談?wù)剾_天爐爐襯

               海林市經(jīng)久工業(yè)爐制造廠 (黑龍江    海林    157100)   趙文鶴

沖天爐作為鑄鐵的主要熔煉設(shè)備，在我國(guó)鑄件生產(chǎn)中有著很重要的地位。沖天爐又分為常爐襯沖天爐和無(wú)爐襯沖天爐，無(wú)爐襯沖天爐一般熔化率都在5T/H以上，集中在需要連續(xù)供應(yīng)鐵水的大型鑄造企業(yè)，對(duì)于我國(guó)大量存在的中小型鑄造廠使用最多的還是常爐襯單班作業(yè)沖天爐，關(guān)于沖天爐的爐襯相關(guān)研究資料并不多，本人覺(jué)得有必要從節(jié)能減排角度對(duì)沖天爐爐襯加以論述，以引起同行的重視。

一．             和中頻爐爐襯比較沖天爐爐襯燒損為什么要快的多

用于鑄鐵熔煉的中頻爐爐襯多以石英砂為主要原料加少量硼酸搗制而成，這種爐襯的壽命一般在100爐左右（累計(jì)時(shí)間150個(gè)小時(shí)），而同樣以石英砂為主要原料修筑的沖天爐爐襯壽命最長(zhǎng)也不過(guò)十幾個(gè)小時(shí)，這是為什么呢？其實(shí)中頻爐熔煉鑄鐵采用的是氧化法重熔工藝，鐵料從爐口分批加入熔滿后加入各種合金調(diào)整成分，溫度及成分都滿足要求時(shí)出鐵，整個(gè)熔煉過(guò)程沒(méi)有加入造渣材料進(jìn)行造渣，爐襯和鑄鐵液?jiǎn)蜗嘟佑|幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，熔煉鐵水的最高溫度一般不大于1550℃，也就是說(shuō)爐襯的最高工作溫度不大于1550℃，遠(yuǎn)小于石英砂的耐火度1710℃。而從沖天爐加料口加入的除鐵料和合金外還同時(shí)加入焦炭和石灰石，焦炭中的灰份、脫落的爐襯材料和石灰石在高溫環(huán)境下發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成低熔點(diǎn)具有良好流動(dòng)性的爐渣，爐渣和爐襯接觸加快了爐襯的燒損，沖天爐內(nèi)氧化帶的最高爐氣溫度將大于1800℃（熱風(fēng)沖天爐這一溫度將更高），沖天爐內(nèi)存在的造渣過(guò)程及很高的爐氣溫度都加快了爐襯的燒損。

二．             目前我國(guó)常爐襯沖天爐爐襯現(xiàn)狀

新砌沖天爐一般采用高等級(jí)粘土磚或高鋁磚按設(shè)計(jì)尺寸砌筑，這時(shí)的爐襯尺寸準(zhǔn)確，開(kāi)火時(shí)爐況穩(wěn)定，高溫鐵水穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，補(bǔ)加接力焦的時(shí)間間隔相對(duì)較長(zhǎng)。每次開(kāi)爐后爐膛都因燒損而擴(kuò)大，停爐后再用石英砂或耐火磚粉等耐火材料加適量耐火粘土混勻后，再加適量水混成較干的泥貼在燒損部分，對(duì)于燒損較深的部位也可以貼上部分耐火磚，恢復(fù)到剛砌爐時(shí)的尺寸，完成修爐過(guò)程。修補(bǔ)后的沖天爐再開(kāi)爐時(shí)爐襯燒損速度快于新砌沖天爐，這一點(diǎn)從爐渣量增加可以得到證實(shí)，隨著修爐次數(shù)的增加爐襯燒損速度加快的現(xiàn)象更加明顯。正是由于爐襯侵蝕過(guò)快，熔煉過(guò)程中爐膛不斷擴(kuò)大，送風(fēng)強(qiáng)度不斷減少，鐵水溫度難以保證，爐襯急劇侵蝕的同時(shí)也產(chǎn)生大量的爐渣，加大了爐渣熱損失，增加了焦耗。

