提高感應(yīng)電爐爐齡實(shí)用技術(shù)

　　　                     　電爐爐襯的使用壽命對(duì)于需要連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)的冶金、鑄造企業(yè)來說具有重大意義。我公司使用無芯感應(yīng)酸性爐襯電爐(先是1.5t工頻爐，后為2 t、3t中頻電爐)熔煉灰鐵和球鐵鐵液，爐襯壽命平均達(dá)到400次以上，最高達(dá)到620爐(按總出鐵量除以電爐額定鐵液容量計(jì)算

　　達(dá)到電爐的高爐齡是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須做好以下各方面的工作。

　　1筑爐前期工作包括水冷、感應(yīng)線圈、磁軛、支撐膠木、絕緣涂料、耐火膠泥的檢查和處理

　　1.1要求各個(gè)部件之間必須連接穩(wěn)固，通電元件之間必須部件本身無隱患、保持規(guī)定的距離，通水元件本身及連接無滲漏；通電線圈上必須無多余金屬殘留物且涂刷專用線圈涂抹料(絕緣材料)；線圈內(nèi)側(cè)圓周之間必須要涂抹專用耐火膠泥，耐火膠泥在線圈內(nèi)部形成的柱(錐)面必須光滑，不允許出現(xiàn)凸凹點(diǎn)、在線圈每匝之間形成良好的連續(xù)填充；凡涂抹料、耐火膠泥在筑爐前必須干燥，可以自然停留24—48h晾干，也可以晾干12h后置人坩堝模小功率10kW左右烘烤1～2h烘干。

　　1.2目的達(dá)到盡量減少因?yàn)闋t體的絕緣(膠木發(fā)煙、匝間短路和感應(yīng)線圈吸附鐵豆)、漏電、爐體內(nèi)圓柱(錐)面影響爐襯自然收縮產(chǎn)生裂紋等意外事故，而導(dǎo)致的必須或者難以判斷的停爐、拆爐。2筑爐工序包括筑爐準(zhǔn)備工作、筑爐操作兩個(gè)步驟。

　　2.1筑爐準(zhǔn)備工作2.1.1 筑爐工具

　　一般要用到以下三種工具：耘松叉、搗固叉、搗固錘和通用的連接棒、電振動(dòng)器等。(1)耘松叉：因?yàn)椴⑴艓讉€(gè)鐵齒較短(一般常為40～50mm)、較細(xì)且端部較尖，主要用于把加入坩堝四周的爐襯材料耙勻并預(yù)叉實(shí)，在加入后一層爐襯材料之前把前一層筑好的爐襯上表面耘松約20mm。

　　(2)搗固叉：一是要求齒的分布形狀與坩堝圓周仿形，便于叉到坩堝模的邊沿部位；二是叉齒的長(zhǎng)度應(yīng)比較適中，達(dá)到電振動(dòng)器傳輸沖量到前一層與本層的交接處又不至于影響效率，取100～120mm的齒長(zhǎng)較合適。

　　(3)電振動(dòng)器：拉法基樂法耐火材料(上海有限公司)和美國(guó)聯(lián)礦生產(chǎn)的電振動(dòng)器性能卓越，比一般的氣動(dòng)、手動(dòng)筑爐振動(dòng)效果好得多且效率高；另外，樂法提供的不用叉、錘，在坩堝壁上三個(gè)振動(dòng)點(diǎn)的新式電振動(dòng)器更具有效率極高、爐襯整體均勻優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)。2.1.2坩堝模

　　額定3t以內(nèi)一般為5～6 mm的A3鋼分段焊接而成。1.5t以上的電爐坩堝模一般是在燒結(jié)階段被熔化，因?yàn)檫@個(gè)規(guī)格以上的坩堝模即使加大斜度也難以拔出，即使拔出也很可能拉裂爐壁，烘烤燒結(jié)效果(特別是均勻性)比不上熔掉坩堝模，否則將得不償失。另外其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將對(duì)爐襯壽命有直接影響。

