中頻感應(yīng)電爐爐襯材料內(nèi)側(cè)盛載的是高溫金屬液，外圍是水冷線圈，每次金屬液出爐后，爐壁的溫度急劇下降，爐襯材料不僅要承受驟冷、驟熱的沖擊，還需承受熔煉過程中因電磁攪拌而不斷運(yùn)動的金屬液的沖刷和爐渣的侵蝕，因此對爐襯材料的選擇及使用要嚴(yán)格要求。中頻感應(yīng)爐爐襯應(yīng)具有足夠高的耐火度、低的體積膨脹率、熱震穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良、不污染鋼液和鐵液、具有足夠的燒結(jié)強(qiáng)度以抵抗機(jī)械沖擊、優(yōu)良的抗?fàn)t渣侵蝕性能; 因此中頻爐爐襯材料的抗渣侵蝕性能對中頻爐的使用壽命和生產(chǎn)效率有決定性的影響。
一：利用三種剛玉澆注料試驗(yàn)抗硅鐵渣的侵蝕行為
為選出具有足夠的抗鐵熔渣侵蝕能力的內(nèi)襯材料，選用板狀剛玉澆注料、電熔白剛玉澆注料、鋁鉻渣剛玉澆注料三種不同中頻爐筑爐料的抗熔渣侵蝕性并進(jìn)行對比，選出抗渣侵蝕性能最優(yōu)的筑爐料。三種試樣的體積密度、顯氣孔率、常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度如下表1、由此可知，板狀剛玉試樣顯氣孔率最小，鋁鉻渣顯氣孔率最大，但是板狀剛玉的體積密度小于鋁鉻渣的體積密度。電熔白剛玉的顯氣孔率和體積密度雖處于板狀剛玉和鋁鉻渣兩者之間，但電熔白剛玉試樣常溫抗折和耐壓強(qiáng)度最大。因此就綜合性能而言，電熔白剛玉試樣最佳。
二：分析討論硅鐵渣與剛玉澆注料的侵蝕變化
在硅鐵渣系中FeO和SiO2 會發(fā)生造渣反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的鐵橄欖石，剛玉骨料同SiO2-FeO 渣的反應(yīng)較弱，SiO2-FeO 渣在材料中的滲透形式主要為熔蝕基質(zhì)部分，顯微結(jié)構(gòu)可以看到少許溶解在熔渣中的剛玉骨料。在中頻爐煉鐵過程中，SiO2-FeO 系爐渣能與內(nèi)襯磚中的 Al2O3 成分自發(fā)反應(yīng)生成莫來石層和鐵鋁尖晶石保護(hù)層，由于莫來石和鐵鋁尖晶石熔點(diǎn)較高(分別為 1850 ℃和 1780 ℃ ) ，并且抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)、在 SiO2-FeO 系爐渣中的溶解度低，因此能有效抵抗?fàn)t渣對耐火材料的侵蝕。
當(dāng)熔渣與試樣接觸時，在工作層表面形成了一個明顯的邊界層，這是由于基質(zhì)中含有一定量的 Cr2O3，一方面 Cr2O3 與剛玉骨料形成固溶體，鋁鉻固溶體的存在可阻止熔渣向內(nèi)部的侵蝕滲透，顯著提高其抗 SiO2-FeO 渣侵蝕性能。另一方面渣中的FeO和SiO2與Al2O3和 Cr2O3成分反應(yīng)生成鐵鉻、鐵鋁尖晶石、莫來石等高熔點(diǎn)化合物，生成的高熔點(diǎn)化合物填充于基質(zhì)和氣孔從而提高了材料的致密性度并且能有效的抵抗?fàn)t渣的侵蝕。鋁鉻渣經(jīng)爐渣侵蝕后，由于試樣氣孔率較高，且骨料雜質(zhì)含量高，導(dǎo)致高溫?zé)蓵r液相量和基質(zhì)遷移所造成的空隙增加。高溫下，熔融的爐渣和液相沿著氣孔、裂紋和空隙滲入材料內(nèi)部導(dǎo)致爐渣對試樣的侵蝕深度的急劇增加。
三：結(jié) 論
通過感應(yīng)爐熔渣侵蝕實(shí)驗(yàn)，對三種試樣抗侵蝕性能進(jìn)行對比，結(jié)論如下:
( 1) 與板狀剛玉試樣、和鋁鉻渣試樣相比，電熔白剛玉試樣的抗硅鐵爐渣侵蝕性能最好。
( 2) 鋁鉻固溶體的存在有利于提高材料的抗侵蝕和滲透性能，爐渣中的 FeO 能與試樣中的 Al2O3 和Cr2O3 成分反應(yīng)生成鐵鉻、鐵鋁尖晶石等高熔點(diǎn)化合物，鐵鉻、鐵鋁尖晶石填充于基質(zhì)和氣孔中提高試樣的抗?fàn)t渣侵蝕性能