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如何提升中頻爐爐齡?
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廠家：如何提升中頻爐爐齡? 日期：：2019-12-24 瀏覽次數： 103
中頻爐因其具有易于更換熔煉種類，便于操控熔煉質量，操作靈敏簡略，功率密度大，熔化速度快，起熔方便等長處而受到了冶金鑄造廠家的喜愛，已廣泛應用于鑄造行業的合金熔煉中。但是，中頻爐爐襯使用壽命成為影響鑄造企業前期效益及鑄件質量的難題，其安全使用方法和使用壽命已成為鑄造行業關注的重點。柳州五菱柳機鑄造有限公司根據中頻爐的特點，結合實際生產情況，通過優化筑爐及燒結工藝，改善筑爐工具，改進加料小車，完善日常維護管理辦法，成功地將中頻爐的爐齡從平均60爐(最低只有幾爐)延長到平均260爐，是原來的4．3倍，其中爐齡最長記錄已達到285爐。這大幅提高了中頻爐爐齡，增加了安全系數，降低了生產成本，縮短了生產周期，具有顯著的經濟效益。
中頻爐的爐襯是在一系列物理、化學交織的條件下進行工作，要承受熔煉過程1500℃以上的高溫作用，加料時爐料對爐襯的劇烈沖擊與碰撞，熔煉時電磁攪拌引起金屬液對爐襯的強烈沖刷作用，爐渣對爐襯的化學侵蝕作用，間斷作業使爐襯溫度產生急冷急熱變化等，從而使爐襯出現裂紋、局部侵蝕、剝落等現象，引起金屬液穿透而導致爐襯失效。
我廠使用的是酸性爐襯耐火材料，中頻爐爐腔形狀是由坩堝模的外形決定的，考慮到爐內鐵水滯留時間由爐口往爐底逐漸增加，對爐墻的燒損也逐漸增加，因此坩堝模應設計成有一定錐度，使爐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計應考慮到施工時能否舂實，斜坡面與垂直面夾角不宜過大，避免施工時難以春實，導致斜坡位置緊實度低，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，利于烘爐時排出水分。如圖1所示。
由于中頻爐爐底承受著加料時爐料的劇烈沖擊與碰撞，從而引起爐底耐火材料的機械磨損最為嚴重。倘若搗筑爐底耐火材料的致密度不夠，極易導致爐底耐火材料的剝落，特別是剛剛燒結好的新爐襯。我廠舊的筑爐底工藝為分三次加料。第一層：加料8袋，順著一個方向手叉4圈，刮毛；第二層：加料8袋，順著一個方向手又4圈，博式振動器平板振4圈，刮毛；第三層：加料9袋，順著一個方向手叉4圈，博式振動器平板振4圈，找平爐底。為了提高爐底耐火材料的致密度，我廠自行設計制作了一套專門用于振實爐底用的氣動振動平板。在原有的工藝基礎上，再使用振動平板振實爐底，振動分為三個階段：第一階段：使用0．2MPa壓縮空氣，振動5分鐘；第二階段，使用0．4MPa壓縮空氣振動20分鐘；第三階段，使用0．6MPa壓縮空氣振動5分鐘。在早期的使用過程中，我廠就經常出現爐底耐火材料大面積剝落現象，嚴重影響爐襯的使用壽命，經過工藝改進后，就沒有再出現爐底耐火材料剝落現象。
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，燒結后可以獲得良好的燒結層，可以有效抵抗爐體急冷急熱造成的膨脹和收縮的內應力，產生的裂紋細少，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，員工勞動強度大，每層加料較多，不易舂實。同時由于員工用力不均勻，爐墻易發生分層現象。