中频炉感应线圈保护涂料的实验研究-无表.doc

中频炉感应线圈保护涂料的实验研究
崔建国王凤田唐钢职工大学.摘要介绍了中频感应电炉铜质感应圈保护涂料的实验研究。认为感应圈涂上一薄层涂料, 不仅对感应圈有保护作用, 而且对提高炉衬寿命、缩短冶炼时间也有比较明显的效果。
前言一些单位, 使用中频炉炼钢。由于炉衬打结不良或炼钢后期炉衬裂纹严重, 有时出现钢水穿透炉衬烧熔感应圈而影响生产。甚至造成设备或人身事故。近年来, 国外对类似问题进行了感应圈灌浆实验研究。受此启发, 我们会同我公司机修厂铸造工段进行了感应圈保护涂料的实验研究。
保护涂料性能实验和配方的选择
保护涂料配制的理论依据
根据感应线圈的工作条件, 保护涂料必须具备耐火度高、隔热性好、热震稳定性高、绝缘性能好的特点。因此, 我们选择了高铝矾土熟料作骨料, 高温耐火水泥做促凝剂, 另加少许粘结剂的三种配方, 经过筛选确定其中一种为生产用料。
涂料化学成分及某些性能见表1。涂料的配比见表2。
表1涂料的化学成分及性能参数
名称化学成分，性能参数
【高铝矾土﹍化学成分％[三氧化二铝（73~78）]﹔[二氧化硅（16）]﹔[三氧化二铁（1.6~3.0）]﹔性能参数，耐火度℃＞1750，热导系数W∕m·h·℃﹙0.9~1.6﹚】【耐火水泥﹍化学成分％[三氧化二铝（＞70）]﹔[二氧化硅（5.0~16)]﹔[三氧化二铁（＜2.5）]﹔性能参数，耐火度℃＞1730，】

