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            带你分析RH真空炉循环管损毁原因找到解决办法

            2022-07-20 20:38:09

            一、前言

            循环管是RH炉真空室很重要的部件。由于高速循环钢水的剧烈冲击和温度的反复变化,以及结构的特殊性,真空室循环管的耐火材料成为整个RH炉特别薄弱的部分,真空室的使用寿命往往受到循环管的限制。


            二、循环管的损坏及机理分析

            钢厂有多条RH炉生产线,与不同的连铸机配套。此外,其他生产线RH炉的设定容量均高于100 t,目前钢厂使用的100 t RH炉容量不足,采用间歇生产方式,炉次之间间歇时间长,间歇真空室顶枪因机械故障无法有效烘烤,导致炉内温度波动大。该生产线采用机械泵抽真空方式,极限真空度为36 Pa。为了节省设备的反应时间,机械泵会在处理钢水前将压力预抽至30 kPa。处理开始时,钢水在预抽压力的作用下迅速上升并发生剧烈反应,高温钢水对循环管内表面产生剧烈冲击。通过跟踪循环管的使用状态进行跟踪,发现循环管头一环砖与浸渍管接触部位异常剥落熔化,形成环形沟槽,在使用过程中沟槽逐渐扩大加深,如图1(a)、(b)所示。

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            图1循环管槽的使用


            一般情况下,循环管镁铬砖的损坏分为结构剥落和侵蚀,其损坏机理见表1。

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            表1循环管道的损坏机理


            拆解使用过的循环管,将正常部分和凹槽部分各自制成切片,如图2(a)和(b)所示。两部分残砖分为渣层、渗透层和原砖层。

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            图2正常位置和凹槽位置的残砖横截面


            镁铬砖显气孔率大,炉渣渗入镁铬砖基体中,在反应过程中会形成高熔点的复合尖晶石相使炉渣发粘,但不能形成一个整体,不能有效阻止炉渣的持续浸润。随着熔渣的渗入,砖形成渣层和渗透层,渣层表面凹凸不平,呈深褐色。渗透层厚度均匀,呈青灰色。在循环管正常部分使用70炉后,测量渣层、渗透层、原砖层和残砖的厚度。数据列在表2中。循环管正常部位镁铬砖破损率为0.714 mm/炉。

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            表2循环管道正常部件损坏数据


            从图2(b)中可以看出,渣层、渗透层和原砖层之间有明显的平行于受热面的裂纹,且有呈片状剥落的趋势。炉渣侵蚀入砖形成的渗透层与原砖层有一定的密度差;当RH炉温度变化时,由于透气层与原砖层膨胀系数的差异,镁铬砖存在一定的体积变化;此外,渗入镁铬砖的铁的价态随温度变化,被钢渣侵蚀的镁铬砖受热膨胀不一,导致渣层、渗透层和原砖层之间产生横向裂纹,进而导致镁铬砖的结构剥落。分别测量该部位渣层、渗透层、原砖层、残砖厚度,数据见表3。该部位循环管镁铬砖破损率为1.714 mm/炉,明显高于正常部位。

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            表3循环管沟槽损坏数据


            三、循环管道损坏原因分析

            1、材质原因

            拆下循环管后,发现同一个循环管镁铬砖只有浸渍管对接处附近熔损异常,其他部位正常,说明镁铬砖材质没有质量问题,需要从结构上查找原因。


            2、间歇加热时,顶枪不能烘烤。

            这条RH炉生产线生产能力不足,炉次间间歇时间长,RH炉顶枪上下运行频繁,会因枪卡而中断生产。所以目前没有选择炉间烤枪,但是这样会导致炉内温度快速下降,下一次冶炼开始后炉内温度会快速上升,温度波动较大。渗透层与原砖层的交界处会产生很大的应力,导致一些平行于热面的裂缝,从而使材料开裂剥落。


            3、循环管浮砖和浸渍管沉砖

            循环管砖上浮主要有三个原因。


            (1)循环管砖密度为3.3 g/cm3,钢水密度为7 g/cm3。密度差大,循环管砖被钢水浮起,所以有上浮的趋势。


            (2)砌筑循环管和下部槽时,头一圈砖与真空室底部耐火砖的预留间隙较小。耐火砖受热膨胀时,会在底槽砖和头一圈砖之间产生较大的挤压应力,处于不稳定状态。即使受到很小的向上的外力,也很容易诱发中间部分向上鼓起,也就是说头一圈砖向上浮动。


            (3)高速向上流动的钢水对上升管循环管砖产生向上的摩擦力,会导致上升管循环管砖上浮。


            浸渍管砖下沉主要是由于浸渍管砖组装过程中存在缺陷,缺少砖托板或砖与钢胆之间浇注料浇注过程中存在缺陷,导致使用过程中产生挤压应力而产生下沉。


            现场拆除浸渍管和循环管后,循环管砖无上浮或下沉现象。使用后,浸渍管砖上表面与法兰面保持水平,循环管砖内部无分层现象,如图3、4所示。

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            图3汲取管的上表面

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            图4循环管道内部情况


            4、热膨胀

            将这批镁铬砖制成样品,测定其从室温到1 500℃的线膨胀率,如图5所示。从图中可以看出,镁铬砖的线膨胀率随着温度的升高而增大,在1 450℃时达到1.69%。

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            图5镁铬砖的线膨胀率


            镁砖在高温下膨胀产生挤压应力,导致循环管与浸渍管的接触面被挤压,循环管砖的边角开裂。由于钢水的冲刷剥落,在冷热交替的使用过程中逐渐发展出沟槽,导致其提前损坏。


            四、解决循环管道沟槽缺陷的方法

            1、合理调配生产,提高RH炉使用效率,增加精炼炉次,缩短间歇时间,间歇期间采取顶枪烘烤措施,降低炉内温度波动。

            2、监视循环管凹槽的熔化状态,在两炉之间的停机时间进行喷补,减缓凹槽的发展速度。

            3、循环管和下部槽施工时,局部有合理的膨胀间隙,减缓镁铬砖膨胀挤压造成的局部剥落。具体措施是:①在循环管和浸渍管之间填充2 ~ 3 mm的铬刚玉火泥;②在循环管和首层工作层之间填充5 ~ 7 mm镁铬捣打料;③筋板以下的工作层由干砌改为湿砌;④筋板与工作层之间的缝隙用纤维棉填充,不使用填塞材料。

            采用上述方法,使用时循环管内没有沟槽,每个真空室的使用寿命从70炉提高到100炉左右,延长了耐火材料的使用寿命,降低了生产成本。


            五、结论

            分析了RH炉循环管损坏的原因和机理,找出了解决循环管沟槽缺陷的方法。该问题的成功解决,延长了真空室的使用寿命,降低了生产成本,为企业创造了经济效益。


            烟台鑫诺科铸造材料有限公司作为炉料厂家,主要生产炉衬材料干打料耐火炉料耐火材料,耐酸浇注料,耐火打炉料,浇注料,酸性炉衬材料碱性炉衬材料,耐火浇注料,铸造用炉衬材料,浇注料,如有需要,欢迎您的来电咨询



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