當整個爐墻舂完后，再用馬丁振動器振實爐墻，分為兩層振動，每層有四個振動點，每個點振動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器的螺栓時非常不方便，勞動強度大。同時，這種振動方式，在爐墻高度達1500mm處只有兩層振動，爐墻易產生分層現象。我廠在早期就發生過爐墻分層現象，橫向裂紋長度達到爐膛直徑的2／3，裂紋寬度為1．5mm左右，整個爐襯寬度方向裂透，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)時針方向春4遍，再用博式電動振動器除氣叉沿同一方向春4遍，層間用除氣叉刮毛，避免發生分層現象，其余層次加料后，只需用博式電動振動器除氣叉沿同一方向舂4遍，層間用除氣叉刮松；整個爐墻搗筑完畢后，再用天車吊人氣動錘擊式JOLTER振動器，從坩堝錐形部位起開始振實爐墻，向上每100mm為一層，為了提高錐形部位的耐火材料的致密度，此區域振動時間為10分鐘，其余層次振動時間為6分鐘。為了避免將已經振實了的耐火材料重新振松，結束錘擊操作應在離坩堝模上方約250mm處結束。
新的筑爐工藝，增加了加料次數，使用博式電動振動器除氣叉代替手工舂實，使用氣動錘擊式JOLTER振動器代替馬丁振動器，使耐火材料分布均勻、緊實度高、層間結合緊密，減小了烘爐后產生裂紋的傾向，同時也提高工作效率，降低了員工的勞動強度。
常規的筑爐工藝是先筑好爐襯，最后再筑爐嘴，在燒結爐襯的同時，也順帶完成了爐嘴的烘烤過程。此種筑爐嘴工藝的缺點是，爐嘴與爐襯連接處在冷爐的時候，由于兩者收縮的方向垂直，加上爐嘴材料燒結時的退讓性，在連接處就會產生縫隙、裂紋，如圖2、圖3所示。等到下次再冷爐啟動，無論烘烤溫度如何控制，都不可能有效的彌合產生的縫隙，導致鐵水滲入，如此循環，鐵水滲入越來越深，極易導致穿爐事故。
在吸取了此種筑爐嘴失敗的教訓后，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100～150mm，同時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象，迅速提高爐襯使用壽命。
燒結過程是在高溫下使耐火材料的接觸面上出現液相結合，形成連續的燒結網絡，通過網絡使整個耐火材料聯成一個整體，形成穩定化的方石英材料，玻璃化的燒結層，提高爐襯材料的致密度和強度，使其受熱體積變化率減少，并且具備抵抗鐵水的作用。燒結后爐襯斷面從外向里應分為未燒結層、半燒結層、燒結層。燒結層要求密度大、強度高、表面裂紋少，砂粒顆粒之間全部熔化，燒結網絡均勻完整。燒結層的厚度約占全壁厚的20％～30％，隨著爐壁的熔蝕不斷向內壁完整消耗。半燒結層是燒結層和未燒結層之間的過渡區在該區內，部分顆粒的接觸面開始融化，燒結網絡不完全。該層的作用是緩沖燒結層的應力，阻止燒結層內產生的裂紋向外延伸。半燒結層的厚度約占坩堝壁厚度的25％～35％。未燒結層是半燒結層和感應圈之間有一層完全沒有燒結的原始砂料。這層砂料起著絕熱的作用，當爐襯在加熱和冷卻時，也起著體積膨脹和收縮的作用。未燒結層的厚度約占坩堝壁厚度的30％35％。我廠新燒結工藝在前期將升溫速度控制在100℃／h，以使爐襯材料中的水分充分排出，防止升溫過快出現裂紋。由于石英轉變為Ot一鱗石英緩慢，如圖5所示，延長中期在1050℃時的保溫時間，使石英晶變充分。末期最高燒結溫度控制在1600℃保溫2h，如圖6所示。此工藝可得到更理想的燒結層。
