提高中頻感應(yīng)電爐爐襯壽命的解決方案

　　孟昌輝 李建國(guó)

　　(沈陽(yáng)恒豐實(shí)業(yè)有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110141)

　　摘 要：本文介紹了中頻電磁感應(yīng)熔煉電爐爐襯的予制成型產(chǎn)品—成型爐襯(坩堝)在熔煉生產(chǎn)中的應(yīng)用技術(shù)。成型爐襯以高純剛玉Al2O3和電熔鎂MgO為基材制成，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，廣泛地適用于熔煉黑色、有色金屬及其各類合金。文章推薦以電動(dòng)筑爐機(jī)采用干法施工安裝實(shí)現(xiàn)了成型爐襯的快速、可靠安裝，并大幅度提高了爐襯的使用壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　關(guān)鍵詞：成型爐襯;電動(dòng)筑爐機(jī);線圈涂料

　　前 言：

　　中頻電磁感應(yīng)爐具有熔煉速度快、效率高、溫度易于控制、環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)，成為鑄造企業(yè)生產(chǎn)鑄件的主要熔煉設(shè)備，但是，中頻熔煉電爐爐襯的使用壽命成為影響鑄件早期質(zhì)量及企業(yè)效益的難題。

　　經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐,本公司推出“成型爐襯+電動(dòng)筑爐機(jī)施工”的解決方案，徹底的擯棄了手工搗制爐襯的落后工藝,避免了人為因素的影響。目前從25KG到5000KG成型爐襯已在國(guó)內(nèi)外數(shù)千個(gè)鑄造企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，廣泛地適應(yīng)于熔煉黑色及有色金屬及其各類合金，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1. 成型爐襯

　　成型爐襯是指以機(jī)械方法制作并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)的固定尺寸耐火材料的襯體。它具有體積密度大、強(qiáng)度高、材質(zhì)好、粒度均勻、成品一致性好等一系列在爐體內(nèi)搗制爐襯所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。成型爐襯采用高純剛玉Al2O3和電熔鎂MgO為主要基材制成。由于在熔煉過(guò)程中形成了鎂鋁尖晶石或鋁鎂尖晶石燒結(jié)層所以成型爐襯既有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能、不易受熱震開(kāi)裂又具有優(yōu)良的耐高溫性能、不易受渣化侵蝕的特點(diǎn)。

　　下面是幾種典型的成型爐襯及相應(yīng)的中頻電爐感應(yīng)線圈尺寸情況。

　　表1 企鵝牌成型爐襯型號(hào)及對(duì)應(yīng)的感應(yīng)線圈尺寸：

　　(來(lái)源：沈陽(yáng)恒豐實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品目錄)

　　成型爐襯的優(yōu)點(diǎn)：

　　1) 安裝簡(jiǎn)便，省時(shí)省力。(僅為爐內(nèi)搗制爐襯時(shí)間的20%左右)

　　2) 不需烘爐，節(jié)能省電。(節(jié)約燃料費(fèi)用支出，省電15%以上)

　　3) 熔化快速，提高效率。(有功功率增大，熔化時(shí)間縮短10%左右)

　　4) 鋼液純凈，減少夾雜。(防止耐材進(jìn)入熔液造成夾雜，減少氣孔)

　　5) 無(wú)須補(bǔ)爐，維護(hù)簡(jiǎn)單。(僅以塑性料勾抹涂縫，即抹即熔無(wú)需等候)

　　6) 爐齡更長(zhǎng)，出水量大。(煉鋼100爐次以上，煉銅200爐次以上)

　　7) 安全性高，避免穿爐。(采用雙層爐襯復(fù)合結(jié)構(gòu)，有效防止穿鋼)

　　8) 壽命穩(wěn)定，便于排產(chǎn)。(壽命一致性好，方便了生產(chǎn)的計(jì)劃安排)

　　9) 減少排放，有利環(huán)保。(襯料可重復(fù)使用，減少了固體廢料的排放)

　　用戶都十分關(guān)心使用成型爐襯能產(chǎn)生多大效益，現(xiàn)以250kg、500kg中頻電爐使用成型爐襯為例作比較，電費(fèi)按0.8元/度計(jì)算，僅供參考。

　　一、250kg中頻感應(yīng)電爐(感應(yīng)圈內(nèi)徑為450mm)每個(gè)成型爐襯按使用100爐計(jì)算(實(shí)際一般可使用120-150爐次)：

　　1) 筑爐省時(shí)。手工在爐體內(nèi)搗制爐襯一般2-3個(gè)工人工作需4小時(shí)左右才能完成。而采用成型的成型爐襯，2個(gè)工人工作30分鐘即可?？晒?jié)省一個(gè)工人和3個(gè)半小時(shí)工時(shí)。

　　2) 免烘爐省電。手工在爐體內(nèi)搗制爐襯烘爐時(shí)送電一般由40 kw開(kāi)始，逐步升到80kw，需烘爐10-16小時(shí)。而采用成型爐襯可免去烘爐操作。若按平均送電60 kw烘爐10小時(shí)計(jì)算可省電：60 kw×10h=600度，以每度電0.8元計(jì)算，合人民幣480元。

　　3) 熔鋼量大。手工搗制的爐襯熔鋼一般在230kg左右(使用后期，容量稍大)。而采用成型爐襯后第一爐熔鋼就在280kg以上，每爐多化鋼50kg。100爐可多化鋼50×100=5000kg。一般化1噸鋼需800度電。多化5噸鋼，折算節(jié)省的電費(fèi)為：800度/噸×5噸=4000度。合人民幣：0.8元/度×4000度=3200元

