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以陜西鼓風機集團公司5T/t、7T/t、15T/t3座酸性沖天爐為例,設(shè)計年產(chǎn)灰鑄鐵、球墨鑄鐵6000噸,每爐次投爐50?60噸。出鐵操作是手工打出鐵眼,鐵水流入鐵水包,用天車吊起鐵水包經(jīng)扒渣澆到鑄型中。鐵水包是爐前出鐵的主要設(shè)備,其實用壽命與包襯材質(zhì)的選擇和砌筑工藝有著直接關(guān)系。為了延長使用時間,做到不漏包,2002年起在部分中小鐵水包上應(yīng)用了澆注料澆注鐵水內(nèi)襯,取得了顯著的效果。
原耐火磚包襯結(jié)構(gòu)及存在的問題
原鐵水包由鋼殼和內(nèi)襯兩部分組成,殼體用10mm鋼板制作,內(nèi)襯用耐火材料砌筑。包底部各平砌、側(cè)砌一層粘土磚。壁部先平砌一層粘土磚、再側(cè)砌一層普通高鋁磚,最后底部和壁部匝一層焦碳粒,涂一層石墨涂料。
原包襯存在的問題是使用壽命短,一般使用齡為30?35爐,使用壽命短的原因有兩種情況;一是由于局部燒穿,發(fā)生漏包現(xiàn)象。二是隨著出鐵次數(shù)的增加,包底粘有大量的渣鐵形成包砣,鐵水容積變小,再出鐵時鐵水坐包,導致包報廢,造成人力和財力的浪費,同時給產(chǎn)品質(zhì)量帶來不利。
鐵水包包襯澆注料的試制
澆注料已應(yīng)用于鍛壓加熱爐上。但鐵水包包襯澆注料整體澆注在我公司還是空白。為此需要研制一種能滿足灰鑄鐵和球墨鑄鐵鐵水包包襯的耐火澆注料。首先取渣樣進行分析判斷其酸堿性,分析結(jié)果見表1,并對鐵水溫度進行了檢測,測定結(jié)果見表2。
表1 鐵水渣的化學成分/%
表2 出鐵、澆注時鐵水溫度測定結(jié)果
根據(jù)以上檢測結(jié)果,選用某耐火材料廠產(chǎn)的二級礬土熟料做骨料,加入部分SiC及2% 左右的Cr?O?進行試驗,研制的耐火澆注料的化學組成(%): Al?O?≥58,SiO?≥25,SiC≥9,Cr?O≤2,CaO≤1,其物理性能見表3。
表3 耐火澆注料的物理性能
鐵水包包襯澆注料的施工工藝
1施工前的準備工作
準備一臺砂漿攪拌機,高頻振動棒1?2根。根據(jù)鐵水包的容量制做內(nèi)模1個,直徑為包襯內(nèi)壁尺寸。在表面涂一層油脫以利脫模,施工現(xiàn)場溫度不低于8℃。2混料澆注料運到現(xiàn)場,必須采取防雨防潮措施,確定澆注料干燥,無結(jié)塊現(xiàn)象。根據(jù)攪拌機容量和施工速度,澆注料以整袋(25Kg)為單位確定加入量。澆注料直接加水,水溫控制在15?20℃。澆注料加入攪拌機內(nèi),先干混1min,然后邊攪拌邊加水,水加后濕混2?3min,流動性好,適于振動時即可放出。每次混好的料必須在20 min內(nèi)用完,超過時間無流動性的料不得再用。3 澆注成型先振動成型包底,邊加料邊振動,料加完后再振動2?3min,以表面無大量氣泡排除為止。澆注成型后初凝2h以上,視情況在進行包壁施工。包壁澆注時先將直徑較大的內(nèi)模吊入包內(nèi)并放正,內(nèi)模要高出鐵水包上沿100mm,施工時要均勻加料,邊加料邊振動,振動棒應(yīng)沿圓周方向緩慢移動,整個澆化包襯外層應(yīng)連續(xù)澆注,一次完成。澆完包襯外層,初凝6?8h再進行包襯內(nèi)襯澆注。4 脫模脫模后須連同內(nèi)模靜止24 h以上方可脫模,脫模時天車吊要對準內(nèi)模中心,緩緩地把內(nèi)模吊出。脫模后自然養(yǎng)護48小時以上養(yǎng)護溫度應(yīng)控制在15?30℃。環(huán)境溫度低時可用加熱燈烘烤。5 烘烤澆注好的包襯水分不易排出,故烘烤時升溫不得過快,以防暴烈。烘拷分為兩個階段,第一階段用木柴烘烤開始加少量木柴點燃,隨溫度的升高邊烘烤邊加木柴,烘烤24h后在進入第二階段。第二階段烘烤前先平鋪一層粘土磚,并抹一層耐火粘土與焦粉混合的涂料,作保護層,再用換下來的紅熱鐵水包倒扣在上面烘烤36h以上,刷一層石墨涂料方可使用。
使用效果
原耐火磚包襯除使用壽命短外,最大的缺點是容易發(fā)生漏包。每年都發(fā)生5?8次漏包事故,不僅造成很大的浪費,而且給安全帶來了隱患。澆注料包襯不易壞,從2002年4月至今未壞,比普通耐火磚包襯使用壽命提高了幾十倍,更重要的是消除了漏包現(xiàn)象,且易烘烤,易倒包清渣。
澆注料包襯經(jīng)過兩年多的使用,效果明顯,為了在鐵水包上推廣應(yīng)用,以下問題有待進一步研究。(1) 澆注料包襯較容易粘渣鐵,當溫度低或鐵水氧化時,渣易附在包襯,澆注時鑄件易進渣。因此有必要在澆注料中加一種抗渣性能好的元素。(2) 澆注料包襯雖使用壽命長,但散熱是耐火磚包襯的1.3倍,我公司只能在12噸以下鐵水包上使用。在大包上用澆注料,鐵水溫度下降快,不適用沖天爐連續(xù)熔化澆注特大型鑄件。當上電爐和保溫爐后,澆注料將在15?25噸鐵水包上試驗應(yīng)用。(3) 澆注料價格稍貴,比普通耐火磚高出20%,制約了推廣應(yīng)用。應(yīng)改變部分配料,使用一些廉價的原料代替昂貴的原料,做到既能滿足用戶要求又物美價廉。
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