　　(1)坩堝模主體圓周：這一段可以根據(jù)線圈處內(nèi)面耐火膠泥層的形狀(爐襯推出式一般從爐底至爐口有一定便于爐襯推出的斜度)，保持一定爐襯厚度而讓坩堝此段隨形，也可以以保證最薄位置的安全厚度將此段做直。根據(jù)使用中此段的侵蝕狀況而將坩堝此段在電爐廠家規(guī)定的坩堝圓周尺寸上每邊縮小10mm～15 mm。

　　(2)坩堝模高度的確定：一般認(rèn)為，底部爐襯厚度以達(dá)到高過最下面一匝感應(yīng)線圈為基準(zhǔn)，但是在實(shí)際過程中應(yīng)充分考慮以下因素：熔化效率、熔煉材料、中／工頻爐的爐襯侵蝕部位。一般情況下生產(chǎn)灰鐵或者球鐵的中頻爐的爐底侵蝕不大(大約30～50mm)，可以按壓著最下面一匝感應(yīng)線圈上沿為準(zhǔn)，而工頻爐的爐底侵蝕比較嚴(yán)重(往往達(dá)到100mm以上)，這就要求將工頻爐的爐底比同規(guī)格的中頻爐爐底爐襯厚50～100mm，整個(gè)坩堝模的高度應(yīng)為爐底爐襯上平面至爐沿平面垂直高度距離加上高過爐沿平面約50mm的高度，這個(gè)高度有利于后面的滿爐鐵液燒結(jié)爐襯，具體高度以不影響合上爐蓋準(zhǔn)。

　　(3)轉(zhuǎn)角處的尺寸和形狀：這是至關(guān)重要的。因?yàn)榛诣F、特別是球鐵在高溫(1500～1550℃)下此處易產(chǎn)生“大象腳”侵蝕，而且此處的耐火膠泥層直徑也較小，所以此處是可能穿爐的“薄弱環(huán)節(jié)”。這個(gè)地方的轉(zhuǎn)角應(yīng)該平緩，轉(zhuǎn)角梯度由一次改為不低于二次，而整體爐襯應(yīng)該加厚是一個(gè)基本方向。

　　(4)鉆排氣孔和底部形狀：在坩堝模底及側(cè)壁上應(yīng)按200—300mm的間距鉆出呈菱形分布的小孔，這有利于烘烤階段爐襯材料中水分的排出和增大電阻，提高發(fā)熱烘烤效果。孔的直徑在3mm左右較好，太小則排氣效果不好，太大則導(dǎo)致筑爐時(shí)爐襯材料從孔中大量噴人。坩堝模底部平面不能向內(nèi)凹進(jìn)，最好水平，要么由中心向外凸出1mm左右，以免筑爐后底部有氣隙和結(jié)構(gòu)性應(yīng)力導(dǎo)致烘烤燒結(jié)時(shí)“底爆”。

　　(5)其余：焊縫必須打磨光滑不留銳角；坩堝的外圓尺寸公差及同心度嚴(yán)格限制在5mm以內(nèi)；備用坩堝模應(yīng)在使用前除銹。2.1.3筑爐材料

　　這里指的是爐襯材料，熔煉灰鐵、球鐵鐵液一般選用二氧化硅為骨料配粘結(jié)劑硼酸等的酸性爐襯。材料的好壞是決定爐襯壽命的第一要素，對(duì)此有以下要求。

　　(1)用量不大的可以自己配制

　　①石英砂成分ω為：SiO2>99%，CaO<0.5%，MgO<0.5%，F(xiàn)eO<0.5%，Al2O3<0.5%，H2O<0.5%。

　　②配方

　　目數(shù)：6～8、10～20、40～70、200及以下；比例：分別為30%、20%、30%、20%。

　　另外加入2.0%～2.2%未潮解的過篩硼酸；對(duì)上部(感應(yīng)線圈最上面一匝平面以上)“爐領(lǐng)”爐襯材料最好適量加入模數(shù)在2.2～2.8的水玻璃。

