中頻爐因其具有易于更換熔煉種類，便于操控熔煉質(zhì)量，操作靈敏簡(jiǎn)略，功率密度大，熔化速度快，起熔方便等長(zhǎng)處而受到了冶金鑄造廠家的喜愛，已廣泛應(yīng)用于鑄造行業(yè)的合金熔煉中。但是，中頻爐爐襯使用壽命成為影響鑄造企業(yè)前期效益及鑄件質(zhì)量的難題，其安全使用方法和使用壽命已成為鑄造行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。柳州五菱柳機(jī)鑄造有限公司根據(jù)中頻爐的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，通過優(yōu)化筑爐及燒結(jié)工藝，改善筑爐工具，改進(jìn)加料小車，完善日常維護(hù)管理辦法，成功地將中頻爐的爐齡從平均60爐(最低只有幾爐)延長(zhǎng)到平均260爐，是原來(lái)的4．3倍，其中爐齡最長(zhǎng)記錄已達(dá)到285爐。這大幅提高了中頻爐爐齡，增加了安全系數(shù)，降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

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中頻爐的爐襯是在一系列物理、化學(xué)交織的條件下進(jìn)行工作，要承受熔煉過程1500℃以上的高溫作用，加料時(shí)爐料對(duì)爐襯的劇烈沖擊與碰撞，熔煉時(shí)電磁攪拌引起金屬液對(duì)爐襯的強(qiáng)烈沖刷作用，爐渣對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕作用，間斷作業(yè)使?fàn)t襯溫度產(chǎn)生急冷急熱變化等，從而使?fàn)t襯出現(xiàn)裂紋、局部侵蝕、剝落等現(xiàn)象，引起金屬液穿透而導(dǎo)致爐襯失效。

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我廠使用的是酸性爐襯耐火材料，成分如表1所列。

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中頻爐爐腔形狀是由坩堝模的外形決定的，考慮到爐內(nèi)鐵水滯留時(shí)間由爐口往爐底逐漸增加，對(duì)爐墻的燒損也逐漸增加，因此坩堝模應(yīng)設(shè)計(jì)成有一定錐度，使?fàn)t墻厚度由爐口往爐底逐漸增加，防止因爐墻下部燒損過大而損失爐齡。坩堝模斜坡部位的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到施工時(shí)能否舂實(shí)，斜坡面與垂直面夾角不宜過大，避免施工時(shí)難以春實(shí)，導(dǎo)致斜坡位置緊實(shí)度低，容易開裂而損失爐齡。另外，在坩堝模上均勻分布鉆O3小孑L，利于烘爐時(shí)排出水分。如圖1所示。

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由于中頻爐爐底承受著加料時(shí)爐料的劇烈沖擊與碰撞，從而引起爐底耐火材料的機(jī)械磨損最為嚴(yán)重。倘若搗筑爐底耐火材料的致密度不夠，極易導(dǎo)致爐底耐火材料的剝落，特別是剛剛燒結(jié)好的新爐襯。我廠舊的筑爐底工藝為分三次加料。第一層：加料8袋，順著一個(gè)方向手叉4圈，刮毛；第二層：加料8袋，順著一個(gè)方向手又4圈，博式振動(dòng)器平板振4圈，刮毛；第三層：加料9袋，順著一個(gè)方向手叉4圈，博式振動(dòng)器平板振4圈，找平爐底。為了提高爐底耐火材料的致密度，我廠自行設(shè)計(jì)制作了一套專門用于振實(shí)爐底用的氣動(dòng)振動(dòng)平板。在原有的工藝基礎(chǔ)上，再使用振動(dòng)平板振實(shí)爐底，振動(dòng)分為三個(gè)階段：第一階段：使用0．2MPa壓縮空氣，振動(dòng)5分鐘；第二階段，使用0．4MPa壓縮空氣振動(dòng)20分鐘；第三階段，使用0．6MPa壓縮空氣振動(dòng)5分鐘。在早期的使用過程中，我廠就經(jīng)常出現(xiàn)爐底耐火材料大面積剝落現(xiàn)象，嚴(yán)重影響爐襯的使用壽命，經(jīng)過工藝改進(jìn)后，就沒有再出現(xiàn)爐底耐火材料剝落現(xiàn)象。

