陳曉光，楊貴成

（1.秦皇島冶金重工集團，河北 秦皇島 066000；2.秦皇島NPB軸承有限公司，河北 秦皇島 066000）

感應(yīng)電爐是利用電流感應(yīng)產(chǎn)生熱量來加熱和熔化鐵料的熔爐。與沖天爐熔煉相比，感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)點是熔煉過程中沒有增碳和增硫現(xiàn)象，而且熔煉過程可以造渣覆蓋鐵液，在一定程度上能防止鐵液中硅、錳及合金元素的氧化，并減少鐵液從爐氣中吸收氣體，從而使鐵液比較純凈。感應(yīng)電爐適用于熔煉高質(zhì)量灰鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵等。無芯中頻感應(yīng)電爐能夠直接熔化固體爐料，而且開爐及停爐比較方便，適合于間斷性生產(chǎn)條件；又因其熔化速度快、金屬溶液溫度高、化學(xué)成分均勻等優(yōu)點逐漸為許多企業(yè)所采用。同時也存在爐襯使用壽命短，拆爐、筑爐時間長等問題。我們經(jīng)歷了從手動筑爐、電動筑爐到現(xiàn)在使用氣動筑爐機筑爐的過程，不僅大大縮短筑爐時間，還延長了爐襯的使用壽命，提高了生產(chǎn)效率。下面將中頻無心感應(yīng)電爐爐襯耐火材料的選擇、整體氣動筑爐方法及注意事項作一介紹。

1 爐襯耐火材料的選擇

由于我公司使用中頻無心感應(yīng)電爐生產(chǎn)鑄鐵件，因此使用酸性石英質(zhì)爐襯耐火材料。我們先后使用過多家公司生產(chǎn)的石英質(zhì)爐襯耐火材料，因耐火材料的質(zhì)量，筑爐工藝，燒結(jié)工藝各不相同，導(dǎo)致爐襯的使用壽命各不相同。經(jīng)過對比，選用了上海樂法耐火材料有限公司的石英砂爐襯耐火材料，規(guī)格為SILICA MIX7 A0.8。材料具有合理的粒度級配，理化指標穩(wěn)定，耐高溫、抗侵蝕。用戶可以根據(jù)爐子容量、熔化材質(zhì)等進行選擇合適的爐襯材料，使用時不需要再加入其他材料，直接裝入爐內(nèi)干法打結(jié)，電爐爐襯使用壽命相對較長，最長已達到495爐次。

2 干法打結(jié)爐襯的特點

無芯感應(yīng)爐干法打結(jié)爐襯的特點是：爐襯容易烘干，燒結(jié)時間短；對烘烤升溫速度要求不嚴，爐襯斷面為燒結(jié)層、過渡層和松散層，爐襯對裂紋擴展的敏感性小，具有一定的容讓性；也能有效地阻止金屬溶液的滲入；材料本身導(dǎo)熱系數(shù)小，爐襯結(jié)構(gòu)隔熱性能較好；拆爐襯時容易清除；爐襯密度大，使用壽命比濕法打結(jié)的爐襯長很多。

3 筑爐設(shè)備及工具

爐襯的質(zhì)量受人為因素影響較大，手工打結(jié)勞動強度大，緊實率低。而氣動筑爐機筑爐，爐襯緊實率高，工人的勞動強度低，而且能夠縮短工時、提高勞動效率。氣動筑爐設(shè)備及工具主要有：氣動振動器及振動平板，氣動錘擊式側(cè)壁振動器，搗筑叉和鏟，下料漏斗，水平儀，卷尺，應(yīng)急燈等。