　　③混制：首先對(duì)石英砂進(jìn)行磁選，再把各種目數(shù)的石英砂按以上配比加入，用鐵鏟翻轉(zhuǎn)均勻；按以上配比加入硼酸，再翻轉(zhuǎn)均勻，最后用手再次搓勻。混制爐領(lǐng)爐襯材料時(shí)硼酸加入量取下限，與水玻璃同時(shí)加入并翻轉(zhuǎn)均勻和用手搓揉，水玻璃的加入量以硅砂的粉塵全部變潮、手捏不成團(tuán)為準(zhǔn)。否則，加入過多爐領(lǐng)處易開裂。

　　(2)用量較大且需要連續(xù)生產(chǎn)時(shí)最好選取專業(yè)爐襯材料廠配制好的“干打料”。對(duì)此作以下說明。

　　①供應(yīng)商和爐襯材料種類、牌號(hào)的選擇：外國(guó)廠家有聯(lián)礦(天津)、拉法基樂法(上海)等，國(guó)內(nèi)廠家有沈陽力達(dá)等；需要什么種類和牌號(hào)的材料只需要提供給供應(yīng)商所在單位熔煉合金種類、最高使用溫度等參數(shù)即可。

　　②對(duì)供應(yīng)爐襯材料的使用前檢查：一般庫(kù)存量夠用即可，以防爐襯材料回潮；使用前必須檢查是否回潮結(jié)塊，否則要么停用，要么將潮濕料僅僅用于修筑爐嘴，否則容易導(dǎo)致爐襯局部裂紋、剝落。拆開袋后的爐襯材料要求經(jīng)過磁選，對(duì)非石英質(zhì)的其它雜質(zhì)也盡量選出

　　對(duì)材料的種類、牌號(hào)等應(yīng)在使用中適時(shí)調(diào)整。

　　3筑爐操作

　　3.1耐火、絕緣材料的鋪設(shè)

　　對(duì)內(nèi)部涂有耐火膠泥的特別是拆爐襯為推出式的，建議先鋪設(shè)一層云母板，再鋪一層石棉板；對(duì)非以上情況的，鋪設(shè)兩層石棉板、一層云母板，其中云母板置于兩層石棉板之間，要求云母板、石棉板的接頭應(yīng)在50～100mm，且接頭應(yīng)相互錯(cuò)開；云母板、石棉板與線圈內(nèi)側(cè)(或者耐火膠泥層)之間必須伸展、緊貼；云母板、石棉板必須用張緊圈張緊，特別是在爐口部位必須箍緊，不得留下讓異物(特別是鐵屑)掉入的隱患。3.2倒砂、撥勻

　　將經(jīng)過磁選的爐襯材料用塑料或者木質(zhì)瓢沿環(huán)狀的爐襯區(qū)倒人，盡量均勻；再用耘松叉將爐襯材料沿環(huán)狀的爐襯區(qū)拔平并預(yù)緊實(shí)，每次倒人的爐襯材料以撥平、預(yù)緊實(shí)后比前一層增高不超過120mm為準(zhǔn)；耘松叉應(yīng)在再次倒人爐襯材料前將上一批的已打結(jié)爐襯上面耘松20mm深。3.3打結(jié)

　　先用搗固叉，每次都應(yīng)爭(zhēng)取讓搗固叉的叉齒扎到此層與上一層的交界處，搗固叉主要是通過向下傳遞沖量將爐襯材料中的空氣排除，從而達(dá)到爐襯材料的緊實(shí)；當(dāng)搗固叉難以下扎時(shí)就換用搗固錘，搗固錘的打擊平面要求下一個(gè)要壓著上一個(gè)的1／3～1／2，

　　直到回彈有力打不動(dòng)為止。用叉和錘都應(yīng)離開石棉板而貼近坩堝模并沿著環(huán)狀爐襯區(qū)旋轉(zhuǎn)打結(jié)；這樣有利于避免將石棉板打破為碎屑造成穿爐隱患，又可讓爐襯在徑向方向形成從內(nèi)到外逐步降低的緊實(shí)度梯度，并且在圓環(huán)每個(gè)同心圓的各點(diǎn)緊實(shí)程度均一。在打結(jié)轉(zhuǎn)角處時(shí)應(yīng)格外注意，一是爐襯材料最好按每層80～100mm加料，二是應(yīng)該將搗固叉、錘適當(dāng)偏斜，確保能打結(jié)該處坩堝模附近區(qū)域的爐襯材料。

