铸铁感应电炉硅质炉衬的使用寿命分析.doc

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1、《铸铁感应电炉硅质炉衬的使用寿命分析》炉衬寿命评估方法和影响炉衬使用寿命的因素XMEI颜文非殷经星（西安机电研究所）摘要：对在铸造车间感应电炉中广泛应用的硅质（俗称石英砂）炉衬材料的使用寿命从下述各方面进行了分析讨论：炉衬寿命的评估方法，影响炉衬使用寿命的因素，硅质炉衬的损坏机理分析，提高硅质炉衬使用寿命的对策。受篇幅所限，本文将分成（一）、（二）两部分阐述。本篇（一）着重阐述炉衬寿命的评估方法，影响炉衬使用寿命的因素。下期（二）将从硅质炉的隼坏机理分析出发，着重叙述提高硅质炉衬使用寿命的对策。关键词：铸铁，感应电炉，硅质炉衬，石英砂，使用寿命；硅砂（又

2、称石英砂）属酸性炉衬材料。由于硅砂在自然界的资源丰富，价格低廉，它在600~800℃完成其膨胀变化后的体积变化相当小，热稳定性和抗熔液渗漏性能较好，其荷重软化温度接近它的耐火度，高温机械强度较高，适用于间歇熔炼作业等优点。因此，以它为基材的硅质干振料是目前感应电炉在铸铁、铸铜、甚至铸钢等熔炼作业中被最广泛应用的一种炉衬材料。但是由于使用条件的不同，其使用效果相差甚异；其使用寿命有高达400炉次以上的，也有仅几十炉次的。因此长久以来，感应电炉硅质炉衬的使用寿命始终是铸造车间讨论的课题。本文对硅质炉衬在铸铁感应电炉上的使用寿命进行综合分析，以期在提高炉衬使用

3、寿命，降低作业成本方面对读者有所裨益。一．炉衬寿命评估方法谈到炉衬的使用寿命，就涉及到炉衬使用寿命的评估方法。目前铸造行业中比较常用的炉衬寿命评估方法有如下三种：●炉衬的使用炉次数●吨铁炉衬平均消耗量●炉衬通铁量1，炉衬使用炉次数用炉衬使用炉次数作为评价炉衬使用寿命长短的方法是目前铸造车间中使用最普遍的一种炉衬评估方法。它比较直观，可以直接用作车间内的成本考核指标。但是由于它与炉子的作业制度（班次）、电炉的容量/功率大小及熔化铁液性质（浇注温度）等因素有关。因此，应该在相同或相似的作业条件下进行对照评估，得出的结果才会比较客观和合理，具有可比性。表1汇总

4、了目前我国铸造车间中比较典型的统计资料，供评估参考。表1电炉容量（t）电炉功率(kW)作业班次（班）熔炼品种平均使用寿命（炉次）10t工频电炉30002灰铁3005t工频电炉18002灰铁2503t工频电炉8002灰铁25015t中频电炉10001球铁1205t中频电炉40002灰铁2401t中频电炉10002球铁13092．吨铁炉衬平均消耗量这种按照熔化每吨铁液折合的炉衬平均消耗量的评估方法在钢铁、耐材行业中使用广泛，在铸造行业中也逐步被认可为一种比较科学的评估方法。它尤其适用于电炉的作业成本比较和编制采购预算计划等。图1是资料（1）提供的炉衬吨铁耐材

5、消耗量，它受到二个因素的影响：(1)熔液性质(2)电炉容量。图13．炉衬的通铁吨位的经验评估公式该炉衬寿命评估结果是在炉衬使用寿命周期内可预期达到的熔化铁液总吨位。适用于电炉的作业成本比较、生产计划和采购预算计划的编制辅助。该公式（2）的评估结果受二个因素影响：(1)电炉的作业制度(2)电炉的容量，详见下式（1）。N=K(GL2)1/3-------------------------------------------------（公式1）式中：N–熔化铁液总吨位(t)GL–炉子容量(kg)K–常数；每天冷料熔化一次，K=1.3~1.8每周冷料熔化一次

6、，K=2.8~4.6（每天作业6~7小时）每周冷料熔化一次，K=6.0~9.0（每天作业18小时以上）图2是回归出公式（1）的统计数据图表（2）。a)每周冷料熔化一次条件下b)每天冷料熔化一次条件下图2熔化总吨数与电炉容量之间的关系9应该指出，在使用条件相似的情况下，上述三种炉衬评估方式的结果是接近的，其区别是评估结果的表达不一。例如，将表1所列的条件按照公式（1）计算的结果可见图2上的标志点■。可见其回归点与图2基本吻合。二．二．影响炉衬使用寿命的因素综述影响炉衬使用寿命的因素主要有：1.电炉作业条件2.炉衬的筑炉和烘炉工艺3.炉衬材料的合理选择，现详

7、细分析如下。1．电炉作业条件对炉衬使用寿命产生影响的因素有（1）坩埚反应（2）炉渣反应（3）被熔铁液在高温下停留时间（4）电炉的作业制度。（1）坩埚反应对炉衬使用寿命影响在高温状态下，硅质炉衬和被熔化铁液将发生所谓的坩埚反应，即炉衬中的SiO2被铁液中的C所还原，如下式所示：SiO2+2C→Si+2CO由下图3--氧化硅沸腾分解相平衡图可以看出:铁液中的C含量愈高，Si含量愈低，则与铁液反应的氧化硅沸腾分解开始温度TK愈低。这意味着炉衬的蚀损将加剧。通常，球墨铸铁的C含量较灰铸铁高，Si含量较灰铸铁低，而球铁的浇注温度又比灰铸铁高；因此，采用硅质炉衬的球

8、铁熔炼炉的炉龄较灰铸铁低得多。这从上面图1可以得到证实。（2）炉渣反应对炉衬使用