1）氣動振動器及振動平板

氣動振動器（圖1）的主要技術(shù)參數(shù)如下：

工作氣壓：0.6 MPa；振動頻率：4600r/min～6500r/min ；壓縮空氣量：1.8 m3/min。

該氣動振動器用于電爐爐底的振筑。振動平板根據(jù)電爐的實際尺寸焊接在氣動振動器上，振動器振動時靠振動平板緊實爐底耐火材料。

2）氣動錘擊式側(cè)壁振動器

該振動器用于爐側(cè)壁爐襯的振筑（圖2）。主要技術(shù)參數(shù)如下：

工作氣壓：0.6 MPa；錘擊頻率：2200次/min；激振力：1830N；沖擊力矩：8.40kg/cm；

壓縮空氣量：0.78 m3/min

圖1 氣動振動器

圖2 氣動錘擊振動器

3）搗筑叉和鏟

搗筑叉（圖3）和鏟（圖4）是必須的工具，為防止生銹需用不銹鋼材料制作。

4）下料漏斗

當側(cè)壁高度大于0.8 m或爐子容量大于3 t時，需采用漏斗向側(cè)壁加料，以防止干振料在加料過程中產(chǎn)生顆粒偏析和粉塵飛揚。

4 坩堝模的制作

坩堝模用6 mm厚的鋼板卷制焊接而成。坩堝模應(yīng)保持同心，以保證坩堝側(cè)壁厚度的均勻。坩堝模外側(cè)面的所有焊縫必須打磨平整，鐵銹、氧化皮等雜質(zhì)也必須清除干凈。坩堝模內(nèi)側(cè)面的焊縫必須鏟除焊皮。沿坩堝側(cè)壁圓周以300mm左右的間隔鉆出φ3mm的排氣孔。坩堝模底部以100mm左右的間隔鉆φ5mm的排氣孔。

圖3 搗筑叉零件圖

圖4 鏟的零件圖

5 筑爐前的準備

筑爐前必須作好以下工作。

1）檢查爐體：首先檢查爐口、爐嘴狀況并進行修補；其次檢查感應(yīng)線圈水泥是否完好，如有裂紋、凹坑必須用線圈水泥修好，然后對爐口、爐嘴、線圈水泥進行烘干，最后用壓縮空氣清除灰塵及雜物。

2）清理施工現(xiàn)場，保持工作現(xiàn)場清潔，穿戴好工作服并將口袋里的東西掏凈，防止掉入爐料中，最好穿特制工作服。工作中嚴禁吸煙。

3）檢查各種電器和接線，鋪好云母紙，連接處用膠帶粘牢，防止在筑爐過程中分離或脫落。準備氣動筑爐機及所需工具等。

4）吹凈爐襯材料包裝袋上的灰塵，檢查材料牌號和規(guī)格是否符合要求。爐襯材料要倒在用不銹鋼板制作的盤里，不得混入任何金屬物、包裝袋紙、木條、煤粉、焦炭、沙土等雜物。以免高溫下混入物熔化形成爐襯內(nèi)空隙和裂紋，影響爐襯質(zhì)量。

5）筑爐時要有專人組織、指揮，負責(zé)檢查質(zhì)量和測量尺寸，并做好記錄。

6 爐襯的氣動筑爐工藝

1）爐底施工工藝

（1）首先檢查云母紙是否完好，膠帶是否粘牢，其次按照技術(shù)要求在爐底上安裝好檢測漏爐報警天線。然后加入爐料將其固定好，確保筑爐完成后漏爐報警天線端頭與坩堝良好接觸。

（2）爐底振搗過程如下：

a）首先加入爐底所需總的一半爐襯耐火材料，用搗筑叉和鏟將爐襯材料弄平整，并搗叉四遍去除空氣。

b）按上述操作規(guī)程再加入其余爐襯耐火材料，直至底部料層高度高于爐底設(shè)計標高75mm。

c）突然將氣動振動器氣閥全開啟一會兒，以檢查氣動振動器是否固定牢固。

d）用吊車將安裝好氣動振動器小心吊放到電爐底部。振動底板應(yīng)僅與爐襯材料接觸。

e）調(diào)節(jié)氣閥使氣動振動器正常工作。爐底振動時間約為20min～30min。期間應(yīng)數(shù)次交替變換氣壓，改變振動頻率，以使整個爐底能獲得滿意的振實效果。固定不變的振動頻率，將導(dǎo)致爐底爐襯表面硬，內(nèi)部疏松的結(jié)果。

f）提起振動底板時要邊低速開啟氣動振動器，邊小心緩慢提起振動底板，以免突然快速提起時出現(xiàn)真空抽吸現(xiàn)象，造成爐底耐火材料開裂。

g）氣動振筑完成后的爐底耐火材料厚度要大于規(guī)定的爐底厚度25mm左右。

h）在放入坩堝模之前，用鏝刀刮去多余高度的爐襯材料，用水平儀檢查爐底表面的水平度。調(diào)整漏爐報警天線，確保他們與坩堝模連接。

i）將坩堝外周與側(cè)壁爐襯材料相接的爐底爐襯表面劃松，以使爐底與側(cè)壁爐襯材料具有良好的銜接。此項工作在坩堝模放置之前完成比較容易，但應(yīng)注意不要將坩堝模底部范圍劃松。

j）爐底氣動振筑完成后，必須檢查氣動振動器有無零件脫落，使用工具有無丟失，確認無誤后方可進行下道工序。否則，拆除已經(jīng)氣動振筑完成的爐底查找，然后重新筑爐底。

