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[摘 要]良好的筑炉工艺和成熟的操作是中频炉炉衬使用寿命的保障。中频炉炉衬的使用寿命也受到耐火材料的物理和化学性能的稳定性的影响，而炉衬耐高温的性能也受到了烧结工艺的影响，烧结工艺良好，是提高炉衬耐高温性能的关键程序。为了更好的提高炉衬的耐使用度，我们对筑炉工艺进行了多次的重复性实验，并且总结出了完整的方案。
[关键词]中频炉；炉衬材料选用；筑炉工艺；熔炼操作
中图分类号：TG232.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0041-01
1 炉衬材料的选用
（1）线圈胶泥：线圈胶泥采用白钢玉砂、粉为基础，加入适量水性硬性添加剂、活性剂、可塑剂等结合而成，其作用主要是在穿炉时保护线圈不受铁水熔蚀而发生危险。
（2）炉衬砂：采用F-155A酸性炉衬耐火材料，这种材料采用高纯微晶石英砂、粉，加入高温烧结剂和矿化剂混合而成。
（3）爐领材料：选用40-70目造型用擦洗砂，加入适量粘土和水玻璃混合均匀后做炉领材料。
2 筑炉工艺
（1）铺设耐火材料：在清理烘烤后的炉膛内用先下后上的顺序铺好两层石棉布，铺设结束后，电工对炉体进行安全检查并做一次报警检查。
（2）炉底打结：在炉底铺一层干炉衬砂，厚度约100～200mm，筑炉机用加长杆装固定叉，操作者在炉台上用筑炉机从炉膛边缘向中心螺旋捣固，第一遍捣固时振动每个点振动时间约为3～5秒，以避免捣固叉插入过深损坏炉体，同时避免局部过紧造成炉衬砂在遇热时膨胀不均匀而造成裂纹。在捣固过程中捣固叉必须匀速移动，以避免炉衬砂硬度不均匀；以后每层散砂厚度约为60mm～100mm，最后应高出炉底10～30mm，换捣固平锤将炉膛底锤实刮平，刮平过程中应用水平尺找平炉底。
（3）炉衬打结：装入坩埚模，坩埚模要与感应线圈保持最后的同心度，放正后用锲木锲紧固定，以免造成炉壁厚度不均匀，降低炉衬的寿命；炉衬厚度按表5要求确定为：底部厚度100～110为mm；炉壁上部厚度90～100mm；筑炉机换平铲将已打实的炉底铲松约20～30mm，以免炉壁与炉底分层连接不牢固，使炉衬产生横向裂纹；向炉膛内均匀加入干炉衬砂，厚度约150～200mm，用工具将炉衬砂扒平，筑炉机换捣固叉由感应圈螺旋向胎膜逐渐捣固，每层捣固时间8～10分钟。在严格按照此工艺操作，炉衬打结密度可达到2.0～2.1kg/cm3；炉壁打结完毕，做好炉领和炉口，打炉过程完成。
（4）现场检验：记录打结炉衬所耗材料的重量，若重量比原来平均水平要低，表示炉衬气孔率高，密度低，捣打不结实，打炉质量没达到设计要求。未满足质量要求的熔炉会使用寿命只能达到设计要求的50%～60%，而且有穿炉的危险，因此在筑炉a过程中要尽量避免。
3 烘烤、熔炼
（1）烘炉：F-155A炉衬砂采用硼酐为结合剂，在筑炉时我们采用干打结的方法，炉衬砂内不添加水和其他粘结剂，炉膛内水分极少，筑炉高温烘烤，产生的水分能沿着炉衬砂的缝隙顺利逸出，不会在炉衬中产生气孔和裂纹。往坩埚内加入干净铁锭，装炉时必须轻放，严禁冲击坩埚，以保证坩埚不受冲击力的损伤；炉料装满、装密实后以40%～50%功率送电，当坩埚底部呈暗红色，保持0.5～1h后逐渐加大功率烘烤。
