柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司鑄造車間配置的兩臺(tái)中頻爐容量為3 t；熔煉材質(zhì)為HT250 鑄件，原鐵水ω（C）=3.2%~3.3%，ω（Si）=1.65%~1.75%；為兩班制工作，出水溫度為1490 ℃~1 540 ℃；使用的爐襯砂為普通國產(chǎn)砂；在高溫、高碳量、低硅量、頻繁停爐以及爐襯砂為普通國產(chǎn)砂的工作條件下，中頻爐的使用壽命一直保持著較高的爐齡，平均使用壽命為205 爐，且絕大多數(shù)為正常侵蝕而造成的拆爐。

1 影響電爐坩堝拆爐的一些缺陷

1.1坩堝的正常侵蝕

在高溫狀態(tài)下，爐襯將與鐵液進(jìn)行坩堝反應(yīng)，如下式：SiO2 + 2C → Si + 2CO，溫度越高、C 越高、Si 越低，爐襯的蝕損將加劇，隨這爐襯的不斷地侵蝕，爐襯變薄，從而導(dǎo)致拆爐。

1.2 坩堝的異常侵蝕

1） 裂紋

裂紋分為垂直裂紋和橫向裂紋。垂直裂紋在爐冷的過程由于爐襯的收縮將不可避免的產(chǎn)生，在冷爐啟動(dòng)熔化時(shí)，只要控制好升溫速度，一般均可彌合，因此垂直裂紋危害較小。橫向裂紋由于在沖爐過程中爐襯產(chǎn)生分層或者在使用過程中產(chǎn)生上下較大的溫差而產(chǎn)生的，容易使鐵液滲入，且在使用過程不斷的擴(kuò)展，容易造成漏爐，因此橫向裂紋的危害很大。

2）孔洞

孔洞主要是局部筑爐質(zhì)量不好或者在沖爐過程中落入異物或者烘爐過程排氣不良所致。穿透性的孔洞會(huì)造成直接漏爐，未穿透的孔洞也大大降低了電爐坩堝的使用壽命。

3）其他原因

有時(shí)為了維修電爐設(shè)備等原因，不得不拆爐，從而造成了電爐坩堝使用壽命的結(jié)束。

2 提高電爐坩堝的使用壽命的措施

以下從爐襯耐火材料、鋪爐工藝、筑爐工藝、烘爐工藝和使用工藝等方面介紹如何防止缺陷的產(chǎn)生，從而提高電爐坩堝的使用壽命。

2.1 爐襯耐火材料

爐襯耐火材料質(zhì)量及其性能的好壞對(duì)爐子的使用壽命起到根本的作用。

1） 筑爐耐火材料要有良好的性能

要求耐火材料具有相當(dāng)高的耐火度，抵抗高溫?zé)嶝?fù)荷作用，不軟化，不熔融；具有高的體積穩(wěn)定性，抵抗高溫?zé)嶝?fù)荷作用，體積不收縮和僅有均勻膨脹；具有相當(dāng)高的常溫強(qiáng)度和高溫?zé)釕B(tài)強(qiáng)度，高的荷重軟化溫度，在高溫?zé)嶝?fù)荷和重負(fù)荷的共同作用下，不喪失強(qiáng)度，不發(fā)生蠕變和坍塌；具有好的耐熱震性，抵抗溫度急劇變化，不開裂，不剝落；具有良好的抗渣性。

2） 耐火材料的成分

耐火材料中的雜質(zhì)，在高溫下能形成低熔點(diǎn)的化合物，從而降低了耐火材料的耐火度。隨著耐火材料中雜質(zhì)含量的增加，耐火度降低，坩堝的使用壽命下降。因此，爐襯砂中要保證石英含量，嚴(yán)格控制雜質(zhì)成分，車間對(duì)爐襯砂成分控制如下：