2）坩堝模放置

將坩堝模小心放入爐底，確保它放置水平。且位于爐子中心，以確保從爐底到爐頂?shù)膫?cè)壁厚度均等。

3）爐襯側(cè)壁施工工藝

（1）坩堝模定位并固定后，先用搗筑叉將與側(cè)壁爐襯銜接的爐底部分的耐火材料叉筑4次，然后加入側(cè)壁耐火材料開始側(cè)壁搗筑工作。注意不能碰壞或沾污云母紙。

（2）耐火材料的加入：前兩次加入側(cè)壁所需總量的大約1/8的爐襯耐火材料，用搗筑叉和鏟劃平耐火材料并插四遍以去除空氣。第三次加入側(cè)壁所需總的量大約1/10的耐火材料，用搗筑叉和鏟劃平耐火材料并插四遍以去除空氣。以后每次加入相同的量，并插四遍以去除空氣。一直加滿為止。注意每層加料后，用照明燈仔細檢查云母紙是否損壞，爐襯材料中是否夾帶金屬小件、塑料、布質(zhì)碎片等雜物，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即去除。

（3）先非常緩慢地開啟氣閥，確認所有錘體完全伸出，彈簧卡箍緊壓銷栓座后才可全部打開閥門進行錘擊作業(yè)。

（4）將氣動錘擊式側(cè)壁振動器用起重機吊起，調(diào)節(jié)好錘體與坩堝模內(nèi)壁之間的間距。錘擊頭與坩堝模內(nèi)壁之間的間距一般為30mm。

（5）錘擊頭的沖擊速度大小可以用供氣量來調(diào)節(jié)。在壓縮過程中，錘擊頭必須以全功率錘擊。

（6）在坩堝模下部的錐形部位要錘擊3次，調(diào)節(jié)錘體與坩堝模內(nèi)壁之間的間距時，要用起重機將筑爐機吊出坩堝模再進行。每次錘擊時間須持續(xù)4min～5min。

（7）側(cè)壁部位錘擊過程中，爐襯干振料振實下降后應(yīng)及時添加。錘擊時間：每上升100mm錘擊約3min～4min。直至爐口以下300mm為止。為了避免使干振料重新振松，應(yīng)在坩堝模上方用較小的錘擊力結(jié)束錘擊。

（8）修整爐口和爐嘴部位的耐火材料，清點使用的工具，裝入金屬材料準備燒結(jié)。

7 爐襯耐火材料的燒結(jié)工藝

整體爐襯氣動振筑結(jié)束后，必須及時進行烘烤和燒結(jié)，低溫緩慢烘烤和高溫滿爐燒結(jié)是必不可少的環(huán)節(jié)。爐襯燒結(jié)工藝如圖5所示。保溫溫度要比最高熔煉溫度高約50℃～100℃。

8 電爐爐襯的日常維護

為了保護電爐設(shè)備，延長爐襯使用壽命，提高工作效率。在日常工作中應(yīng)注意以下事項。

1）加入爐內(nèi)的原材料必須干凈，去除型砂、鐵銹、渣子等雜物。

2）大塊材料必須切割成合適的塊度，長度一般不超過爐口直徑的2/3，以防止加料過程中劃傷爐襯。

3）在往冷爐中加料時，第一批料應(yīng)為塊度較小的碎料或切屑，防止大塊材料直接撞擊爐底，導(dǎo)致爐底損傷。

4）連續(xù)熔煉時，不要出凈鐵水，要剩余10%左右。然后先加入鋼屑等碎料，減輕大塊材料的沖擊，既保護爐襯，又防止鐵水飛濺。

5）熔煉過程中要勤觀察，防止爐內(nèi)金屬材料搭棚。否則，爐內(nèi)溫度過高，嚴重侵蝕爐襯，發(fā)生穿爐事故。

6）粘在爐襯上的渣子要及時清理，保持爐襯的清潔。

7）每周測量一次爐體尺寸，掌握爐襯的實際狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

8）熔煉過程中要隨時觀察漏爐保護電流的大小，掌握電爐爐襯狀況，防止穿爐事故發(fā)生。

［1］陸文華.鑄鐵及其熔煉［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1981.

［2］中國機械工程學(xué)會鑄造專業(yè)委員會.鑄造手冊（第一卷）［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1993.

［3］楊貴成.中頻感應(yīng)電爐爐襯的干法打結(jié)與維護［J］.中國鑄造裝備與技術(shù)，2002（4）：65-66.