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爐墻耐火材料的致密度直接影響爐襯使用壽命，致密度高的爐墻，燒結(jié)后可以獲得良好的燒結(jié)層，可以有效抵抗?fàn)t體急冷急熱造成的膨脹和收縮的內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生的裂紋細(xì)少，有效的防止了鐵液及熔渣的參透侵蝕作用，提高爐襯的使用壽命。我廠原工藝筑爐墻分7次加料，每層加8包(每包25kg)，用除氣叉手工舂30min，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大，每層加料較多，不易舂實(shí)。同時(shí)由于員工用力不均勻，爐墻易發(fā)生分層現(xiàn)象。當(dāng)整個(gè)爐墻舂完后，再用馬丁振動(dòng)器振實(shí)爐墻，分為兩層振動(dòng)，每層有四個(gè)振動(dòng)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)振動(dòng)30分鐘，第一層在坩堝底部，第二層在坩堝頂部。由于坩堝直徑較小，員工在擰緊馬丁振動(dòng)器的螺栓時(shí)非常不方便，勞動(dòng)強(qiáng)度大。同時(shí)，這種振動(dòng)方式，在爐墻高度達(dá)1500mm處只有兩層振動(dòng)，爐墻易產(chǎn)生分層現(xiàn)象。我廠在早期就發(fā)生過爐墻分層現(xiàn)象，橫向裂紋長(zhǎng)度達(dá)到爐膛直徑的2／3，裂紋寬度為1．5mm左右，整個(gè)爐襯寬度方向裂透，直至線圈漿料層。新工藝筑爐墻分11次加料，每層加6包料，與爐底連接處的錐形部位在每次加料后先用除氣叉按順(逆)時(shí)針方向春4遍，再用博式電動(dòng)振動(dòng)器除氣叉沿同一方向春4遍，層間用除氣叉刮毛，避免發(fā)生分層現(xiàn)象，其余層次加料后，只需用博式電動(dòng)振動(dòng)器除氣叉沿同一方向舂4遍，層間用除氣叉刮松；整個(gè)爐墻搗筑完畢后，再用天車吊人氣動(dòng)錘擊式JOLTER振動(dòng)器，從坩堝錐形部位起開始振實(shí)爐墻，向上每100mm為一層，為了提高錐形部位的耐火材料的致密度，此區(qū)域振動(dòng)時(shí)間為10分鐘，其余層次振動(dòng)時(shí)間為6分鐘。為了避免將已經(jīng)振實(shí)了的耐火材料重新振松，結(jié)束錘擊操作應(yīng)在離坩堝模上方約250mm處結(jié)束。

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新的筑爐工藝，增加了加料次數(shù)，使用博式電動(dòng)振動(dòng)器除氣叉代替手工舂實(shí)，使用氣動(dòng)錘擊式JOLTER振動(dòng)器代替馬丁振動(dòng)器，使耐火材料分布均勻、緊實(shí)度高、層間結(jié)合緊密，減小了烘爐后產(chǎn)生裂紋的傾向，同時(shí)也提高工作效率，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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常規(guī)的筑爐工藝是先筑好爐襯，最后再筑爐嘴，在燒結(jié)爐襯的同時(shí)，也順帶完成了爐嘴的烘烤過程。此種筑爐嘴工藝的缺點(diǎn)是，爐嘴與爐襯連接處在冷爐的時(shí)候，由于兩者收縮的方向垂直，加上爐嘴材料燒結(jié)時(shí)的退讓性，在連接處就會(huì)產(chǎn)生縫隙、裂紋，如圖2、圖3所示。等到下次再冷爐啟動(dòng)，無(wú)論烘烤溫度如何控制，都不可能有效的彌合產(chǎn)生的縫隙，導(dǎo)致鐵水滲入，如此循環(huán)，鐵水滲入越來(lái)越深，極易導(dǎo)致穿爐事故。

