提高鑄造電爐坩堝使用壽命的措施

感應(yīng)電爐爐襯的使用壽命影響著爐齡，而爐齡的長(zhǎng)短直接影響著爐子的生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)周期等，因此如何延長(zhǎng)爐襯的使用壽命，是需要著力思考的問題。

一、爐襯材料對(duì)爐齡的影響

選擇爐襯材料必須要與熔煉的金屬材質(zhì)性能相對(duì)應(yīng)，還要考慮其價(jià)格。

采用石英砂+2%硼酸作爐襯來熔煉高鉻鑄鐵、中低合金鑄鋼和高合金耐熱鑄鋼。實(shí)踐證明，由于爐襯燒結(jié)后的SiO2為主爐壁，其強(qiáng)度偏低，難以承受金屬液的靜壓力、熱侵蝕和加料造成的沖擊，爐襯極易在早期失效；另外，出金屬液的溫度及熔煉保溫溫度與石英砂的耐火度不能相適應(yīng)，使得爐襯容易受侵蝕剝落，爐齡僅有20爐次。

采用50%冶金鎂砂+50%電熔鎂砂+2%硼酸混合打結(jié)作爐襯，其耐高溫侵蝕性能好，但抗急冷急熱能力差，膨脹收縮大，容易產(chǎn)生裂紋引起穿爐，爐齡一般在40爐次左右。

采用廠家生產(chǎn)的鎂砂定型爐膽，使搗打和烘爐燒結(jié)方便，因其經(jīng)高壓壓制，致密度高，耐沖擊、侵蝕性能較佳。但使用時(shí)，爐襯容易產(chǎn)生龜裂劑各種橫、豎裂紋，在間隙斷續(xù)開爐時(shí)更為突出。出現(xiàn)裂紋后，較難進(jìn)行修補(bǔ)，一般爐齡在50爐次左右。

采用鎂鋁尖晶石料搗打爐襯，平均爐齡可達(dá)120~150爐次或更長(zhǎng)。

以w(Al2O3)為8505%、w(MgO)為14%、其他材料為0.5%搗打燒結(jié)爐襯，適用于熔化碳鋼、合金鑄鐵、鑄鐵；以w(Al2O3)為75.5%、w(MgO)為22%、其他材料為2.5%搗打燒結(jié)爐襯，適用于熔化不銹鋼、低合金鋼、低碳鋼劑堿性鐵合金；以W(Al2O3)為83.5%、w(MgO)為13.5%、其他材料為3%搗打燒結(jié)爐襯，適用于熔化中性和堿性金屬。Al2O3、MgO料的質(zhì)量直接影響爐齡，以中剛玉、電熔鎂砂為佳，用鎂鋁尖晶石、鋁鎂尖晶石的爐料搗打燒結(jié)爐襯，爐齡一樣。

二、筑爐的打結(jié)工藝影響

選定爐料之后，決定干式或濕式搗打、爐料種類、塊度組成、黏結(jié)劑、助熔劑等，然后確定搗打工藝。

（1）筑爐工具

常用筑爐搗打、耙平、加料、抹勻的工具有杵耙（平耙、齒耙）、撬、鏝刀、錘（帶柄，長(zhǎng)短大小視操作方便），勿用鐵（鋼）質(zhì)工具，用木質(zhì)、石質(zhì)工具，主要是為了不使鐵質(zhì)屑粒和器物混入爐料。鐵質(zhì)屑?；烊腚姞t爐襯后，其爐襯中鐵質(zhì)熔化、凝固、膨脹、收縮作用會(huì)使?fàn)t襯開裂。

中小型電爐用以上工具搗打。中大型電爐采用手工電動(dòng)筑爐機(jī)、爐底氣動(dòng)振動(dòng)器、二錘頭氣動(dòng)錘擊機(jī)等夯實(shí)。

（2）爐料搗打

所有爐料使?fàn)t襯不斷經(jīng)受酸性、中性或堿性過程，最好先進(jìn)行磁選，不使鐵質(zhì)混入爐襯。①中小型電爐爐襯，將材料按要求攪拌均勻，逐層夯實(shí)。②中大型電爐襯爐，采用手工電動(dòng)筑爐機(jī)、爐底氣動(dòng)振動(dòng)器、二錘頭氣動(dòng)錘擊機(jī)將爐壁逐層夯實(shí)，由底而上。坩堝出料嘴打筑與爐襯材料稍有不同。

