提高中頻爐爐襯壽命的筑爐工藝

YNSH518

一．前言：
    中頻無芯感應爐爐襯的高溫性能主要取決于所用耐火材料的物理、化學性能及礦物組成，在原輔材料選定的前提下，燒結工藝是使爐襯獲得良好顯微組織結構以充分發揮其耐高溫性能的的關鍵工序。爐襯燒結的致密化程度與耐火材料的化學組成、粒度配比、燒結工藝和燒結溫度等因素有關。我廠通過二十多年的不斷摸索和生產試驗，總結出了合理的筑爐打結工藝和烘烤燒結工藝，使爐齡大幅度上升，2T中頻爐干式打結爐襯的爐齡（經一次中修）高達1157爐次，取得了顯著的經濟效益。
" X8 `' i  }: {  h6 \8 e- }
二．筑爐工藝：
3.1筑爐時去掉云母紙。
3.2對筑爐用水晶石英砂進行如下處理：
3.2.1手選：主要去除塊狀物及其它雜質；
3.2.2磁選：必須完全去除磁性雜質；
3.2.3干式搗打料：必須進行緩慢烘干處理，烘干溫度為200℃－300℃，保溫4小時以上。
# k( I$ }1 R# G0 T- _6 q$ d. i3.3粘結劑的選用：用硼酐(B2O3)代替硼酸（H3BO3）作粘結劑，加入量為1.1%－1.5%。
3.4筑爐材料的選用及配比：
3.4.1筑爐材料的選用：應注意，不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感應爐爐襯材料，重要的是石英晶粒大小，晶粒越粗大，晶格缺陷越少越好，（如水晶石英砂SiO2純度高，外表潔白、透明。）爐子容量越大，對晶粒的要求越高。
3.4.2配比：爐襯用石英砂配比：6－8目10%－15%，10－20目25%－30%，20－40目25%－30%，270目25%－30%。
" f3 I0 V; n( n, z: d' L0 `3.5爐襯的打結：爐襯打結質量好壞直接關系到燒結質量。打結時砂粒粒度分布均勻不會產生偏析，打結后的砂層致密度高，燒結后產生裂紋的幾率下降，有利于提高感應爐爐襯使用壽命。
3.5.1干式打結爐襯（以2t中頻無芯感應爐為例）：線圈絕緣膠泥的應用：2t中頻無芯感應爐的感應圈涂覆有絕緣膠泥層。與感應路通常使用的絕緣材料云母、玻璃絲布等相比，使用線圈絕緣膠泥有如下好處:第一，烘干后，厚度為8－15mm的線圈絕緣膠泥層具有良好的絕緣性能，完全可代替云母和玻璃絲布，充當線圈和爐襯之間的絕緣保護層；膠泥材料的導熱系數較高，不必擔心相對較厚的膠泥層會影響熱面爐襯的三層結。第二，膠泥層位于線圈和保溫層之間，正常情況下，環境溫度很低（＜300℃，偶爾有金屬液接近其表面時膠泥層會釋放出少量殘余的水分，使絕緣電阻降低，系統提供早期報警。第三，利用膠泥本身高于1800℃的耐火度，當偶爾有金屬液滲漏到其表面時，膠泥能給線圈提供一層保護屏障，當出現報警時，膠泥層可提供一定的事故處理時間。第四，對帶有底頂出式的爐子而言，將膠泥制作成帶有錐度的形狀，避免了爐襯與線圈的摩擦，同時利用其強度對線圈進行固定，避免了線圈在使用和建、拆爐過程中的變形，延長了線圈的使用壽命。第五，線圈與膠泥層作為爐子的永火襯，雖一次性費用高，施工周期長，但其使用壽命可以與線圈相同，也可進行局部修補，因此就整體而言降低了筑爐成本。

8 f" E4 X3 b( M, s3 C. E8 Y干式打結爐襯前，首先在爐子線圈絕緣層內鋪設一層石棉板和一層玻璃絲布，鋪設時除手工平整壓實各層材料外，還要用彈簧圈上下繃緊，搗固石英砂時，自上而下逐個移動彈簧圈，直至爐襯打結完畢。
" j2 f0 G: l1 i3.5.2打結爐底：爐底厚約280mm，分四次填砂，人工打結時防止各處密度不均，烘烤與燒結后的爐襯不致密。因此，必須嚴格控制加料厚度，一般填砂厚度不大于100mm/每次，爐壁控制在60mm以內，多人分班操作，每班4－6人，每次打結30分鐘換人，圍繞爐子緩慢旋轉換位，用力均勻，以免造成密度不均。
3 v0 t7 H+ E, b. \6 Z" A' D
6 G' M! q% P8 u  i/ I爐底打結達到所需高度時刮平，即可放置坩堝模。對此，應注意保證坩堝模與感應圈同心，上下調整垂直，模樣盡量與所筑爐底緊密結合，調整周邊間隙相等后用三個木楔卡緊，中間吊重物壓上，避免爐壁打結時石英砂產生位移。
. f6 X" N, K" v6 y3.5.3打結爐壁：爐襯厚度為110-120mm，分批加入干式打結料，布料均勻，填料厚度不大于60 mm，打結15分鐘（人工打結），直至與感應圈上緣平齊。在打結完后坩堝模不取出，烘干和燒結時起感應加熱作用。
" P7 x' {. W) _& I  `/ n, H3.6烘烤與燒結規范：為獲得爐襯的三層結構，烘烤和燒結工藝大致分為三個階段：
3.6.1烘烤階段：分別以25℃/h、50℃/h的速度將坩堝模加熱至600℃，保溫4h，目的是徹底排除爐襯中的水分。
; U4 N/ K; O7 Q( s! P3 a7 S) ]3.6.2半燒結階段：以50℃/h升溫至900℃，保溫3h，以100℃/h升溫至1200℃，保溫3h，必須控制升溫速度，防止產生裂紋。
3.6.3完全燒結階段：高溫燒結時，坩堝的燒結結構是提高其使用壽命的基礎。燒結溫度不同，燒結層厚度不足，使用壽命明顯降低。
) g: U9 ]$ r  u$ G7 R2T中頻爐在烘烤過程中加入了約950公斤鐵料增強感應圈加熱作用，隨著烘烤與燒結的持續進行，通過低功率送電產生較為平穩的電磁力攪拌鐵水，是爐襯上下受熱均勻。嚴格控制石英砂三個相變區的溫度，促進石英砂相變充分，提高了爐襯的首次燒結強度。

三．小結
    對于中、工頻爐爐襯的壽命，除保證獲得完整合理的三層爐襯外，還應注意平時的操作，筑爐是選用優質干凈的筑爐材料，合理配比，精心打結，科學烘烤與燒結規范，嚴格操作工藝，即可延長爐子使用壽命。