（2）保温烧结：新筑好的炉衬，必须在熔炼前进行初步烧结，以达到工作要求，其原理在于：石英具有较高的熔化点（≥1713℃）和较差的热导率，如果不进行烘炉就熔炼，造成硼酐与石英砂作用不充分，炉衬内外温差应力过大，工作层或处于疏松状态，就有剥落的危险；烘炉烧结后，坩埚一般形成烧结层、过渡层和松散层的三层结构，而烧结层是干过的工作层，它直接与金属液、炉渣及大气接触，直接承受炉渣及合金元素的高温侵蚀和急冷急热产生的应力以及金属液的静压力，所以，烧结层的石英晶态转变一定要进行彻底，以使它具有很好的高温强度和体积稳定性。③我们在实践中采取的方法是：当铁水化清后加大至最大功率升温至1450℃～1500℃保持5～10分钟，让炉衬砂表面烧结，保温过程中铁水需用集渣剂覆盖，防止铁水氧化。第一炉铁水熔炼时间应为3～4h。
第一炉铁水出炉后，需立即装入炉料马上开炉，连续开3～4炉以上，以保证烧结层的厚度。
4 熔炼操作
（1）装炉时应先装生铁锭、小块回炉料及小块废钢，提高炉底高度，以减少大块炉料装炉时对炉体的冲击力。
（2）装炉后小功率送电，等电压、电流平稳后再加大功率送电直至化清、出炉。
（3）出炉温度控制在1480℃～1550℃，在熔炼过程中尽量缩短在高温区等待时间。
（4）在熔炼15～20炉后，可在炉内加入0.1%～0.2%碎玻璃和造型用擦洗砂清洗炉壁。
（5）炉衬的修补
根据熔炼铁液成分和温度的不同，炉衬在使用一段时间后，炉衬会出现一定的损伤，当炉衬出现损伤后应进行适当的修补，这样既能保证炉子的安全运转，延长中频炉的使用时间，降低生产成本。
6 结论
对于中频炉的使用寿命，与炉衬材料的选用、筑炉工艺设备、日常熔炼操作是密不可分的。其中优良的筑炉材料是关键，正确的施工工艺是前提，合理的操作是保证。只有严格的管理，正确的操作才能使中频炉的寿命不断提高。
参考文献
[1]李长东 《提高中频感应电炉炉衬寿命的研究与实践》，现代铸铁，2015/1：62～66.
[2]中国机械工程学会铸造分会《铸造手册·铸铁（第2版）北京：机械工业出版社，2002.1.
[3]长沙环宇石英砂有限公司《筑炉烘烤烧结工艺说明》，9.
[4]长沙环宇石英砂有限公司《筑炉烘烤烧结工艺说明》，15熔炼操作.
[关键词]中频炉；炉衬材料选用；筑炉工艺；熔炼操作
中图分类号：TG232.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0041-01
1 炉衬材料的选用
（1）线圈胶泥：线圈胶泥采用白钢玉砂、粉为基础，加入适量水性硬性添加剂、活性剂、可塑剂等结合而成，其作用主要是在穿炉时保护线圈不受铁水熔蚀而发生危险。
（2）炉衬砂：采用F-155A酸性炉衬耐火材料，这种材料采用高纯微晶石英砂、粉，加入高温烧结剂和矿化剂混合而成。
（3）爐领材料：选用40-70目造型用擦洗砂，加入适量粘土和水玻璃混合均匀后做炉领材料。
2 筑炉工艺
（1）铺设耐火材料：在清理烘烤后的炉膛内用先下后上的顺序铺好两层石棉布，铺设结束后，电工对炉体进行安全检查并做一次报警检查。
（2）炉底打结：在炉底铺一层干炉衬砂，厚度约100～200mm，筑炉机用加长杆装固定叉，操作者在炉台上用筑炉机从炉膛边缘向中心螺旋捣固，第一遍捣固时振动每个点振动时间约为3～5秒，以避免捣固叉插入过深损坏炉体，同时避免局部过紧造成炉衬砂在遇热时膨胀不均匀而造成裂纹。在捣固过程中捣固叉必须匀速移动，以避免炉衬砂硬度不均匀；以后每层散砂厚度约为60mm～100mm，最后应高出炉底10～30mm，换捣固平锤将炉膛底锤实刮平，刮平过程中应用水平尺找平炉底。