（3）燒結(jié)工藝

采用不同爐料，如石英砂（SiO2)、剛玉（Al2O3)、鎂砂(MgO)或多種混合耐火材料；鎂鋁尖晶石、鋁鎂尖晶石，輔用黏結(jié)劑。爐襯打結(jié)好后自然干燥，開爐烘烤、燒結(jié)務(wù)必遵循各耐火材料的特性及物化反應(yīng)要求。

（4）定型坩堝

購(gòu)用市場(chǎng)上的定型坩堝，由于供應(yīng)廠家的原耐火材料質(zhì)量差異，搗打壓制工藝、焙燒工藝等不同，影響著使用壽命，有50爐次、100爐次120爐次以上等（僅指熔煉鑄鐵而言），其壽命差別較大。當(dāng)然還包括安裝、使用的影響。

三、熔煉操作工藝的影響

（1）爐襯的性質(zhì)（酸性、中性、堿性）應(yīng)與熔煉合金性質(zhì)匹配

如一些中小廠家，感應(yīng)電爐是硅爐襯，但為了生產(chǎn)需要，偶然也熔煉高錳鋼鑄件，那么鋼液中的MnO（堿性）會(huì)對(duì)爐襯中SiO2（酸性）有侵蝕，使?fàn)t襯使用壽命縮短。

（2）開爐方式影響爐襯壽命

三班制壽命超過兩班制，兩班制壽命超過單班制。熔煉金屬液總噸位也有決定性影響。

如果是硅質(zhì)爐襯，SiO2是不良導(dǎo)熱體，爐襯內(nèi)部又存在著很大的溫度梯度，爐襯斷面分布燒結(jié)層、過渡層、松散層，盡管搗打、燒結(jié)得比較理想，但在頻繁的冷熱、膨脹收縮交變下，其使用壽命也將急劇縮短。

（3）熔煉溫度與高溫保溫時(shí)間對(duì)爐襯使用壽命的影響

溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，爐襯的使用壽命越短。尤其是超過爐襯耐火度的高溫長(zhǎng)時(shí)間保溫，則爐襯侵蝕、剝蝕很厲害，壽命就更短。由反應(yīng)SiO2+2C——Si+2CO可知，金屬液中w(C)越高，w(Si）越低，爐襯蝕損加劇。熔煉球墨鑄鐵，w(C)較灰鑄鐵高，w(Si)則低，而熔煉溫度又高，因此爐襯壽命縮短得快。

（4）增碳劑的影響

主要是增碳劑的質(zhì)量、成分、熔煉時(shí)的工藝和加入的廢鋼等相互作用對(duì)爐襯壽命有影響。增碳劑石墨團(tuán)對(duì)爐壁黏著吸附鐵料混合物也有影響。造渣反應(yīng)對(duì)爐襯使用壽命的影響

①造渣合金帶入雜質(zhì)的影響及對(duì)策。FeO、Fe3O4：銹蝕廢鋼（鐵）與硅質(zhì)（SiO2）爐襯生成低熔點(diǎn)鐵橄欖石，侵蝕爐襯。應(yīng)是使用處理后的潔凈廢鋼。SiO2、Al2O3、CaO：殘留爐渣凝聚物，熔煉時(shí)與爐襯發(fā)生物化反應(yīng)，侵蝕爐襯。除渣劑造渣后應(yīng)及時(shí)清除。MnO：與爐襯反應(yīng)生成低熔點(diǎn)產(chǎn)物，爐壁液面線侵蝕尤其厲害。應(yīng)后期加入錳鐵合金。Fe-Mn氧化物：低溫時(shí)就能與SiO2反應(yīng)。硅質(zhì)爐襯應(yīng)避免熔煉高錳鋼。SiO2、Al2O3、Na2O：不潔回爐料易形成高熔點(diǎn)爐渣，使?fàn)t壁結(jié)瘤黏著于爐襯內(nèi)，難清理。應(yīng)加入潔凈回爐料（滾筒處理）。MgO：富Mg爐渣、球鐵，形成象腳侵蝕。應(yīng)控制球鐵回爐鐵用量。Zn、Pb：鐵料中的有害元素，與爐襯反應(yīng)能侵蝕及浸潤(rùn)，低溫時(shí)影響烘爐。加廢合金鋼時(shí)要注意，熔煉灰鑄鐵的原生鐵中的元素含量也要注意。②造渣劑。造渣劑種類繁多，成分不一，要選與熔煉合金匹配的造渣劑。常用的有碎玻璃或加石英砂的碎玻璃（4:1）。碎玻璃在液態(tài)下不溶解氣體而隔絕氣體效果很好，在熔煉溫度下黏度較大；不宜單獨(dú)使用，否則易粘爐壁。酸性爐渣要加入含有CaO、石灰石粉、CaF2、螢石粉等的造渣劑除渣。

