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耐火材料行业知识

中频炉复合炉衬材料的综合经济效益

  摘要:TX—8型炉衬料是以氧化铝、氧化镁、氧化铬优化配伍组合的复合材料。它具有熔点高,抗侵蚀能力强的特点,特别对碱性、酸性熔渣均有很高的抗侵蚀性能。炉龄是一般中性铝矾土炉的5倍,节能环保,经济效益显著,可降低综合生产成本,是炉衬料更新换代的理想产品,值得借鉴。
  关键词: 感应电炉 TX—8型炉衬料 抗侵蚀 炉龄 经济效益1、炉衬料的使用环境与应具有特性
  我国是世界铸造大国,炉衬材料需求量在日益增长,对炉衬材料的要求越来越苛刻,炉衬材料的质量一直困扰广大用户的一大难题。要想获得质量高、寿命长的感应炉炉衬,首先要了解感应炉中炉衬耐火材料的工作环境。
  (1)为了提高炉子的电效率,炉衬厚度应尽量减薄,由于炉衬热面直接与高温金属溶液接触而背面受感应器冷却水的冷却,使得炉衬中存在着很大的温度梯度。
  (2)炉中金属液电磁搅拌能力强,对炉衬耐火材料产生强烈的机械损蚀。
  (3)周期作业的炉子完全倒空的操作很多,炉衬耐火材料反复受到极冷极热的损伤。
  根据以上工作条件,炉衬耐火材料必须具有以下特性:
  ①具有足够的耐火度和荷重软化温度。
  ②良好的热稳定性。
  ③不与熔化金属熔渣及熔化时所存在的成份等发生化学反应
    ④具有很高的高温机械强度,能承受金属液的静压力,搅拌力以及加料时的冲击力。
  ⑤为减少炉子的热损失,保证炉子安全运行炉衬材料应具有良好的隔热和绝缘性能。
  ⑥材料的施工性能好,填充密度高,烧结性能好,维修方便。
  ⑦节能环保,使用安全。
  2、炉衬材料的选择与配伍
  2.1材料的选择
  综上述对炉衬材料要求十分苛刻,炉衬材料的选择显得尤为重要。我公司最新研制出TX—8型炉衬料是以氧化铝、氧化镁、氧化铬组合配成的复合型耐火材料与镁铝尖晶石。这几种耐火材料具有很高的熔点及真密度。耐火材料主成分的熔点及真密度见表。
  2.2配伍后有很高的熔化温度
  氧化铬属中性特种耐火材料,氧化铬与其它氧化物在高温下极易生成铬酸盐或固熔体,而具有较高的熔化温度。氧化铬与氧化铝、氧化镁配伍的熔化温度见表2。
  氧化铬在高温下与氧化铝反应生成连续固熔体,与氧化镁生成铬镁尖晶石,而氧化镁和氧化铝同时存在时,可生成复合式镁铝铬尖晶石高温相。氧化镁、氧化铝、氧化铬三元系的熔融等温线如图1所示。
  氧化镁、氧化铝、氧化铬形成的固熔体,既能抗酸性,又能耐碱性溶渣侵蚀。这种捣打炉衬料则对酸性渣或碱性渣都适应,而且体积密度大,气孔率较低,所以抗渗透性很好,其高温强度大,具有抗高温熔体搅动,磨损的组织结构。它是一种大有前途的捣打炉衬材料。适应于熔炼温度在1680—1820℃的不锈钢,铬镍合金等合金材料。
  3、炉衬材料的使用状况与经济效益对比
  3.1 试验使用状况
  我们选择河南某公司,该公司技术设备较先进,检测手段齐全,铸件质量要求精度高,主要生产低碳合金钢,其中含锰、硅、铬、镍、钼等。出口美国、西班牙等国的火车及大型机械配件,出钢温度在1700℃以上,对炉衬材料要求相当苛刻。原用的某公司的中性炉料,炉龄只有十几炉次,平均不到十五炉次,因熔炼温度高,炉衬侵蚀严重,炉龄短,只得频繁捣打炉衬,只要正常生产,白天拆炉捣打,晚上8点烘炉十二小时,第二天8点开炉熔炼,两个炉子轮换不停。每捣打一台炉子,烘炉至少需300元电费,加上当时工人工资及空压机等电费机械损耗约200元。每捣打一次炉衬至少需资金500元。
  2010年改用偃师市广大矿业有限公司生产的TX—3型炉衬料,该炉衬料理化性能稳定。熔点及荷重软化温度高,打制的炉衬结构牢固,能抵抗被熔化金属液的锓蚀,且不裂纹,不挂渣,抗侵蚀性能显著提高,炉龄由十几次提高到四十五炉次以上。同时,合金元素收得率提高20%以上,虽改变了过去捣打炉子的紧张状况,但炉龄仍不十分理想。
  近年又采用了最新研制的TX—8型炉衬料。该炉衬料系复合材料,烧结使用过程中形成镁铝尖晶石、铬镁尖晶石、镁铝铬尖晶石。这几种新复合氧化物性能优异,都具有很高的熔点,抗侵蚀能力极强,形成了致密的烧结层,打出的炉壁光滑耐侵蚀。炉龄进一步大幅提高到80炉次以上,基本上达到了预期的使用效果。
  3.2炉衬材料的使用效益对比