ω（SiO2）≥98.0%；ω（Al2O3）≤0.5%；ω（Fe2O3）≤0.5%；ω（TiO2）≤0.05%；ω（H2O）≤0.5%。

3） 耐火材料粒度配比

耐火材料合理的粒度配比，可以在筑爐過程中容易形成密度高的耐火層，在使用過程不易出現(xiàn)缺陷。耐火材料粗、中、細(xì)3 種粒度配比不當(dāng)將會(huì)降低使用壽命， 車間使用的耐火材料為專業(yè)廠家提供，粗細(xì)配比如下：3.35mm~5 mm、0.85 mm~1.70 mm、0.1mm~0.85 mm、0.1 mm 以下的比例分別為17%、33%、20%、30%。

2.2 鋪爐工藝

鋪爐質(zhì)量對(duì)爐子的壽命和安全有著重要的意義。鋪爐時(shí)先檢查線圈是否有損傷，如有，則在損傷部位涂刷絕緣漆，將其修復(fù)；再用水玻璃拌耐火泥修平爐墻，并將爐墻及爐底清理干凈；依次鋪設(shè)事先按尺寸剪好的云母板、報(bào)警不銹鋼網(wǎng)、石棉布；用銅芯線接好報(bào)警不銹鋼網(wǎng)穿出爐子線圈外，再用三個(gè)漲圈在鋪好石棉布的爐子爐墻下、中、頂部漲緊；鋪好的爐子，應(yīng)蓋好，避免雜物落入其中。

2.3 筑爐工藝

1） 筑爐工具

①筑爐機(jī)選取是否得當(dāng)也影響到筑爐質(zhì)量。車間使用的是電動(dòng)振動(dòng)機(jī)。就以電動(dòng)振動(dòng)機(jī)而論，筑爐機(jī)的功率、頻率、重量均要達(dá)到車間的具體要求，要保證在筑爐過程中避免分層現(xiàn)象，同時(shí)要保證得到密度高的爐襯。

②車間的筑爐工具有搗固叉、平錘等，搗固叉用于舂爐底、爐墻，平錘用于在爐底舂好后將其舂平。

③坩堝模的制作有幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：要合理設(shè)計(jì)排氣孔以利于在烘爐過程水汽的排出；轉(zhuǎn)角處應(yīng)為圓弧，避免出現(xiàn)銳角；焊縫必須打磨光滑；坩堝模壁厚應(yīng)保障其剛度，可在模內(nèi)焊上加強(qiáng)筋，以防止在舂爐過程中出現(xiàn)變形。

2）筑爐前工作準(zhǔn)備

在筑爐之前要做好工作準(zhǔn)備。檢查線圈是否損壞，若有則采取措施進(jìn)行處理；準(zhǔn)備好各種筑爐工具，并檢查好筑爐機(jī)是否有螺釘松動(dòng)、搗固叉叉子是否有牢固等以防止異物落入爐襯中；準(zhǔn)備好筑爐材料，并將袋子剪開，要求對(duì)開平剪，以避免在加料過程中，包裝紙落入爐襯中；準(zhǔn)備好照明工具，以觀察筑爐過程中的具體情況；準(zhǔn)備好坩堝模，檢查其各種尺寸看其是否變形，如有變形可更換坩堝模，將坩堝模表面的鐵銹用砂布磨光，并用掃把掃干凈，用小木柴將排氣孔堵住但坩堝模表面要光滑，防止其在舂爐時(shí)爐襯砂從排氣孔排出，準(zhǔn)備好后可待用。