（3）炉衬打结：装入坩埚模，坩埚模要与感应线圈保持最后的同心度，放正后用锲木锲紧固定，以免造成炉壁厚度不均匀，降低炉衬的寿命；炉衬厚度按表5要求确定为：底部厚度100～110为mm；炉壁上部厚度90～100mm；筑炉机换平铲将已打实的炉底铲松约20～30mm，以免炉壁与炉底分层连接不牢固，使炉衬产生横向裂纹；向炉膛内均匀加入干炉衬砂，厚度约150～200mm，用工具将炉衬砂扒平，筑炉机换捣固叉由感应圈螺旋向胎膜逐渐捣固，每层捣固时间8～10分钟。在严格按照此工艺操作，炉衬打结密度可达到2.0～2.1kg/cm3；炉壁打结完毕，做好炉领和炉口，打炉过程完成。
（4）现场检验：记录打结炉衬所耗材料的重量，若重量比原来平均水平要低，表示炉衬气孔率高，密度低，捣打不结实，打炉质量没达到设计要求。未满足质量要求的熔炉会使用寿命只能达到设计要求的50%～60%，而且有穿炉的危险，因此在筑炉a过程中要尽量避免。
3 烘烤、熔炼
（1）烘炉：F-155A炉衬砂采用硼酐为结合剂，在筑炉时我们采用干打结的方法，炉衬砂内不添加水和其他粘结剂，炉膛内水分极少，筑炉高温烘烤，产生的水分能沿着炉衬砂的缝隙顺利逸出，不会在炉衬中产生气孔和裂纹。往坩埚内加入干净铁锭，装炉时必须轻放，严禁冲击坩埚，以保证坩埚不受冲击力的损伤；炉料装满、装密实后以40%～50%功率送电，当坩埚底部呈暗红色，保持0.5～1h后逐渐加大功率烘烤。
（2）保温烧结：新筑好的炉衬，必须在熔炼前进行初步烧结，以达到工作要求，其原理在于：石英具有较高的熔化点（≥1713℃）和较差的热导率，如果不进行烘炉就熔炼，造成硼酐与石英砂作用不充分，炉衬内外温差应力过大，工作层或处于疏松状态，就有剥落的危险；烘炉烧结后，坩埚一般形成烧结层、过渡层和松散层的三层结构，而烧结层是干过的工作层，它直接与金属液、炉渣及大气接触，直接承受炉渣及合金元素的高温侵蚀和急冷急热产生的应力以及金属液的静压力，所以，烧结层的石英晶态转变一定要进行彻底，以使它具有很好的高温强度和体积稳定性。③我们在实践中采取的方法是：当铁水化清后加大至最大功率升温至1450℃～1500℃保持5～10分钟，让炉衬砂表面烧结，保温过程中铁水需用集渣剂覆盖，防止铁水氧化。第一炉铁水熔炼时间应为3～4h。
第一炉铁水出炉后，需立即装入炉料马上开炉，连续开3～4炉以上，以保证烧结层的厚度。
4 熔炼操作
（1）装炉时应先装生铁锭、小块回炉料及小块废钢，提高炉底高度，以减少大块炉料装炉时对炉体的冲击力。
（2）装炉后小功率送电，等电压、电流平稳后再加大功率送电直至化清、出炉。
（3）出炉温度控制在1480℃～1550℃，在熔炼过程中尽量缩短在高温区等待时间。
（4）在熔炼15～20炉后，可在炉内加入0.1%～0.2%碎玻璃和造型用擦洗砂清洗炉壁。
（5）炉衬的修补
根据熔炼铁液成分和温度的不同，炉衬在使用一段时间后，炉衬会出现一定的损伤，当炉衬出现损伤后应进行适当的修补，这样既能保证炉子的安全运转，延长中频炉的使用时间，降低生产成本。
6 结论
对于中频炉的使用寿命，与炉衬材料的选用、筑炉工艺设备、日常熔炼操作是密不可分的。其中优良的筑炉材料是关键，正确的施工工艺是前提，合理的操作是保证。只有严格的管理，正确的操作才能使中频炉的寿命不断提高。
参考文献
[1]李长东 《提高中频感应电炉炉衬寿命的研究与实践》，现代铸铁，2015/1：62～66.
[2]中国机械工程学会铸造分会《铸造手册·铸铁（第2版）北京：机械工业出版社，2002.1.
[3]长沙环宇石英砂有限公司《筑炉烘烤烧结工艺说明》，9.
[4]长沙环宇石英砂有限公司《筑炉烘烤烧结工艺说明》，15熔炼操作.