　　4) 能耗降低。手工搗制爐襯一般送電功率為160kw，平均熔化時(shí)間約為1.5小時(shí)。而采用成型爐襯后可把功率降到120 kw -130 kw，而化鋼速度更快、鋼水升溫速度更快。假設(shè)兩種爐襯熔鋼時(shí)，送電最高功率的時(shí)間都為1小時(shí)，則100爐節(jié)省的電費(fèi)為：0.8元/度×(160 kw ×h-130 kw ×h) ×100=2400元

　　5) 無(wú)需修爐補(bǔ)爐。手工在爐體內(nèi)搗制的爐襯在使用過(guò)程中都要進(jìn)行多次修補(bǔ)，以延長(zhǎng)爐襯的使用壽命。這樣既浪費(fèi)耐火材料，又耽誤熔煉時(shí)間，同時(shí)爐襯使用效果也不理想。采用成型爐襯后無(wú)需補(bǔ)爐，提高了熔煉效率。

　　6) 提高鋼水質(zhì)量，避免穿爐事故。由于成型爐襯采用優(yōu)質(zhì)耐火材料和特殊工藝生產(chǎn)，體積密度大，表面強(qiáng)度高，它的耐侵蝕性能大大超過(guò)手工搗制的爐襯。因此用成型爐襯熔出的鋼水雜質(zhì)就少得多，鋼水質(zhì)量就有可靠的保證。同時(shí)由于成型爐襯有安全襯搗打?qū)幼鞅Ｗo(hù)層，穿爐事故就能避免。

　　僅2、3、4三項(xiàng)節(jié)電效益折合人民幣為480元+3200元+2400元=6080元

　　表二、500kg中頻爐(感應(yīng)圈內(nèi)徑550mm)采用成型爐襯后的效益對(duì)比如下表：

　　(假定手工搗爐平均壽命為40次，成型爐襯平均壽命為80次)

　　以上表可以看出：500kg中頻感應(yīng)爐僅烘爐、多化鋼水和降低用電功率三項(xiàng)就節(jié)省電費(fèi)：720元+16640元+640元=18000元。

　　綜上所述，使用成型爐襯節(jié)省的電費(fèi)就大于購(gòu)買成型爐襯的費(fèi)用。減少了筑爐次數(shù)也就減少了原料、人工的投入。使用次數(shù)越多，效果越明顯。因此，成型爐襯是一種高效節(jié)電產(chǎn)品。

　　成型爐襯的安裝

　　成型爐襯呈嵌入式安裝在搗打?qū)又幸?jiàn)圖1

　　由圖1看出：成型爐襯與背襯搗打?qū)有纬闪艘粋€(gè)完整爐襯。由于該背襯搗打?qū)邮冀K為非燒結(jié)狀態(tài)可以緩沖熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的波浪式熱震沖擊而使?fàn)t襯不致膨脹開(kāi)裂，從而保護(hù)爐襯的完整，故稱作安全襯。這種雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)合爐襯具有體積形變的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，即應(yīng)力緩沖能力。

　　2. 電動(dòng)筑爐機(jī)

　　在成型爐襯的應(yīng)用實(shí)踐中，經(jīng)常發(fā)生在成型爐襯的側(cè)壁與底部的結(jié)合處出現(xiàn)橫向裂紋而使?fàn)t襯提前失效的現(xiàn)象，爐體容量愈大這種現(xiàn)象愈為突出。出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是因?yàn)樵诔尚蜖t襯的安裝過(guò)程中搗打?qū)游创蚪Y(jié)緊實(shí)所致。安裝施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等不利因素難以克服。為了解決這種問(wèn)題，本公司參考國(guó)外先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)了電動(dòng)筑爐機(jī)。采用電動(dòng)筑爐機(jī)可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率，保證搗打?qū)拥木o實(shí)度。

　　表三、 手提式電動(dòng)筑爐機(jī)的主要性能參數(shù)

　　電機(jī)帶動(dòng)偏心輪產(chǎn)生的振動(dòng)力通過(guò)前端的振動(dòng)叉將振動(dòng)力傳動(dòng)給砂料，致使砂料之間緊實(shí)，并排除砂內(nèi)空氣以達(dá)到較高的填充密度。成型爐襯的安裝要求采用干法施工，這樣可以杜絕濕法打結(jié)時(shí)因?yàn)槿唛L(zhǎng)的烘爐除濕過(guò)程而造成的潮氣侵入而損害爐襯。

　　3. 線圈涂料

　　在成型爐襯的應(yīng)用實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)很多用戶采用云母片絕緣層、石棉布隔熱層、不銹鋼絲網(wǎng)報(bào)警層、廢襯滑出石棉布層作為多層防護(hù)結(jié)構(gòu)，這樣既費(fèi)工費(fèi)料又難以保證搗打?qū)拥木o實(shí)，故推薦使用線圈涂料。該線圈涂料防護(hù)層一次性涂抹完成后，可長(zhǎng)期使用。防護(hù)層具有優(yōu)良的絕熱絕緣性能，可以保持爐膛內(nèi)與線圈之間較大的溫度梯度差，有利于延長(zhǎng)爐齡并能保持線圈垂直同心度和線圈匝間距，有效地防止線圈產(chǎn)生形變，隔阻滲漏熔液燒損線圈。由于取消了石棉布也有利于環(huán)境保護(hù)。

　　結(jié)束語(yǔ)：

　　可以預(yù)期，隨著快裝式成型爐襯的廣泛應(yīng)用，將給無(wú)芯感應(yīng)電爐的爐襯帶來(lái)一場(chǎng)深刻的革命。