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      耐材行業資訊

      熔煉爐結構及內襯材料壽命影響介紹

      編輯:耐火磚???瀏覽:???時間:2020-09-29

       
      熔煉產物和耐火材料的使用條件
      精煉過程的目的,在于凈化粗銅或轉爐銅,用生成氧化物和轉化為爐渣的方法除去鋅、錫、鐵、銻、鉛、鉍等各種雜質。
      在精煉的階段,粗銅在熔池內經受氧化熔煉,生成氧化亞銅并溶解于金屬熔池中,使熔池中的雜質氧化。
      在熔融的金屬熔池中,不溶解的氧化物彼此也相化合,同熔池的內襯(主要是爐底)化合,并浮至熔池表面上。有些氧化物會揮發,而另一些氧化物則被爐墻和梁直煙道的耐火砌體所吸收。
      精煉的第二階段是“青木還原”作業,即從熔融的锏中置換出溶于銅中的二氧化硫和使氧化業銅還原為金屬锏。
      在放出氧化熔煉期生成的爐渣之后,往爐中插入“青木”(即新砍伐的樹木的木桿)。青木迕金域熔池干餾過程中,析出碳氫化合物和碳氧化合物分解的氣態產物,從而激烈地攪拌熔池.促使氣態夾雜物析出。然后,用層木炭覆蓋熔池表面,爐中保持弱還原性氣氛并加入新的“青木”。由于有青木氣態蒸餾物和木炭中的炭,使氧化亞銅還原為金屬銅。精煉過程的前期,爐中的氣氛是氧化性的,熔煉過程是在1150~1170℃進行。精煉的后期爐氣為還原性的,青木還原過程在1120?1130℃進行。
      現在“青木還原”已為重油或氨氣或液化石油氣、天然氣等取代。
      在精煉銅時,在氧化培煉階段,爐底和爐墻的耐火內襯也參與生產過程。
      酸性內襯能促使鐵、鋅、鈷的氧化物良好地造渣并生成硅酸鹽(在鉛含量大時,使用酸性爐襯尤為合理)當取用堿性爐襯時,為使鉛生成硅酸鹽,必須采用酸性熔劑。
      在堿性爐襯的爐中,鎳、砷和銻排除得比較完全。這是因為氧化鎂能分解難以轉化為爐渣的鎳和銅的砷化物,并同這些化合物生成砷酸鹽。
      在精煉過程中,硅磚爐頂大量吸收銅的氧化物,這就是精煉時銅會損失的原因。
       
      熔煉工藝對爐襯材料使用壽命的影響
      1、工作狀況對爐襯材料使用壽命的影響
      連續熔煉和間歇熔煉對爐襯材料的使用壽命有著很大的影響。在連續熔煉時,爐襯材料始終是處于熱狀態,受溫度劇變的影響小。間歇作業時,每熔煉一爐爐襯材料就會從低溫一高溫一低溫周期性的急冷急熱地變化一次。這種急冷急熱變化的結果就會使爐襯材料產生裂紋,從而使爐襯材料的使用壽命降低。
       
      除鎂鋁尖晶石質爐襯材料外,鎂質和石英質爐襯材料的耐急冷急熱性是很差的。其中石英質爐襯材料尤其顯著,在爐襯材料加熱和冷卻過程中,爐襯材料燒結層的線膨脹或收縮率.9%。也就是說每間歇冶煉1爐,爐襯材料的體積將產生一次膨脹和收縮。在800℃以下這種變化率大,如果爐襯材料處于連續熔煉的條件下,爐襯材料壁的溫度將不會低于800℃,這樣爐襯材料體積的變化率是很小的,產生裂紋的時間也將推遲,爐襯材料的壽命得以提高。因此,為了延長爐襯材料的壽命,熔煉鑄鐵的大型工頻爐停爐時,必須使坩堝溫度保持在800℃以上。
       
      熔煉過程中溶液會通過耐火材料基體中的毛細孔道滲入到耐火材料基體內部侵蝕爐襯材料。滲入到耐火材料基體內部的成分包括;渣中的CaO、SiO2、FeO;鋼液中的Fe、Si、Ai、Mn、C,甚至還包括金屬蒸氣,CO氣體等。這些滲入成分沉積在耐火材料毛細孔道中,造成耐火材料工作面的物理化學性能與原耐火材料基體的不連續性,在操作溫度急變下將出現裂紋、剝落和結構疏松,嚴格地說這個損毀過程比溶解損毀過程嚴重得多。
      以堿性電爐爐襯材料為例,提高氧化鎂含量及黏度,既有利于減少對爐襯材料的侵蝕,有利于提高集渣效果。
       
      2、熔煉溫度對爐襯材料使用壽命的影響
      熔煉過程中鋼液的溫度過高,會造成爐渣溫度升高,對爐襯材料的侵蝕加劇,使爐襯材料沿渣線過早的損壞。此外,高溫還會促使鋼液的流動性加速并加速向爐襯材料的裂紋滲透,加劇了金屬液對爐襯材料的化學侵蝕。在盡量控制熔煉溫度的同時,也不要出現長時間高溫或保溫等待澆鑄的情況,過高的溫度不但易使合金燒損,同時能耗也會增加??傊?,熔煉溫度越高爐襯材料的使用壽命越低。
       
      高溫的作用下爐襯材料材料中的SiO2會與鋼(鐵)液中的C發生還原反應,快速侵蝕爐襯材料。
       
      高溫保持是正常情況下爐襯材料浸蝕的主要原因,應盡量減少高溫保持時間。高溫出鐵、低溫澆鑄,一直是操作的準則。但是每一種鑄件都有其熔化工藝要求,在達到適合的溫度時,不要過于追求過度的高溫,要經常觀察和測溫。滿足工藝要求即可,做到低溫熔化、快速升溫。高溫鋼液停留在爐襯材料中時間越長,對爐襯材料的侵蝕越大。
       