3）筑爐過程

爐底和爐墻的質(zhì)量好壞直接影響到爐子的使用壽命，因此這個(gè)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。中頻爐爐底厚為300 mm，爐墻厚為110 mm。筑爐底時(shí)加入料為16包25 kg 裝的爐襯砂，由三臺(tái)筑爐機(jī)進(jìn)行搗固，時(shí)間為50 min 左右，以保證其獲得結(jié)實(shí)的爐底；筑好爐底后放入坩堝模，用定位尺校正壁厚，要求各方向誤差小于5 mm，然后用木契緊固，并放入壓爐鐵塊以防止坩堝在沖爐過程中的移動(dòng)，再用平鏟鏟松坩堝和石棉布之間的石英砂；由于坩堝模的傾斜處不容易搗實(shí)，因此，爐墻第1 層加料需少些，以避免出現(xiàn)局部不緊實(shí)或者分層現(xiàn)象，第1 層加料為4 包爐襯砂；第2 層至第6 層每層加料為6 包，搗固時(shí)間均為30 min 左右，加料量要保證筑爐機(jī)能搗固到前1 層，以避免分層現(xiàn)象，加料量要根據(jù)具體情況來確定加料量；由于在沖爐過程中不可避免的出現(xiàn)粗粒上浮現(xiàn)象，每弄好1 層后，要把浮在上面的粗粒分開，以避免出現(xiàn)分層現(xiàn)象；爐子封頂后，用石英砂拌水玻璃鋪在爐子頂部和出水槽，將其搗緊，修平；爐子修筑好后，蓋上石棉板，插入熱電偶并定好位，做好烘爐準(zhǔn)備。

2.4 烘爐工藝

烘爐是為了獲得燒結(jié)層的過程，燒結(jié)層的好壞直接影響到了爐子的使用壽命，烘爐是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。爐腔筑好后，應(yīng)立即進(jìn)行烘爐；烘爐前，檢查電氣設(shè)備、冷卻水系統(tǒng)是否正常；烘爐時(shí)要嚴(yán)格按烘爐工藝進(jìn)行，烘爐曲線如圖1。

烘爐工藝是烘爐過程中的關(guān)鍵因素，具體要點(diǎn)：

①要控制好加熱速度，特別是烘爐早期，如果加熱速度過快，爐襯中的水分排出過快則容易形成裂紋，使?fàn)t子的壽命大大縮短。

②當(dāng)爐襯被加熱到573 ℃時(shí)，爐襯中的β-石英快速轉(zhuǎn)化為α-石英，體積膨脹0.82%。溫度繼續(xù)升高，α-石英在870 ℃轉(zhuǎn)化為α-鱗石英，體積膨脹16%。在石英相變過程中膨脹過快

將容易引起裂紋甚至剝落，因此在400 ℃加熱到600 ℃時(shí)， 加熱速度應(yīng)減慢，而在870 ℃時(shí)應(yīng)保溫1 h~2 h， 使其能緩慢且完全的相變。

③烘爐最后階段為燒結(jié)保溫，燒結(jié)溫度根據(jù)具體耐火材料而定，一般希望能得到厚度為爐襯厚30%的燒結(jié)層，因此，一般燒結(jié)溫度高于出鐵溫度50 ℃~100 ℃。

2.5 用爐工藝

爐子使用過程的各種工藝對(duì)爐子的使用壽命也相當(dāng)重要，各種操作不當(dāng)均可能會(huì)降低爐子的使用壽命。因此在使用過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1）由于新爐的燒結(jié)層較薄，因此新爐的使用工藝很重要。新爐出水的第1 爐應(yīng)出50%即加料熔化，這樣可避免全部出水后加料使?fàn)t襯驟冷而出現(xiàn)裂紋等缺陷；新爐盡可能地進(jìn)行連續(xù)熔煉，避免間斷熔煉忽冷忽熱而造成的裂紋，一般應(yīng)連續(xù)熔化1 個(gè)星期；新爐使用時(shí)，下料時(shí)盡量避免強(qiáng)烈沖擊爐底和爐墻，避免在強(qiáng)烈沖擊下出現(xiàn)的爐襯剝落、裂紋等。因此要獲得高爐齡，爐子早期用爐工藝要做好。

