,然后磁场在和金属炉料反应转变成电能,再由电能到热能的一个转化,由于烘炉时坩埚为金属模坩埚,如果炉内部加料空间宽松,坩埚局部对磁场会过度反应,造成受热过快,而产生变形向内凸起(部分也和坩埚模具厚度由关系),而这个时候往往炉衬石英砂还未烧结固化,耐火材料就会填充到模具变形的空间,造成了炉衬料的密度降低,影响其使用寿命。

  正确的首批炉料的加料方式我们可根据炉子状况,先在炉膛内加入三分之一的较为小块干净的铸铁回炉料,因为底部为最先熔化出铁水的地方,回炉料可以保证C、Si的平衡比率,然后再加入三分之二的生铁块,并在其中加入一定量的硅铁合金。加入生铁是因为生铁形状规则,可提高加料密度。而生铁中含碳量比较高可用来补充在高温烧结时铁水中的碳烧损,加入部分硅铁的作用则是用来保证铁水中的C和Si平衡比率。


  3. 烧结工艺温度控制

  整个烧结工艺温度控制也是关键,首先我们以每小时80到90度速度来缓慢升温,达到1100左右进行保温两个小时,其目的一是为了完全蒸发掉炉衬料中的水分,保证炉料的干燥,二则是让松散的石英砂表层部分在保温过程中形成固体形态的磷石英(形成温度:870℃),因为坩埚模具会在1300度时熔化掉对石英砂炉衬失去保护作用,固态的磷石英则起到固化石英砂的作用,而这个部分磷石英则会在铁水温度升高的同时渐渐变成我们所需要的烧结层。第一次保温完毕后可以拆掉感温线来进行缓慢熔化,熔化时可以用回炉料来加,但还是应该选择较小块和干净的料。整个熔化过程要把握好功率的控制,即要保证炉内烘炉料的溶解,还要减小炉内的铁液的流动性,以防止铁液对炉衬过度的冲刷,而过早使炉衬变薄。在熔化过程中加料要及时,不要出现半炉铁水在熔化的现象。把炉内熔满然后把铁液温度缓慢升至1580℃后要进行保温2个小时以上,这个时期的保温关键性在于让炉衬石英砂表面转变成一定厚度的方石英(烧结层),方石英的形成温度要在1470摄氏度以上,所以为了让烧结层有一定的强度和厚度保持1580摄氏度的铁液温度和两个小时的保温很重要。在烧结过程中还应尽量让铁液液面尽可能高,这样做的目的是为了使炉口位置的石英砂强度提高,减小在正常使用过程中炉料对炉口位置的破坏性。整个烧结过程完成后的炉衬应该避免过早冷炉现象,最少在连续使用4―5炉之后再冷炉,这样可以起到一个稳定炉衬烧结的作用,避免在冷炉的时候出现较大裂纹,可更好的延长炉衬寿命。


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