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扒渣技术如何平衡金属纯净度与保护炉衬

在熔炼过程中,扒渣不仅仅是简单的体力劳动,它是一门涉及化学平衡和操作精度的艺术。

目标很明确:彻底去除夹杂物以保证铸件质量,同时避免因操作不当或化学侵蚀导致的耐火材料(炉衬)过早失效。

1.了解你的“敌人”与“盟友”,造渣剂的选择

造渣剂的选择直接决定了渣的流动性、熔点以及对炉衬的化学侵蚀程度。

常见造渣剂类型

  • 聚渣剂:
    • 成分: 通常以珍珠岩、火山灰或膨胀石墨为基料。
    • 作用: 撒入后迅速膨胀,通过物理吸附将分散的浮渣聚集结块。
    • 优势: 形成的渣壳易于整体挑出,减少了反复刮擦炉壁的需求,从而保护炉衬。
  • 熔剂 – 主要针对有色金属:
    • 打渣剂: 通过放热反应改变渣的润湿性,使渣与金属液分离(渣变干),减少金属损耗。
    • 覆盖剂: 在液面形成保护层,防止氧化吸气。
  • 碱度调节剂:
    • 石灰 (CaO): 用于脱磷脱硫,但需注意用量。
    • 萤石 (CaF2):(警惕使用) 虽然能显著降低渣的熔点和粘度,但对炉衬有极强的侵蚀性。

关键策略:化学匹配(酸碱中和)

这是保护炉衬的化学核心。

  • 酸性炉衬 (硅砂): 避免使用高碱度渣(如过量石灰),否则渣会“吃”掉炉衬以达到化学平衡。
  • 碱性炉衬 (镁砂): 需要保持高碱度渣,若渣呈酸性,会严重腐蚀炉衬。

技术提示: 理想的渣应该具有适当的粘度。太稀(流动性太强)容易渗透进耐火材料的气孔造成深层侵蚀;太稠则难以扒除,容易裹挟金属液。


2.扒渣方法,从粗放到精细

不同的扒渣方式对炉衬的机械损伤程度截然不同。

A. 人工扒渣

最常见但变数最大。

  • 技巧: 使用预热过的扒渣勺。操作时应遵循“轻撇表面”的原则,而不是“深挖”。
  • 炉衬保护: 严禁将扒渣工具用力撞击炉壁或作为杠杆支点撬渣。对于感应电炉,扒渣工具应避免接触线圈区域对应的炉壁过久。

B. 机械扒渣

适用于大型炉窑,效率高但风险大。

  • 风险: 机械臂力大,一旦刮蹭炉壁,会造成不可逆的物理剥落。
  • 优化: 建议在机械臂上安装限位装置或使用高精度的操作杆,确保工具与耐火材料层保持几厘米的安全距离。

C. 气动/真空扒渣

  • 原理: 利用真空吸力或气体吹扫将渣移除。
  • 优势: 这是最保护炉衬的方法,因为没有机械工具直接接触炉壁。同时,吸渣能更彻底地去除微小浮渣,提高金属纯净度。

3.提高纯净度与保护炉衬的综合操作流程

为了最大化去除杂质并最小化侵蚀,建议遵循以下标准操作程序(SOP):

第一步:熔炼后期的浮渣处理

在出炉前,先加入聚渣剂

  • 目的: 让细碎的氧化皮和夹杂物聚集成大的渣块。
  • 获益: 渣块越大,越容易一次性取出,减少了扒渣工具在炉内的停留时间和刮擦次数。

第二步:利用气体精炼

在炉底或通过喷枪吹入惰性气体(如氩气)。

  • 去除杂质: 气泡上浮过程会将深处的微小夹杂物带至表面进入渣层。
  • 保护炉衬: 这种方法减少了为了寻找深层杂质而进行的物理搅拌(物理搅拌会冲刷炉衬)。

第三步:控制“渣线”

渣线是炉衬侵蚀最严重的区域(气-渣-耐火材料三相交界处)。

  • 对策: 避免液面长时间停留在同一高度。如果必须长时间保温,应定期加入新鲜的覆盖剂,防止陈渣与炉衬发生过度反应。

第四步:留渣操作 – 视情况而定

在某些感应电炉操作中,出汤时不倒空,保留少量金属液。

  • 这虽然主要为了熔炼效率,但也能避免炉底耐火材料经历剧烈的热震(急冷急热),从而间接延长炉衬寿命。

4.总结对比表

因素对金属纯净度的影响对炉衬的潜在危害优化建议
萤石 (CaF2)极好(增加流动性,易反应)极高(严重侵蚀耐火材料)严格限制用量,仅在渣太稠时少量使用。
聚渣剂好(物理聚集杂质)低(减少了机械接触)优选膨胀性好、灰分低的聚渣剂。
过度搅拌好(促进夹杂物上浮)中/高(冲刷炉壁)优先使用底部吹气搅拌代替机械搅拌。
渣碱度决定脱磷/脱硫效果高(若酸碱不匹配)严格计算 CaO/SiO2 比值,使其与炉衬性质匹配。

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