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在吸取了此種筑爐嘴失敗的教訓(xùn)后，我廠采用了新的筑爐嘴工藝，新的工藝要求：爐嘴按如圖4所示的形狀砌筑，爐嘴必須在筑爐襯之前筑好，且必須烘烤透徹。此種形狀的爐嘴，由于將連接位置向爐嘴方向移動(dòng)100～150mm，同時(shí)在與爐襯連接處形成了階梯形狀，從而可以有效防止鐵液的滲透，有效的解決了爐嘴與爐襯連接處滲鐵現(xiàn)象，迅速提高爐襯使用壽命。

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燒結(jié)過程是在高溫下使耐火材料的接觸面上出現(xiàn)液相結(jié)合，形成連續(xù)的燒結(jié)網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)使整個(gè)耐火材料聯(lián)成一個(gè)整體，形成穩(wěn)定化的方石英材料，玻璃化的燒結(jié)層，提高爐襯材料的致密度和強(qiáng)度，使其受熱體積變化率減少，并且具備抵抗鐵水的作用。燒結(jié)后爐襯斷面從外向里應(yīng)分為未燒結(jié)層、半燒結(jié)層、燒結(jié)層。燒結(jié)層要求密度大、強(qiáng)度高、表面裂紋少，砂粒顆粒之間全部熔化，燒結(jié)網(wǎng)絡(luò)均勻完整。燒結(jié)層的厚度約占全壁厚的20％～30％，隨著爐壁的熔蝕不斷向內(nèi)壁完整消耗。半燒結(jié)層是燒結(jié)層和未燒結(jié)層之間的過渡區(qū)在該區(qū)內(nèi)，部分顆粒的接觸面開始融化，燒結(jié)網(wǎng)絡(luò)不完全。該層的作用是緩沖燒結(jié)層的應(yīng)力，阻止燒結(jié)層內(nèi)產(chǎn)生的裂紋向外延伸。半燒結(jié)層的厚度約占坩堝壁厚度的25％～35％。未燒結(jié)層是半燒結(jié)層和感應(yīng)圈之間有一層完全沒有燒結(jié)的原始砂料。這層砂料起著絕熱的作用，當(dāng)爐襯在加熱和冷卻時(shí)，也起著體積膨脹和收縮的作用。未燒結(jié)層的厚度約占坩堝壁厚度的30％35％。我廠新燒結(jié)工藝在前期將升溫速度控制在100℃／h，以使?fàn)t襯材料中的水分充分排出，防止升溫過快出現(xiàn)裂紋。由于石英轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Ot一鱗石英緩慢，如圖5所示，延長(zhǎng)中期在1050℃時(shí)的保溫時(shí)間，使石英晶變充分。末期最高燒結(jié)溫度控制在1600℃保溫2h，如圖6所示。此工藝可得到更理想的燒結(jié)層。

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我廠的加料系統(tǒng)為加料振動(dòng)小車。在加料時(shí)，加料小車運(yùn)行至爐口上方，通過振動(dòng)，使小車內(nèi)的爐料落人爐膛內(nèi)熔化。由于我廠使用的廢鋼為廢舊的軌鋼，具有鋒利的刃口，當(dāng)向爐內(nèi)振動(dòng)加入廢鋼時(shí)，爐嘴下方附近的爐襯常被砸爛，砸松，導(dǎo)致大量鉆鐵出現(xiàn)嚴(yán)重影響爐襯的使用壽命。為了防止軌鋼沖擊爐襯，我廠對(duì)加料小車作了改進(jìn)。經(jīng)過改進(jìn)之后，加料小車內(nèi)的爐料都可以緩慢垂直的落人爐膛內(nèi)，有效的減輕了對(duì)爐襯的沖擊，提高了爐襯的使用壽命。

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中頻爐爐襯材料的使用壽命同設(shè)備、工藝及Et常的操作是密不可分的。其中優(yōu)良的筑爐材料是關(guān)鍵，正確的施工工藝是前提，合理的操作是保證。只有嚴(yán)格的管理，正確的操作才能使?fàn)t襯壽命得以不斷提高