我廠的加料系統為加料振動小車。在加料時，加料小車運行至爐口上方，通過振動，使小車內的爐料落人爐膛內熔化。由于我廠使用的廢鋼為廢舊的軌鋼，具有鋒利的刃口，當向爐內振動加入廢鋼時，爐嘴下方附近的爐襯常被砸爛，砸松，導致大量鉆鐵出現嚴重影響爐襯的使用壽命。為了防止軌鋼沖擊爐襯，我廠對加料小車作了改進。經過改進之后，加料小車內的爐料都可以緩慢垂直的落人爐膛內，有效的減輕了對爐襯的沖擊，提高了爐襯的使用壽命。
中頻爐爐襯材料的使用壽命同設備、工藝及Et常的操作是密不可分的。其中優良的筑爐材料是關鍵，正確的施工工藝是前提，合理的操作是保證。只有嚴格的管理，正確的操作才能使爐襯壽命得以不斷提高。
中頻爐的爐襯是在一系列物理、化學交織的條件下進行工作，要承受熔煉過程1500℃以上的高溫作用，加料時爐料對爐襯的劇烈沖擊與碰撞，熔煉時電磁攪拌引起金屬液對爐襯的強烈沖刷作用，爐渣對爐襯的化學侵蝕作用，間斷作業使爐襯溫度產生急冷急熱變化等，從而使爐襯出現裂紋、局部侵蝕、剝落等現象，引起金屬液穿透而導致爐襯失效。
我廠使用的是酸性爐襯耐火材料，中頻爐爐腔形狀是由坩堝模的外形決定的，考慮到爐內鐵水滯留時間由爐口往爐底逐漸增加，對爐墻的燒損也逐漸增加，因此坩堝模應設計成有一定錐度，使爐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計應考慮到施工時能否舂實，斜坡面與垂直面夾角不宜過大，避免施工時難以春實，導致斜坡位置緊實度低，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，利于烘爐時排出水分。如圖1所示。
由于中頻爐爐底承受著加料時爐料的劇烈沖擊與碰撞，從而引起爐底耐火材料的機械磨損最為嚴重。倘若搗筑爐底耐火材料的致密度不夠，極易導致爐底耐火材料的剝落，特別是剛剛燒結好的新爐襯。我廠舊的筑爐底工藝為分三次加料。第一層：加料8袋，順著一個方向手叉4圈，刮毛；第二層：加料8袋，順著一個方向手又4圈，博式振動器平板振4圈，刮毛；第三層：加料9袋，順著一個方向手叉4圈，博式振動器平板振4圈，找平爐底。為了提高爐底耐火材料的致密度，我廠自行設計制作了一套專門用于振實爐底用的氣動振動平板。在原有的工藝基礎上，再使用振動平板振實爐底，振動分為三個階段：第一階段：使用0．2MPa壓縮空氣，振動5分鐘；第二階段，使用0．4MPa壓縮空氣振動20分鐘；第三階段，使用0．6MPa壓縮空氣振動5分鐘。在早期的使用過程中，我廠就經常出現爐底耐火材料大面積剝落現象，嚴重影響爐襯的使用壽命，經過工藝改進后，就沒有再出現爐底耐火材料剝落現象。
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，燒結后可以獲得良好的燒結層，可以有效抵抗爐體急冷急熱造成的膨脹和收縮的內應力，產生的裂紋細少，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，員工勞動強度大，每層加料較多，不易舂實。同時由于員工用力不均勻，爐墻易發生分層現象。當整個爐墻舂完后，再用馬丁振動器振實爐墻，分為兩層振動，每層有四個振動點，每個點振動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器的螺栓時非常不方便，勞動強度大。同時，這種振動方式，在爐墻高度達1500mm處只有兩層振動，爐墻易產生分層現象。我廠在早期就發生過爐墻分層現象，橫向裂紋長度達到爐膛直徑的2／3，裂紋寬度為1．5mm左右，整個爐襯寬度方向裂透，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)時針方向春4遍，再用博式電動振動器除氣叉沿同一方向春4遍，層間用除氣叉刮毛，避免發生分層現象，其余層次加料后，只需用博式電動振動器除氣叉沿同一方向舂4遍，層間用除氣叉刮松；整個爐墻搗筑完畢后，再用天車吊人氣動錘擊式JOLTER振動器，從坩堝錐形部位起開始振實爐墻，向上每100mm為一層，為了提高錐形部位的耐火材料的致密度，此區域振動時間為10分鐘，其余層次振動時間為6分鐘。為了避免將已經振實了的耐火材料重新振松，結束錘擊操作應在離坩堝模上方約250mm處結束。
