感应电炉炉衬用耐火砖出现侵蚀、渗透、结渣等问题的原因分析

感应电炉是利用电磁感应原理使处于交变磁场中的金属材料内部感应电流从而把材料加热直至熔化的一种将电能转化为热能的电热设备。感应电炉按结构分为无心感应电炉和有心感应电炉两种。无心感应电炉由于具有升温速度快，可间歇作业，熔炼时元素烧损少，使用维护方便等特点而被广泛采用。近年来，高功率密度、快速熔化、大型化已成为目前无芯感应电炉发展的趋势。

在实际的生产运行过程中，无芯感应电炉炉衬会出现不同类型的问题，例如：侵蚀、渗漏、结渣等等，其形成原因如下所示：

1、侵蚀

侵蚀现象表现为炉衬变薄，坩埚直径变大。侵蚀产生的原因有机械侵蚀和化学侵蚀。

1.1机械侵蚀

机械侵蚀由以下原因引起：

(1)炉料碰撞、摩擦。

(2)电磁揽拌，在与金属液接触的炉衬区域，金属液在电磁揽拌作用下不断地对炉衬进行冲刷。

1.2化学侵蚀

1)熔融金属反应

镁制炉衬对Fe、Mn、Ni的承受能力良好，而对C、Si的承受能力较弱，在高温下金属液中[C]、[Si]的活性增强，与炉衬表面的MgO发生界面反应，使炉衬受损。采用硅质炉衬溶炼时，SiO2与金属液中的[C]发生以下反应：SiO2(s)+2[C]→[Si]+2CO(g)。对于球铁熔炼该反应的平衡温度为1467℃，灰铁为1540℃，可锻铸铁为1580℃。当熔化温度超过平衡温度时，炉衬中的SiO2被[O]还原，炉衬变薄。

2)渣侵蚀

由于炉料中存在铁锈、回炉料不干净及金属液高温下被氧化等因素，产生大量的含FeO的炉渣。在熔炼过程中，熔淹由于受到电磁搅拌作用，其黏度明显降低，在与炉衬表面接触时渗人炉衬孔隙间。在高温下，熔渣中的FeO与炉衬中的SiO2、Al2O3或MgO等产生渣化反应，生成低熔点物(如FeO·SiO2的熔点仅1170℃)，在高温金属液搅拌作用下极易熔化并很快离开反应区，进入液中。炉衬材料的碱度与炉渣的碱度差越大，炉衬就越容易被侵蚀。

2、渗漏

渗漏现象表现为金属渗透在炉衬中。引起渗漏的原因有：

(1)筑炉密度太低;

(2)烧结层未形成之前金属已经熔融;

(3)化学反应。

3、结渣

结渣现象变现为炉墙变厚，不光滑。结渣的原因为金属氧化物、含渲子和砂的回料等在炉墙上引起附着。结渣对炉衬的影响表现为：

①结渣是漂浮在金属液上的不熔氧化物、硫化物或磷化物粘在金属液流速低、热损失的炉衬部位;

②降低炉子容量;

③降低炉子的熔化效率;

④使隐藏在渣中的金属容易过热;

⑤和炉衬耐火材料发生反应;

⑥清渣时对炉衬易造成机械损伤;

⑦改变挂渣部位炉衬的热力学状态。

石英砂炉衬结渣，回炉料中含石英砂(粘在铸铁表面的废型砂)较多，这些沙子会沉在炉底、粘在炉壁上使炉衬增厚，严重时使炉底形成V字形，炉子容积变小。石英砂炉衬系酸性炉衬，酸性渣遇到酸性炉衬粘附，尤其在渣线位置固定，出铁温度较低的情况下，渣线位置结渣严重，影响加料和炉子容量。

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