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中頻爐熔煉碳鋼 爐襯失效原因分析和對策(下)
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廠家：中頻爐熔煉碳鋼 爐襯失效原因分析和對策(下) 日期：：2020-02-03 瀏覽次數： 106
中頻爐爐襯材料的第二次試驗情況 3.2.1 試驗方案 ●針對首次試驗中出現的爐襯材料耐燒蝕不足 的情況，向供應商提出在原來材料基礎上，增加耐火 骨料組分。 ●如需要分兩次出鋼時，在第二次出鋼前控制 包內鋼液溫度不高于 1650℃，也不允許長時間（超過 10min）保溫等情況。 ●熔煉過程中出現卡料或出現下料過慢時及時 處理。 ●引入中期燒結工藝，在中頻爐開爐 20 爐次后進行一 次高溫燒結，使爐襯重新得到硬化層。 ●在 40～50 爐次時中修，把中頻爐爐襯中修工藝標準 化列入常規操作。 ●試驗預期壽命為 70 爐次。
2009 年 4 月進行了第二次試驗。在整個中頻爐開爐過 程中，有過 5 次較長時間的停爐，中頻爐爐膛未出現大裂 紋。在爐齡 25 爐次時，進行第二次燒結，燒結工藝是 在燒結溫度保溫 2h。在爐齡 42 爐次時，在爐襯中下 部出現較大的燒蝕區，進行第一次中修，中修工藝是 使用短坩鍋和爐襯材料修筑爐膛底部，經過短暫燒 結后正常開爐（圖 4）。在爐齡 69 爐次時，爐膛情況正 常（圖 5），使用短坩鍋進行第二次中修。在爐齡 79 爐 次時，因中頻爐設備原因停止試驗，爐膛良好。
本次試驗爐齡 79 爐次達到了預期壽命，說明試 驗方案合理，試驗成功。從試驗過程中觀察到：中期 燒結有效地減緩了爐襯的損耗速度，措施有效；兩次 中修均達到了預期目的，使用短坩鍋中修應對爐膛下部的較大燒蝕區效果良好，措施有效。
中頻電爐爐襯修筑和維護工藝標準化 根據兩次試驗的情況，我們編制了《鑄鋼中頻爐爐襯修筑和中修維護標準》，把中頻電爐爐襯中期燒結工藝、 中修工藝編入標準。 2009 年 9 月以后，我們對所選用的爐襯材料和 標準進行了后期驗證。到 2010 年 2 月，共修筑了 7 個爐襯，除一個爐襯因設備原因損壞，爐齡 43 爐次 外，其余的 6 個爐襯爐齡都達到了 70 爐次以上。修 訂后的《鑄鋼中頻爐爐襯修筑和中修維護標準》經過 實際生產驗證后于 2009 年 11 月在公司正式發布。
對中頻電爐爐襯損壞和維護的分析 根據 9 次試驗和長期的開爐觀察，我們對中頻電爐爐襯 在整個使用周期的損壞情況進行了歸納。 （1）初期：中頻電爐開爐 25 爐次以前是爐襯使用的初期 階段。燒結良好的爐襯具有良好的燒結硬化層。此階 段出現的問題主要是爐襯修筑或燒結質量達不到標 準導致。爐襯損耗主要是加料時爐料的機械沖擊和 鋼液沖刷。在開爐到 25 爐次左右，爐襯下部的硬化 層基本損耗完畢，鋼液沖刷會明顯加劇。 （2）中期：開爐 25～50 爐次是爐襯使用的中期階 段。在此階段爐襯的最初燒結硬化層已經損耗，鋼液 的沖刷和爐襯的崩裂是主要損壞原因。如在此期間 進行爐襯的中期燒結，重新燒結出新的硬化層將會 大大減緩爐襯的損耗。爐襯的大崩裂是此階段的最 危險因素，如果出現多處大的崩裂會直接導致爐襯 壽命結束，而且容易造成爐襯滲漏等安全問題。在此 階段爐襯的下部會出現較大燒蝕區（俗稱大象腿）。 （3）后期：開爐 50 爐次后。在出現了明顯的下部 燒蝕區（大象腿）后，如果不進行維護，爐襯壽命會很 快結束。后期維護主要是進行爐襯中修。中修有兩種 形式： ①使用爐嘴料進行下部燒蝕區修補：在燒蝕區清除爐渣、余鐵和灰塵后從需要修補的下沿起，將修 補用的爐襯材料小心地壓在爐襯上，用木錘打緊實， 與爐襯結合好，如此操作，直到補好全部中修區域。 將補好的爐襯表面修整平整、光潔，不要突出相鄰的 爐襯表面（圖 6），中修完畢后，用 600℃以下的低溫 將修補的材料緩慢烘干，烘干后首次加料采用人工加料方式，禁止用料斗加料。這樣修補可以延長爐齡 約9 爐次，適用于爐膛整體狀況較差，爐膛上部已經 燒損較大的情況。 ②使用短坩鍋修補：在爐膛下部放入短坩鍋，采 用爐嘴塑性材料把短坩鍋與爐底的接觸部分封堵 好，將爐襯材料加入短坩鍋與爐壁空隙中，按照修筑 爐襯方式修筑（圖 7）。第一爐手工加爐料。中修后第 一爐采用小功率（10%）烘爐 4h，然后用小于 30%的 功率進行熔化，在鋼液漫過所修新爐襯后，可以 60% 的功率進行熔化。在燒結溫度鋼液至少保溫 1.5h。新 修爐襯可以使用 20～25 爐次。此工藝適用于爐膛上 部損壞較小，無崩裂，只是下部燒蝕較大的情況。
總結 （1）爐襯材料選擇必須適應生產需要。燒結溫度 較高的材料往往也具有較好耐高溫性能但容易開 裂，采用這種材料在開爐初期爐襯的燒結層較好時 有較好的耐高溫和耐沖刷性能，但如果日常熔煉溫 度遠遠達不到爐襯燒結溫度，在使用一段時間后，一 旦原始的燒結層局部消耗完后，暴露出來的沒有燒 結良好的局部爐襯很容易受到嚴重損壞。而且，爐襯 裂紋傾向大對爐襯的維護是非常不利的。因此，熔煉 合金鋼等需要較高熔煉溫度的場合適用于采用較高 燒結溫度的爐襯材料，而日常熔煉溫度需求不高的 場合則不應該盲目追求高燒結溫度的爐襯材料。如 果開爐是間歇性的，必須要特別注意材料的裂紋傾 向不能大。 （2） 爐襯壽命要提高必須改變只重視筑爐和燒 結，不重視維護的做法。適宜的中期燒結、中修能夠 大幅度延長爐襯壽命。 （3）爐襯修筑和維護必須標準化，保證修筑和維 護的質量
2009 年 4 月進行了第二次試驗。在整個中頻爐開爐過 程中，有過 5 次較長時間的停爐，中頻爐爐膛未出現大裂 紋。在爐齡 25 爐次時，進行第二次燒結，燒結工藝是 在燒結溫度保溫 2h。在爐齡 42 爐次時，在爐襯中下 部出現較大的燒蝕區，進行第一次中修，中修工藝是 使用短坩鍋和爐襯材料修筑爐膛底部，經過短暫燒 結后正常開爐（圖 4）。在爐齡 69 爐次時，爐膛情況正 常（圖 5），使用短坩鍋進行第二次中修。在爐齡 79 爐 次時，因中頻爐設備原因停止試驗，爐膛良好。
本次試驗爐齡 79 爐次達到了預期壽命，說明試 驗方案合理，試驗成功。從試驗過程中觀察到：中期 燒結有效地減緩了爐襯的損耗速度，措施有效；兩次 中修均達到了預期目的，使用短坩鍋中修應對爐膛下部的較大燒蝕區效果良好，措施有效。
中頻電爐爐襯修筑和維護工藝標準化 根據兩次試驗的情況，我們編制了《鑄鋼中頻爐爐襯修筑和中修維護標準》，把中頻電爐爐襯中期燒結工藝、 中修工藝編入標準。 2009 年 9 月以后，我們對所選用的爐襯材料和 標準進行了后期驗證。到 2010 年 2 月，共修筑了 7 個爐襯，除一個爐襯因設備原因損壞，爐齡 43 爐次 外，其余的 6 個爐襯爐齡都達到了 70 爐次以上。修 訂后的《鑄鋼中頻爐爐襯修筑和中修維護標準》經過 實際生產驗證后于 2009 年 11 月在公司正式發布。
