中频炉炉衬工艺方法探讨

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1、中频炉炉衬工艺方法探讨感应电炉已越来越多地用于熔炼各种钢铁材料，特别是在铸造车间的合金熔炼中，感应电炉已被广泛应用。济南二机床集团有限公司铸造厂，根据感应电炉工作的特点，结合本公司生产的实际，改进了筑炉工艺，提高了炉衬寿命。该厂500kg中频感应炉过去炉衬寿命最高50次，最低只有几次，并且经常出现侵蚀及裂纹等情况，严重影响了生产及经济效益。经过对炉衬的捣制工艺、炉衬混合料的配比、捣固方法和烧结工艺的改进，炉衬寿命提高到120次以上，并且简化了捣制工艺，从而减少了打炉、烘炉次数，大大减少了炉衬材料和电能的消耗，降低了生产

2、成本，缩短了生产周期，具有显著的经济效益。一、炉衬绝缘层的改进捣制炉衬时，一般用5mm石棉板隔开感应圈和耐火坩埚，以保证炉衬有良好的隔热及绝缘性能。但在烘烤烧结过程中，石英砂及硼酸中的水分很难排出，往往造成炉衬绝缘性能下降及烘炉时间延长。经过研究，采用在石棉板上钻Φ2~4mm的小孔，这样既能加快石英砂及硼酸中水分的及时排出，又能很好地固定散装炉衬料。二、炉衬材料的配比和捣固方法的选择石英砂的粒度配比及捣固方法影响炉衬的使用寿命，其主要影响炉衬的耐蚀性能和抗高温冲击性能。经试验，炉衬的抗侵蚀能力与其基体密度成正比，密度越

3、大，基体组织越密，炉衬的抗侵蚀能力越强。在结合济南二机床集团有限公司实际生产的基础上，采用表1所示的石英砂配方。炉口石英砂采用表2所示的改进配方。表1炉体炉衬石英砂配方表石英砂粒度/目8～101O～2020～40270新工艺(质量分数，％)旧工艺(质量分数，％)1010303530253030 表2炉口石英砂配方表石英砂粒度/目1O～202O～40270硼酸水玻璃新工艺(质量分数，％)2040402.55炉衬坩埚分炉底、炉壁、炉口。炉底承受全部铁水的静压力，特别是和坩埚壁交界处是整个坩埚的薄弱环节，此处厚度大，散热不均

4、匀，烧结时易产生裂纹；炉壁部位温度高，铁水静压力、冲刷力及铁水的化学侵蚀严重；炉口部分内外温差大，烧结时温度不易达到规定温度，易产生裂纹，同时使用过程中由于石英砂的过热膨胀，使炉衬整体上移，降低了炉衬的紧实度。针对这种情况，采用在炉口上方安放铝质压板防止膨胀。捣制炉衬时，一般由4人操作，采用4人轮换位置的方法捣制炉衬，可以是捣制的炉衬紧实度比较均匀。三、硼酸加入量的选择硼酸(H2BO3)在石英砂混合料中主要起粘结作用。硼酸的加入量在2％～2.5％之间比较合适，但在生产过程中发现，当炉衬中硼酸的含量大于2.5％时，随硼酸

5、加入量的增加，炉龄显著下降，且在熔炼后，炉壁表面有液体晶体向下流动，其侵蚀速度随硼酸含量的增加而增大。因此，在烧制炉衬过程中硼酸的加入量选择2％～2.5％。四、炉衬烧结方法的选择在熔化铁水的过程中，炉衬要承受1550℃左右的高温，要求炉衬在高温下不熔化开裂，同时要抵抗高温铁水的冲刷和腐蚀。因此，除了合理选择石英砂的粒度配比、硼酸的加入量和炉衬的捣固方法外，还要适当地选择炉衬的烧结方法。在过去，采用的是连续送电烘烤工艺，洪炉时间达10h，消耗能源严重，生产效率低。由于石英砂在各种不同的温度、升温速度条件下，有不同的状态转

6、变，经试验后采用初期烘烤、一次烧结、二次烧结的烘炉工艺，既节省了能源，又提高了生产率。初期烘烤升温在550℃以下，烘烤时用木材，目的主要是在排出炉衬中的水分。一次烧结在550-1200℃进行，让硼酸处于熔融状态，使石英砂由β石英转变为α石英。二次烧结在1200-1450℃进行，使α石英充分转变为α磷石英。炉衬内壁烧结成整体熔化欣水时，当炉料化完后，保温3～4h后出铁，然后连续熔化2～3炉。表3为炉衬的烧结工艺。