表2 涂料的配比
样号1#矾土熟料粒度0~3㎜90％，矾土水泥粒度＜1㎜10％，粘结剂外加﹙硫酸铝5％﹚，耐火度℃ ＜1600℃

样号2#矾土熟料粒度0~3㎜ 90％，矾土水泥粒度＜1㎜ 10％，粘结剂外加﹙磷酸5％﹚，耐火度℃ ＜1700℃

样号3#矾土熟料粒度0~3㎜ 90％，矾土水泥粒度＜1㎜ 10％，粘结剂外加﹙磷酸铝5％﹚，耐火度℃ ＞1750℃

2.2涂料性能的实验
（1）耐火度的实验
原料虽有理论耐火度, 但配制成涂料后有什么变化, 没有准确的把握。为确保安全生产, 我们限于条件做了简易而可靠的耐火度实验。按表2的三种配方, 各加水调成浆状, 制成三个小块试样, 直径80㎜,厚度 40㎜。养护两天, 自然干燥。然后采用氧— 乙块火焰（温度达2000℃）烘烤半小时, 并集中在试样面上某一点烘烤15分钟, 进行耐火度测试。其中1#试样发生熔化, 试样2#稍有熔化,3#试样未熔。试验证明,3#试样经过2000℃高温灼烧而不软化, 证明其耐火度1750℃ 以上与理论耐火度基本相符。这样我们选择了3#试样的成分配比作为保护涂料进行研究。
（2）热震稳定性的实验
按照“耐火混凝土热震稳定性检验方法﹙YB2206-77﹚我们将3#试样放入1100℃ 的电加热炉内, 保温加热一小时, 取出试样立即放入温度为20℃ 的流动冷水中至冷却, 取出干燥后再行试验10次, 试样未见破损和裂纹。实验证明, 3# 试样热震稳定性能良好。
（3）绝缘性能的实验
采用（2）中的加热方法, 3#试样在电加热炉内保温加热一小时后取出, 在高温和室温不同状态下用摇表测量试样上任意两点间的电阻, 阻值均为无穷大。实验证明, 3# 试样配方的涂料在高温或低温状态下均不导电。
（4）保护涂料配方的选择
根据以上各有关物理性能的测试,选定3#试样的配方作为感应线圈的保护涂料。
3 实际生产实验
3.1实验条件
500㎏﹑250Kw﹑1000Hz中频炼钢电炉﹔冶炼钢种铸造 45号钢﹔3# 保护涂料。
3.2实验过程
在铜质感应线圈内壁涂上20㎜厚3# 试样配方的保护涂料。自然养护一天, 用电炉丝通电加热烘烤一天。干燥后, 用摇表对保护层涂料内外表面的上、中、下各部位取点检测绝缘性能。电阻值为无穷大, 只是炉底部电阻值为10兆欧,基本符合开炉条件。第三天按常规捣打炉衬, 烘干后开炉炼钢, 冶炼过程正常。
4试验结果分析
4.1试验结果
（1）有效地提高了炉龄。第一个炉役冶炼 42炉, 超出原平均炉龄21炉的一倍。
（2）防止钢水溢透, 保护铜感应圈。停炉时炉衬有明显裂纹, 在炉膛的中、下部位有个别裂纹, 深度可达保护涂料的接触面, 拆炉衬后保护涂料层表面光滑整洁, 无任何裂纹。实验证明钢水未能侵蚀感应圈。涂料确有保护作用。
（3）缩短了冶炼时间。由原来3h/ 炉到2.5h/炉, 节省时间半小时。
（4）防止铜感应线圈的氧化腐蚀。铜感应圈在加热状态下极易氧化, 尤其在炼钢状态下, 炉外壳温度有二、三百度铜质感应圈最易氧化腐蚀。这在拆、打炉衬时, 可观察到此种情况。使用保护涂料后, 可使其与氧隔绝, 防止氧化腐蚀, 延长使用寿命。
（5）保护涂料可以连续使用。在我们实验期间, 该保护涂料已使用了三个炉役。
4.2试验结果分析
（1）炉龄之所以提高了一倍, 很明显就是涂层的隔热保温作用。炉衬是以MgO为主的镁质材料, 镁质材料的最大弱点就是线膨胀系数较高, 体积变化对温度的敏感性高, 故它的耐急冷急热性差。炉衬的破坏往往就是由于自身各部份温差较大或外界温度变化而造成的。在使用涂层后, 由于涂层保温作用使炉衬与涂层界面处的温度可保持在400℃左右, 这就比没有涂层时大大降低了炉衬的内外温差,亦即减小了内外体积变化的差异, 也就是减小了炉衬的破坏应力, 从而延长了破
坏时间, 使炉役期增长。另外中频炉在生产的间歇操作中, 炉衬的温度也在不断的变化, 由于涂层的保温作用, 这种温度变化的范围也会减小故而也能延长炉衬寿命。
（2）缩短冶炼时间的原因是明显的。在使用涂料层以前感应圈内的冷却水带走子大量的热量, 这无疑要耗用一部份电能。当使用涂层后, 由于涂层的良好的保温性能, 很好地阻隔了相当部份的热能损失, 提高了电热效率, 从相对意义上讲等于增加了电功率, 增加化钢能力, 缩短冶炼时间是必然的。
（3）保护涂料可用于实际生产。保护涂料经过多个炉役不散不裂, 可长期使用。在我们实验期间也走访了有关单位, 有的单位也类似地使用了保护涂料, 但一个炉役后就发现涂料产生多处裂纹或松散不能使用, 与我们所用的涂料相比相差较远。我们考虑因炉衬较厚可达250㎜左右, 若再加厚保护涂料, 其保温效果更佳, 同时可节省大量镁砂炉料提高经济效益。
参考文献
.. 关玉龙等
电炉炼钢技术
《耐火材料标准汇编》编写组( 耐火材料标准
汇编下册, 北京冶金工业部情报研究所,