對中頻電爐爐襯損壞和維護的分析 根據 9 次試驗和長期的開爐觀察，我們對中頻電爐爐襯 在整個使用周期的損壞情況進行了歸納。 （1）初期：中頻電爐開爐 25 爐次以前是爐襯使用的初期 階段。燒結良好的爐襯具有良好的燒結硬化層。此階 段出現的問題主要是爐襯修筑或燒結質量達不到標 準導致。爐襯損耗主要是加料時爐料的機械沖擊和 鋼液沖刷。在開爐到 25 爐次左右，爐襯下部的硬化 層基本損耗完畢，鋼液沖刷會明顯加劇。 （2）中期：開爐 25～50 爐次是爐襯使用的中期階 段。在此階段爐襯的最初燒結硬化層已經損耗，鋼液 的沖刷和爐襯的崩裂是主要損壞原因。如在此期間 進行爐襯的中期燒結，重新燒結出新的硬化層將會 大大減緩爐襯的損耗。爐襯的大崩裂是此階段的最 危險因素，如果出現多處大的崩裂會直接導致爐襯 壽命結束，而且容易造成爐襯滲漏等安全問題。在此 階段爐襯的下部會出現較大燒蝕區（俗稱大象腿）。 （3）后期：開爐 50 爐次后。在出現了明顯的下部 燒蝕區（大象腿）后，如果不進行維護，爐襯壽命會很 快結束。后期維護主要是進行爐襯中修。中修有兩種 形式： ①使用爐嘴料進行下部燒蝕區修補：在燒蝕區清除爐渣、余鐵和灰塵后從需要修補的下沿起，將修 補用的爐襯材料小心地壓在爐襯上，用木錘打緊實， 與爐襯結合好，如此操作，直到補好全部中修區域。 將補好的爐襯表面修整平整、光潔，不要突出相鄰的 爐襯表面（圖 6），中修完畢后，用 600℃以下的低溫 將修補的材料緩慢烘干，烘干后首次加料采用人工加料方式，禁止用料斗加料。這樣修補可以延長爐齡 約9 爐次，適用于爐膛整體狀況較差，爐膛上部已經 燒損較大的情況。 ②使用短坩鍋修補：在爐膛下部放入短坩鍋，采 用爐嘴塑性材料把短坩鍋與爐底的接觸部分封堵 好，將爐襯材料加入短坩鍋與爐壁空隙中，按照修筑 爐襯方式修筑（圖 7）。第一爐手工加爐料。中修后第 一爐采用小功率（10%）烘爐 4h，然后用小于 30%的 功率進行熔化，在鋼液漫過所修新爐襯后，可以 60% 的功率進行熔化。在燒結溫度鋼液至少保溫 1.5h。新 修爐襯可以使用 20～25 爐次。此工藝適用于爐膛上 部損壞較小，無崩裂，只是下部燒蝕較大的情況。
總結 （1）爐襯材料選擇必須適應生產需要。燒結溫度 較高的材料往往也具有較好耐高溫性能但容易開 裂，采用這種材料在開爐初期爐襯的燒結層較好時 有較好的耐高溫和耐沖刷性能，但如果日常熔煉溫 度遠遠達不到爐襯燒結溫度，在使用一段時間后，一 旦原始的燒結層局部消耗完后，暴露出來的沒有燒 結良好的局部爐襯很容易受到嚴重損壞。而且，爐襯 裂紋傾向大對爐襯的維護是非常不利的。因此，熔煉 合金鋼等需要較高熔煉溫度的場合適用于采用較高 燒結溫度的爐襯材料，而日常熔煉溫度需求不高的 場合則不應該盲目追求高燒結溫度的爐襯材料。如 果開爐是間歇性的，必須要特別注意材料的裂紋傾 向不能大。 （2） 爐襯壽命要提高必須改變只重視筑爐和燒 結，不重視維護的做法。適宜的中期燒結、中修能夠 大幅度延長爐襯壽命。 （3）爐襯修筑和維護必須標準化，保證修筑和維 護的質量
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