　　3.4筑爐其它注意事項(xiàng)

　　確保整個(gè)筑爐過程中爐襯及耐熱、絕緣材料中不掉入任何雜物(特別是鐵質(zhì)材料)，否則應(yīng)該予以清除；坩堝模水平放置在爐內(nèi)正中的前提下，根據(jù)電爐的侵蝕、出鐵時(shí)輻射烘烤主要在后面爐襯的情況，建議坩堝模向前面移動(dòng)5mm左右。4烘烤、燒結(jié)

　　這是爐襯壽命的關(guān)鍵之一。應(yīng)制訂《烘烤、燒結(jié)工藝》，并用熱電偶、溫度數(shù)字顯示儀進(jìn)行監(jiān)控。烘烤、燒結(jié)應(yīng)注意以下控制要點(diǎn)。4.1烘烤和初期燒結(jié)階段的加料特點(diǎn)

　　通常工頻爐需要加入起爐塊，大約為電爐額定容量的20%～30%，起爐塊的四周與坩堝模內(nèi)壁留5～15mm的間隙；而中頻爐不必加入起爐塊，只需要加入的爐料塊小、密實(shí)、干燥無銹。在底下金屬?zèng)]有熔化之前，一般可將爐內(nèi)加滿爐料，在金屬開始熔化后小批量的每次加入50～200kg爐料(視電爐規(guī)格定)，直到最后金屬液面離爐沿50～100 mm。4.2烘烤、燒結(jié)階段的升溫特點(diǎn)

　　總的原則是“低溫階段慢升溫，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)”，燒結(jié)階段溫度要比平時(shí)最高出鐵溫度高50～80℃左右，燒結(jié)時(shí)間保溫2～3h。低溫階段900℃以前升溫速度為1.2℃／min，這有利于爐襯材料中水和晶間水的逸出，在900℃左右保溫2～3h后石英穩(wěn)定發(fā)生相變；否則，升溫過快將導(dǎo)致石英急劇相變，內(nèi)應(yīng)力過大將導(dǎo)致以后爐襯開裂、剝落，急劇降低爐襯壽命及使用安全。高溫?zé)Y(jié)做到位，有利于在爐襯的徑向上從內(nèi)到外形成各占1／3厚度的燒結(jié)層、過渡層、松散層，這樣爐襯既有一定抗高溫侵蝕性能，又有較好的強(qiáng)度和韌性。4.3其它

　　烘烤、燒結(jié)使用爐料盡量少用，避免長(zhǎng)時(shí)間用高碳質(zhì)爐料在過高溫度下熔煉，這將加大爐襯的侵蝕，因?yàn)閷l(fā)生以下反應(yīng)：C+SiO2＝CO2+Si—Q，高溫有利于吸熱反應(yīng)的進(jìn)行。為使坩堝表面形成一定厚度的耐侵蝕的燒結(jié)釉質(zhì)層，應(yīng)在烘烤前向爐內(nèi)投入5～10kg的石英玻璃碎屑；新爐開始使用的前7、8爐鐵液建議每次出鐵1／5～1／3左右，有利于對(duì)爐襯的保護(hù)和進(jìn)一步完好燒結(jié)。

　　5使用維護(hù)良好的使用方法對(duì)爐襯壽命也很重要。以下要點(diǎn)應(yīng)予以注意。

　　5.1加料、出鐵

　　要求爐料的塊度不得太大，爐料小批量多批加入，不能蓬料，減少爐料對(duì)爐壁、爐底的沖擊。爐內(nèi)留的鐵液在不影響交界材質(zhì)和加料不飛濺的情況下應(yīng)適當(dāng)多些，避免鐵料直接撞擊爐底。每次出鐵后電爐應(yīng)平放，減少爐內(nèi)鐵液對(duì)后壁的輻射烘烤和重力對(duì)整體爐壁的不均勻作用。5.2“冷凝金屬起熔”