      熔煉爐結構和用耐火材料
      熔煉爐是采用200~2500Hz中頻電源進行感應加熱,功率范圍為20~2500KW,根據其特點亦可稱為中頻電爐。主要用于貴金屬如黃金、鉑金、銀,銅,鐵,不銹鋼,鋁合金,鋁等其它金屬的熔煉和提溫,是大學實驗室,研究所,手飾加工,精鑄件加工的理想設備。電源采用IGBT進口功率器件,更加集成化小型化,有效輸出功率達到90%以上,省電節能,比傳統可控硅中頻節能60%。
      結構介紹
      整套熔煉爐電爐設備包含中頻電源柜,補償電容,爐體(兩個)及水冷電纜、減速機。爐體由爐殼、感應圈、爐襯、傾爐減速箱等四個部分組成,爐殼用非磁性材料制成,感應線圈是由矩形空心管制成的螺旋狀筒體,熔煉時管內通冷卻水。線圈引出銅排與水冷電纜連通,爐襯緊靠感應圈,由石英砂打實燒結而成,爐體的傾動由傾爐減速箱直接轉動。傾爐減速箱系二級渦輪變速,自鎖性能好,轉動平穩可靠,出現緊急斷電時看收工傾爐,避免危險??梢酝ㄟ^選爐開關對兩臺爐體的傾爐減速箱電動機的控制進行選擇,帶有四芯橡皮線的開關盒能使操作者站在合適位置對爐體的傾動,復位進行點動控制。目前一般3噸以上熔煉爐已經不采用上述的機構,傾爐以液壓油缸為主,感應銅圈外部有若干個均布的仿弧形磁軛,防止漏磁。采用該種方法,爐殼不需要用非磁性材料制成,爐殼外部不發燙。采用液壓傾爐裝置傾爐過程平緩,安全。
      工作原理:
      熔煉爐利用中頻電源建立中頻磁場,使鐵磁材料內部產生感應渦流并發熱,達到加熱材料的目的。中頻電爐采用 200-2500Hz中頻電源進行感應加熱,熔煉保溫,熔煉爐主要用于熔煉碳鋼,合金鋼,特種鋼,也可用于銅,鋁,鉛,鋅等有色金屬的熔煉和提溫.設備體積小,重量輕, 效率高,耗電少,熔化升溫快,爐溫易控制,生產效率高。
       
      設備特點
      1.電爐體積小,重量輕、效率高、耗電少;爐子周圍溫度低、煙塵少、作業環境好;
      2.操作工藝簡單、熔煉運行可靠;更換品種方便。
      3.加熱溫度均勻、燒損少、金屬成分均勻;
      4.鑄件質量好、熔化升溫快、爐溫易控制、生產效高;
      5.根據其在工業中的特點可稱為工業爐,電爐,高頻電爐,小型電爐,節能爐。
      6.爐體可電動傾倒,便于出來,特別適合于澆鑄。
       
      冷卻系統
      熔煉爐的冷卻系統主要冷卻電源和爐體兩大部分。電源部分包括電源柜內各個電源器件和電力電熱電容組。電源部分由精密電器元器件組成,冷卻管道比較細為了防止管內結垢堵塞管道所以一般使用軟化水或者純凈水。
      電爐和電源采用獨立的冷卻裝置。中頻電源采用全封閉冷卻裝置,爐體采用全封閉冷卻裝置。
      熔煉爐采用相互獨立的二套冷卻裝置的目的是為了避免相互影響。因為中頻電源需要低溫的冷卻水(純凈水),出水溫度要控制在55&deg;C以內,但電爐感應線圈的冷卻水溫度可以略高,這樣反而能夠提高電爐的熱效率,同時減小冷卻裝置的體積,進而減低造價。
      熔煉爐和熔化爐的區分:
       
      熔煉爐通常是指將金屬或非金屬熔化、調整其成份、去其雜質,獲得所設定成份的工業爐;而熔化爐則是指將金屬或非金屬熔化成液體的工業爐。兩者的區別一個是煉,一個是化。其類型大致如下:熔煉爐:高爐及高爐出鐵場;煉鋼爐、混鐵爐;鐵合金熔煉爐(如明弧電爐、鋁熱法熔煉爐、焙燒回轉窯、礦熱電爐和多層機械焙燒爐等);有色金屬熔煉爐(如鼓風爐、閃速爐、燒結爐、轉爐和精煉爐等)
      熔化爐:沖天爐、化鐵爐(如鑄造用各類冷風、熱風沖天爐及各種化鐵爐);金屬熔化爐(如各種煉銅爐、化鉛爐熔鋁爐等);非金屬熔化、冶煉爐(包括玻璃熔爐、剛玉冶煉爐、硅冶煉爐和耐火及保溫材料熔化爐等)。
       
      熔煉電爐爐底用耐火材料 
      熔煉電爐爐底爐體由耐火磚砌體、鋼結構及基礎墩組成。
      爐底與基礎之間由基礎墩支撐,構成架空式結構。
      由于熔煉電爐爐底溫度較熔煉反射爐爐底溫度高,為保護爐底,一般都采用架空結構,用自然通風或強制吹風進行冷卻。
      耐火磚砌體由爐底、爐墻、爐頂組成。
      熔煉電爐爐底結構為磚砌反拱式爐底,反拱磚層數為2~3層,爐底總厚度一般為1250~1300mm。由下往上依次為爐底鋼板(40mm)、耐火澆注料(95~150mm)、粘土磚(230~300mm)、鎂磚(760mm)。也有不用耐火澆注料,直接砌粘土磚(500mm),其上用鎂磚(760mm)砌成反拱式爐底。
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