新的筑爐工藝，增加了加料次數，使用博式電動振動器除氣叉代替手工舂實，使用氣動錘擊式JOLTER振動器代替馬丁振動器，使耐火材料分布均勻、緊實度高、層間結合緊密，減小了烘爐后產生裂紋的傾向，同時也提高工作效率，降低了員工的勞動強度。
常規的筑爐工藝是先筑好爐襯，最后再筑爐嘴，在燒結爐襯的同時，也順帶完成了爐嘴的烘烤過程。此種筑爐嘴工藝的缺點是，爐嘴與爐襯連接處在冷爐的時候，由于兩者收縮的方向垂直，加上爐嘴材料燒結時的退讓性，在連接處就會產生縫隙、裂紋，如圖2、圖3所示。等到下次再冷爐啟動，無論烘烤溫度如何控制，都不可能有效的彌合產生的縫隙，導致鐵水滲入，如此循環，鐵水滲入越來越深，極易導致穿爐事故。
在吸取了此種筑爐嘴失敗的教訓后，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100～150mm，同時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象，迅速提高爐襯使用壽命。
燒結過程是在高溫下使耐火材料的接觸面上出現液相結合，形成連續的燒結網絡，通過網絡使整個耐火材料聯成一個整體，形成穩定化的方石英材料，玻璃化的燒結層，提高爐襯材料的致密度和強度，使其受熱體積變化率減少，并且具備抵抗鐵水的作用。燒結后爐襯斷面從外向里應分為未燒結層、半燒結層、燒結層。燒結層要求密度大、強度高、表面裂紋少，砂粒顆粒之間全部熔化，燒結網絡均勻完整。燒結層的厚度約占全壁厚的20％～30％，隨著爐壁的熔蝕不斷向內壁完整消耗。半燒結層是燒結層和未燒結層之間的過渡區在該區內，部分顆粒的接觸面開始融化，燒結網絡不完全。該層的作用是緩沖燒結層的應力，阻止燒結層內產生的裂紋向外延伸。半燒結層的厚度約占坩堝壁厚度的25％～35％。未燒結層是半燒結層和感應圈之間有一層完全沒有燒結的原始砂料。這層砂料起著絕熱的作用，當爐襯在加熱和冷卻時，也起著體積膨脹和收縮的作用。未燒結層的厚度約占坩堝壁厚度的30％35％。我廠新燒結工藝在前期將升溫速度控制在100℃／h，以使爐襯材料中的水分充分排出，防止升溫過快出現裂紋。由于石英轉變為Ot一鱗石英緩慢，如圖5所示，延長中期在1050℃時的保溫時間，使石英晶變充分。末期最高燒結溫度控制在1600℃保溫2h，如圖6所示。此工藝可得到更理想的燒結層。
我廠的加料系統為加料振動小車。在加料時，加料小車運行至爐口上方，通過振動，使小車內的爐料落人爐膛內熔化。由于我廠使用的廢鋼為廢舊的軌鋼，具有鋒利的刃口，當向爐內振動加入廢鋼時，爐嘴下方附近的爐襯常被砸爛，砸松，導致大量鉆鐵出現嚴重影響爐襯的使用壽命。為了防止軌鋼沖擊爐襯，我廠對加料小車作了改進。經過改進之后，加料小車內的爐料都可以緩慢垂直的落人爐膛內，有效的減輕了對爐襯的沖擊，提高了爐襯的使用壽命。
中頻爐爐襯材料的使用壽命同設備、工藝及Et常的操作是密不可分的。其中優良的筑爐材料是關鍵，正確的施工工藝是前提，合理的操作是保證。只有嚴格的管理，正確的操作才能使爐襯壽命得以不斷提高。
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