　　為減少爐襯因?yàn)榉磸?fù)驟熱驟冷的熱疲勞導(dǎo)致開裂，往往連續(xù)開爐對(duì)爐襯壽命的延長(zhǎng)是相當(dāng)重要的，但是由于突發(fā)性事件導(dǎo)致電爐停電，爐內(nèi)的鐵液冷凝后重新啟爐的情況難以避免。對(duì)此，提出以下要求。

　　(1)在爐內(nèi)金屬頂部沒熔穿之前必須將爐體合上爐蓋并向前傾斜15°左右，以低于電爐的保溫功率開始送電。

　　(2)在冷凝金屬?zèng)]有軟化之前不得提高功率，因?yàn)榇藭r(shí)升溫太快將導(dǎo)致金屬的膨脹嚴(yán)重超過爐襯的膨脹而導(dǎo)致金屬凝塊將爐襯拉裂，最終導(dǎo)致穿爐等嚴(yán)重事故；金屬冷凝軟化后可以將功率升到保溫功率左右，直到冷凝金屬上面的金屬殼被下面的液體金屬熔穿，此時(shí)可將爐體放平，以較高的功率升溫熔化。5.3保護(hù)爐領(lǐng)措施

　　爐領(lǐng)在加料和扒渣中經(jīng)常受到磕碰易于損壞，對(duì)其應(yīng)加以防護(hù)，在爐沿上加一個(gè)鑄鐵做的隨形防護(hù)壓圈是一個(gè)較好措施。要求此壓圈螺栓固定在爐沿鋼板上，底部不得壓著爐襯上部，因?yàn)闋t襯在燒結(jié)階段要向上膨脹，可以提前在筑爐時(shí)讓最后一層上平面低于爐沿20～30mm，這樣壓圈既不妨礙爐襯的上下自由伸縮，又起到了對(duì)爐領(lǐng)部位良好的防護(hù)作用。5.4隨時(shí)掌握爐況

　　熔煉人員必須注意爐襯的侵蝕、裂紋狀況，估計(jì)到爐襯壽命的中后期時(shí)，甚至應(yīng)倒空鐵液停爐檢查。同時(shí)看電爐最高熔化功率和電流，以及鐵液翻動(dòng)情況。5.5補(bǔ)爐

　　通常情況下除非是專門停爐對(duì)電爐進(jìn)行中、大修，一般情況下中頻爐是不進(jìn)行小修補(bǔ)爐的(嚴(yán)重的大象腳腐蝕，難以熱補(bǔ)或者補(bǔ)后爐襯易脫落上浮)。工頻爐主要腐蝕爐底、鐵液翻動(dòng)頻率低，所以在爐底腐蝕不是很嚴(yán)重(小于50mm)的情況下可以將筑爐材料適當(dāng)調(diào)濕，將爐底雜質(zhì)清除后鏟人爐底用搗固錘搗實(shí)進(jìn)行“熱補(bǔ)”，一般補(bǔ)爐底不超過兩次。5.6正確恰當(dāng)?shù)恼莆蘸猛?、拆爐時(shí)機(jī)

　　可以這么說，假如爐襯穿爐為650爐，能在用到620爐左右決定停爐就已是很好的水平，絕對(duì)不要去追求650爐。因此，在電爐的爐壁圓周方向出現(xiàn)肉眼明顯可見的水平環(huán)狀裂紋、爐襯侵蝕和剝落嚴(yán)重(特別是爐底及轉(zhuǎn)角處)、電爐可以送的功率和電流達(dá)到甚至超過額定的5%～10%(一般此時(shí)電爐的鐵液容量也接近或者超過額定容量的10%)、爐內(nèi)鐵液翻轉(zhuǎn)比平時(shí)明顯劇烈時(shí)必須考慮停、拆爐。

　　6結(jié)論

　　(1)電爐高爐齡的達(dá)到是可以實(shí)現(xiàn)的，但它是一個(gè)系統(tǒng)工程，所有環(huán)節(jié)都或多或少的影

　　爐襯壽命，但是存在主次。

　　(2)對(duì)電爐高爐齡的追求不是我們的唯一目標(biāo)，效益和安全等諸多因素必須考慮。