維護(hù)保養(yǎng)的影響

①開爐完畢，爐頂面務(wù)必蓋上鋼（鐵）板或厚石棉板，使坩堝緩慢冷卻，否則，爐頂口朝天，冷空氣吹過，爐襯熱灼又急冷，宛如正火，影響爐襯結(jié)構(gòu)而縮短壽命。出鐵口與蓋板間空隙用耐火磚塊和型砂、耐火泥封住。②爐襯的修補(bǔ)。熔煉人員必須經(jīng)常檢查爐襯（冷、熱）的侵蝕狀態(tài)、裂紋表面潔凈的情況，測(cè)量坩堝不同高度處直徑變化并進(jìn)行記錄，尤其到爐襯壽命中后期時(shí)，應(yīng)空爐停爐檢查，同時(shí)看電爐最高熔化率、電流以及金屬液翻滾情況。爐襯在熔煉過程中受化學(xué)、物理侵蝕和沖刷，會(huì)逐漸變薄，當(dāng)內(nèi)徑變大則意味著爐襯壁厚變薄，如均勻變薄到一定程度（即減少了壁厚的1/3左右）就要修補(bǔ)或停爐重打。如局部損壞則可停爐修補(bǔ)，防止漏爐。只有做到及時(shí)修補(bǔ)，才能實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)運(yùn)行壽命。a.局部侵蝕損壞的修理。爐襯裂縫（紋）不大于2mm不需修補(bǔ)，在高溫熔煉狀態(tài)下可彌合。超過2mm的縱深裂紋及爐底和爐膛（壁）的燒蝕剝落凹陷坑洼均需修補(bǔ)。修補(bǔ)的混合料與打結(jié)料相同。首先將損壞處被鐵液和爐渣浸入的表面層剝離剔掉，清潔修補(bǔ)處的殘?jiān)?，并形成燕尾狀的凹坑，再填以石英砂混合料（修補(bǔ)爐料的粒度配比和打結(jié)爐襯材料一樣，硼酸含量可略增加一些），浸入水玻璃（有條件可用干粉水玻璃）搗實(shí)抹平表面，并在修理面上壓上一塊合適的鋼板，用250攝氏度/h的升溫速度緩慢加熱，5h后投入熔煉。

b.大面積剝落修補(bǔ)。爐底部位用圓形鐵板，爐壁部位需用鐵撐橫壓住填補(bǔ)的混合料表面。1250攝氏度前后升溫速度150~200攝氏度/h，然后用60%額定功率升至1550攝氏度，保溫2~3h后可投入正常熔煉，否則修補(bǔ)部位的修補(bǔ)爐料會(huì)剝離。

c.爐嘴局部修理。爐嘴（口）部分會(huì)因爐渣侵蝕、撞擊或操作不當(dāng)而受損。出鐵液時(shí)觀察爐壁與爐口交界處有無裂紋、開縫，此處問題易引起漏鐵液和影響報(bào)警電極工作，務(wù)必及時(shí)修補(bǔ)。修補(bǔ)時(shí)將浸入爐襯表面層的鐵液和爐渣剔除，套上合適的鋼圈，用原來打結(jié)爐嘴的爐料修補(bǔ)平滑。爐襯工作一段時(shí)間后，為了強(qiáng)化修補(bǔ)的爐料與爐嘴爐襯之間的結(jié)合力，在爐襯露出的斷口處刷一層硼酸水，再加爐料，打結(jié)修筑爐嘴，完畢后適當(dāng)加熱該部位即可投入燒結(jié)、使用。當(dāng)爐嘴部分裂紋很深，甚至上下起殼脫離，此時(shí)應(yīng)重新打結(jié)爐嘴部分。

結(jié)束語

總之，要提高感應(yīng)電爐爐襯的使用壽命，應(yīng)嚴(yán)格遵守電爐使用操作工藝規(guī)程。爐子