  目前,感应电炉正朝着高效率,快速熔化,大型化方向发展,故对炉衬材料的要求越来越苛刻。使用厂家对铸件质量要求高,尤其是低碳钢、合金钢、不锈钢等出钢温度高达1680℃以上、对炉衬侵蚀严重的材料,一般中性铝矾土炉衬只有十几炉次,捣打炉衬十分频繁,用纯刚玉成本高,抗侵蚀性能不好,用镁砂因膨胀系数大,易裂纹挂渣,造成穿炉事故,使用不安全。这些厂家对质量高、寿命长的炉衬材料需求迫切,难以找到理想的炉衬材料。
  还有一部分厂家,一味追求价格,在购买炉衬料时,只看每吨价格多少,只会使用价格低廉材料,因炉龄短只有频繁捣打炉衬,更有甚者天天在重复捣打炉衬,既浪费人力、能源、资金,无形中又加大了综合生产成本,针对上述状况,通过列表分析对比,警示铸造厂家,提高认识改变旧观念。详见经济分析对比表3从经济分析对比表不难看出,使用价格低廉的材料综合成本较高,而使用价格高质量好的炉衬材料反而取得较好的经济效益,既节能又环保,很值得使用厂家借鉴和深思。
  3.3对炉龄概念的认识和理解
  炉龄是一项重要指标,对炉龄的认识差异较大,炉龄是一个比较复杂的问题,是由各种因素构成的。炉子大小、熔炼钢的品种、出钢温度高低、打炉工水平高低、使用机械种类、熔炼时间、升温速度、各种添加剂加入量、一次性炉龄还是修补和每炉都修补等诸多因素都对其有一定影响。只有同等条件下几种炉衬料对比才能分出高低。
  4、关注与讨论
  4.1提高产品质量 降低生产成本
  值得关注的是有部分使用厂家,尤其供应部门,一问价格高昂,难以接受。或选购时只算价格高多少,似乎价格高了多少炉龄就得提高多少;价格翻了几翻,炉龄就必须翻几翻。职工工资,拆炉打炉,烘烤一次炉子用几百元甚至上千元的电费。为节约电费,用柴油烘炉一次也得数百元油钱,凡不花现钱就不用计入成本内,眼睛只盯着买材料的每吨价格,往往忽略其它拆炉、捣打费用,更不会算节约时间等综合经济效益。所以价格高寿命长的优质炉料的推广和应用受到一定的影响。我们要用发展的眼光看问题。目前炉龄提高的潜力空间还很大。假如价格提高10倍,炉龄也提高10倍,也就是用了一份炉衬料的费用,而节约减少9个炉子的拆炉、捣打、人工、烘炉电费的费用,已经远远超过炉料费用。在0.5吨的小电炉使用中,每年可节约费用19.2万元。如果能在1吨以上的电炉上使用,那么综合经济效益更加可观。如果能进一步推广应用,整个铸造行业获得的经济效益是非常惊人的。
  选择高价格、长寿命的炉衬料,则应以吨钢综合费用最低为前提,还应该考虑因寿命长而减少的停炉时间,减少劳动费用、运输费、烘烤、电费及提高合金元素收得率等综合经济效益。
  4.2材料和能源问题
  还有一个材料及能源问题,也值得关注,我国铝矾土资源经过几十年的无序、过度采挖,大量被开发使用,到目前逐步走向资源匮乏的地步。面临不可再生资源的枯竭,我们不得不面对残酷的现实——怎么办?在没有找到其它替代品的情况下如何高效率利用现有的资源,是摆在我们面前的重要课题,应该引起我们的高度重视。
  结束语:
  TX—8型炉衬料是一种复合材料,其主要特点是熔点高、密度大、抗侵蚀能力强,特别是对碱性炉渣、酸性炉渣和高温玻璃液都有很高的抗蚀性能。通过实践说明该炉料的炉龄是中性铝矾土炉料的5倍。在材料工艺等方面有突破性进展。在改革开放市场经济下日趋激烈的竞争中,对于使用0.5吨炉子的厂家来说,每年可节约19.2万元,就已经获得了较可观的经济效益。
  炉龄的提高还有一定的潜力和空间,由于材料价格因素,部分采用了回收白刚玉,质量与全新料差别不大,配制炉料质量高,售价低,用户容易接受,提高了性价比,用后用户比较满意。氧化铬价格太高,掺入量有限,所以没有达到更高炉龄。如果能引起有关领导重视和铸造行业厂家的关注,使用原材料的质量进一步提高,炉龄还有较大幅度的提高空间。新型炉衬料将会为铸造行业带来巨大经济效益,为我国早日成为铸造强国做出更大贡献。
  参考文献:
  1、赵敬忠 无芯感应炉的炉衬结构及炉衬材料选择(J)铸造2001(8)494—4962、最新耐火材料配方优化设计100例与生产新工艺新技术及质量检验鉴定 北方工业出版社3、李广太感应电炉炉衬料的选择与筑炉操作 铸造2005(10)1039—10414、徐平坤刚玉耐火材料北京冶金工业出版社2007.


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