三．             修補(bǔ)爐襯燒損過(guò)快的原因

5T/H以下的沖天爐爐膛需要修補(bǔ)的部位空間狹小，很難采用修爐機(jī)械，只有用手工貼泥的方法進(jìn)行修補(bǔ)，這就要求修補(bǔ)用耐火泥有較好的可塑性，較多的耐火粘土加入量將必不可少，同時(shí)也必須加大水分含量。修爐后進(jìn)行烘干，粘土失水產(chǎn)生裂紋，水分蒸發(fā)留下氣孔，在這些氣孔中絕大部分是通透性的。由于時(shí)間限制還有許多廠家修爐后不經(jīng)烘干直接開(kāi)爐，這將使?fàn)t襯內(nèi)的水分在短時(shí)間內(nèi)大量氣化引起爐襯脫落。開(kāi)爐后形成的爐渣粘附于爐襯的表面，通過(guò)爐襯表面的裂紋和通透氣孔向內(nèi)部滲透，和爐襯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低爐襯的耐火度，加快爐襯的燒損。由于爐襯的過(guò)快燒損使?fàn)t渣的粘度增加流動(dòng)性下降，為了熔煉的順利進(jìn)行，必須增加石灰石和焦炭的加入量，這樣更進(jìn)一步加劇了爐襯的燒損。

四．             水冷沖天爐的爐襯

水冷沖天爐又分為水冷薄爐襯沖天爐和水冷無(wú)爐襯沖天爐，這種薄爐襯和無(wú)爐襯都指風(fēng)眼以上，風(fēng)眼以下及爐缸區(qū)都用較高級(jí)的耐火材料修筑較厚的爐襯，風(fēng)眼以上的水冷段爐體通過(guò)循環(huán)水將爐壁的熱量部分導(dǎo)出，使?fàn)t渣在爐殼內(nèi)凝結(jié)，并維持60-100mm的厚度，所以水冷沖天爐又稱水冷掛渣沖天爐，水冷沖天爐的爐襯壽命取決于無(wú)水冷的爐缸部分的爐襯，水冷所帶走的熱量一般在12%—15%，熔化率越小水冷熱損失將越大。

五．             組合式?jīng)_天爐的爐襯

通過(guò)以上分析可以看出，增加修爐材料的緊實(shí)度，減少耐火粘土加入量，減少水分加入量，同時(shí)適當(dāng)增強(qiáng)爐襯的冷卻可以延長(zhǎng)爐襯的壽命。組合式?jīng)_天爐采用分節(jié)式結(jié)構(gòu)，對(duì)爐襯燒損速度快的氧化帶采用了獨(dú)家研制的廉價(jià)耐火材料，在爐體中間放置打爐坩堝后，用風(fēng)動(dòng)工具搗制而成，爐襯的耐火粘土含量和水分含量較普通常爐襯沖天爐大大降低，爐襯干燥后形成的氣孔和裂紋大大減少。除下置式前爐外，其余各節(jié)都設(shè)計(jì)成中空夾層結(jié)構(gòu)，在中空夾層中通有冷卻爐襯的空氣，在降低爐襯外表面的溫度的同時(shí)，也適當(dāng)降低爐襯內(nèi)表面的溫度，減慢了爐渣和爐襯的化學(xué)反應(yīng)，延長(zhǎng)了爐襯壽命。冷卻爐壁的空氣也起到隔熱作用，減少爐壁的散熱，在正常開(kāi)爐數(shù)火后爐壁的油漆都不會(huì)脫落，可見(jiàn)隔熱效果之好。冷卻爐壁的空氣最后形成220-280℃的熱風(fēng)通過(guò)風(fēng)眼送入內(nèi)，減少熱量損耗。組合式?jīng)_天爐修補(bǔ)爐襯和新砌爐襯有同樣的壽命。從現(xiàn)場(chǎng)獲得的數(shù)據(jù)如下：石灰石加入量是普通常爐襯沖天爐的1/3,爐渣產(chǎn)生量是普通的1/3,爐襯燒損速度6—10mm/h(指燒損最大的氧化帶)。

六．             結(jié)語(yǔ)

開(kāi)爐爐襯就會(huì)燒損，但燒損程度是有區(qū)別的，減少爐襯的燒損，就可以較長(zhǎng)時(shí)間保持爐膛的合理尺寸，維持適當(dāng)?shù)娜刍瘡?qiáng)度，延長(zhǎng)鐵水最高溫度持續(xù)時(shí)間，減少爐渣能量損耗，減少焦炭消耗。組合式?jīng)_天爐所采用的薄壁、風(fēng)冷、搗制爐襯，爐襯侵蝕速度低，有推廣價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：趙文鶴 ，男， 1967年生，鑄造工程師，擁有多項(xiàng)國(guó)家專利，其中發(fā)明專利3項(xiàng)，實(shí)用新型專利4項(xiàng)

明細(xì)如下表：

本人具有極強(qiáng)的創(chuàng)新能力，愿結(jié)交各界有識(shí)之士，共謀發(fā)展大業(yè)。

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