2）熔煉過程中盡量避免高溫熔煉。在高溫狀態(tài)下，爐襯將與鐵液進(jìn)行坩堝反應(yīng)，如下式：SiO2 + 2C → Si + 2CO，溫度越高、C 越高、Si 越低，爐襯的蝕損將加劇，尤其在新爐時(shí)更為明顯，因此熔化時(shí)在保證出水溫度下盡量避免高溫，出水溫度為1 490 ℃~1 540 ℃， 但在熔煉過程中一般控制在1 490 ℃~1 520 ℃；值得一提的是，在出水后斷電使處于較低溫度保溫，準(zhǔn)備出水時(shí)再根據(jù)上一包水的溫度進(jìn)行升溫，這可減少高溫鐵液對(duì)爐襯的侵蝕，延長(zhǎng)爐襯使用壽命，降低電耗，是提高爐齡、降低電耗的好方法。

3） 避免爐襯過熱。由于中頻爐升溫速度相當(dāng)快，當(dāng)熔煉工不注意時(shí)，使?fàn)t料出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象而使?fàn)t襯出現(xiàn)局部高溫甚至超過爐襯的耐火度，這樣有可能使?fàn)t襯熔融而蝕損；或者當(dāng)爐前工不注意時(shí)， 熔化溫度太高時(shí)也可能使?fàn)t襯熔融而蝕損；這樣將大大降低爐襯的使用壽命，因此，在熔化過程中一定要隨時(shí)注意，比如熔化工要勤捅料、爐前工根據(jù)鐵水顏色隨時(shí)掌握鐵水溫度以確保爐襯安全。

4）在使用過程中，由于故障等原因需要長(zhǎng)時(shí)間停爐時(shí)，應(yīng)將爐內(nèi)的鐵液倒空，避免鐵水冷凝時(shí)對(duì)爐襯的拉裂而使?fàn)t襯損壞；當(dāng)無法倒清鐵水時(shí)，且鐵水已經(jīng)冷凝，在無法判斷爐襯是否完好時(shí)，為了安全起見應(yīng)進(jìn)行拆爐。

5）使用過程中尤其新爐時(shí)盡量使用干凈的爐料。

6）在停爐冷卻時(shí)，為了避免爐襯驟冷，應(yīng)進(jìn)行空爐冷卻，同時(shí)為避免爐襯在冷卻過程中上下溫差過大而產(chǎn)生裂紋，應(yīng)蓋爐蓋，使?fàn)t襯在冷卻時(shí)上下均勻，從而保證爐子的使用壽命。

7） 由于爐冷時(shí)不可避免的出現(xiàn)垂直裂紋，因此，冷爐啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先低溫烘爐，再進(jìn)行熔化，從而使裂紋能先彌合，避免鐵水熔化時(shí)滲入裂紋使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展。

8）爐子使用過程中要注意觀察爐況，觀察好爐況就是對(duì)爐子的一種保護(hù)，每3 日測(cè)量爐底，每日每爐均要觀察爐墻，從而保障了爐襯的安全。

9）對(duì)電爐設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，如經(jīng)常進(jìn)行吹掃線圈，清掃線圈上的雜物防止線圈擊穿，從而避免了由于設(shè)備故障而導(dǎo)致的拆爐，有效的提高了坩堝使用壽命。

3 結(jié)論

中頻感應(yīng)電爐要想獲得較高的爐齡，要做到以下幾點(diǎn)：

1） 要選取性能較好、成分較純、合理粒度配比的耐火材料。

2） 鋪爐前要檢查好線圈是否損傷，鋪爐時(shí)要鋪好絕緣板、不銹報(bào)警網(wǎng)、絕熱板等。

3） 要選取好筑爐工具，并做好筑爐前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，控制好每層的加料量及搗固時(shí)間，筑爐時(shí)避免異物落入，盡可能獲得結(jié)實(shí)且潔凈的坩堝。

4） 烘爐要注意加熱速度，保證爐襯砂水汽緩慢且完全排出；在石英相變時(shí)應(yīng)降低加熱速度或者保溫使其能緩慢相變直至完全相變。

5）做好各項(xiàng)用爐工藝，盡量避免其缺陷的產(chǎn)生。

（轉(zhuǎn)自：互聯(lián)網(wǎng)，作者：柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司易致達(dá)。在此表示感謝！）