提高铸造电炉坩埚使用寿命的措施.docx

感应电炉炉衬的使用寿命影响着炉龄，而炉龄的长短直接影响着炉子的生产率、生产成本、生产周期等，因此如何延长炉衬的使用寿命，是需要着力思考的问题。
一、炉衬材料对炉龄的影响
选择炉衬材料必须要与熔炼的金属材质性能相对应，还要考虑其价格。
采用石英砂+2%硼酸作炉衬来熔炼高铬铸铁、中低合金铸钢和高合金耐热铸钢。实践证明，由于炉衬烧结后的SiO2为主炉壁，其强度偏低，难以承受金属液的静压力、热侵蚀和加料造成的冲击，炉衬极易在早期失效；另外，出金属液的温度及熔炼保温温度与石英砂的耐火度不能相适应，使得炉衬容易受侵蚀剥落，炉龄仅有20炉次。
采用50%冶金镁砂+50%电熔镁砂+2%硼酸混合打结作炉衬，其耐高温侵蚀性能好，但抗急冷急热能力差，膨胀收缩大，容易产生裂纹引起穿炉，炉龄一般在40炉次左右。
采用厂家生产的镁砂定型炉胆，使捣打和烘炉烧结方便，因其经高压压制，致密度高，耐冲击、侵蚀性能较佳。但使用时，炉衬容易产生龟裂剂各种横、竖裂纹，在间隙断续开炉时更为突出。出现裂纹后，较难进行修补，一般炉龄在50炉次左右。
采用镁铝尖晶石料捣打炉衬，平均炉龄可达120~150炉次或更长。
以w(Al2O3)为8505%、w(MgO)为14%、其他材料为0.5%捣打烧结炉衬，适用于熔化碳钢、合金铸铁、铸铁；以w(Al2O3)为75.5%、w(MgO)为22%、其他材料为2.5%捣打烧结炉衬，适用于熔化不锈钢、低合金钢、低碳钢剂碱性铁合金；以W(Al2O3)为83.5%、w(MgO)为13.5%、其他材料为3%捣打烧结炉衬，适用于熔化中性和碱性金属。Al2O3、MgO料的质量直接影响炉龄，以中刚玉、电熔镁砂为佳，用镁铝尖晶石、铝镁尖晶石的炉料捣打烧结炉衬，炉龄一样。
二、筑炉的打结工艺影响
选定炉料之后，决定干式或湿式捣打、炉料种类、块度组成、黏结剂、助熔剂等，然后确定捣打工艺。
（1）筑炉工具    常用筑炉捣打、耙平、加料、抹匀的工具有杵耙（平耙、齿耙）、撬、镘刀、锤（带柄，长短大小视操作方便），勿用铁（钢）质工具，用木质、石质工具，主要是为了不使铁质屑粒和器物混入炉料。铁质屑粒混入电炉炉衬后，其炉衬中铁质熔化、凝固、膨胀、收缩作用会使炉衬开裂。
中小型电炉用以上工具捣打。中大型电炉采用手工电动筑炉机、炉底气动振动器、二锤头气动锤击机等夯实。
（2）炉料捣打    所有炉料使炉衬不断经受酸性、中性或碱性过程，最好先进行磁选，不使铁质混入炉衬。①中小型电炉炉衬，将材料按要求搅拌均匀，逐层夯实。②中大型电炉衬炉，采用手工电动筑炉机、炉底气动振动器、二锤头气动锤击机将炉壁逐层夯实，由底而上。坩埚出料嘴打筑与炉衬材料稍有不同。
（3）烧结工艺    采用不同炉料，如石英砂（SiO2)、刚玉（Al2O3)、镁砂(MgO)或多种混合耐火材料；镁铝尖晶石、铝镁尖晶石，辅用黏结剂。炉衬打结好后自然干燥，开炉烘烤、烧结务必遵循各耐火材料的特性及物化反应要求。
（4）定型坩埚    购用市场上的定型坩埚，由于供应厂家的原耐火材料质量差异，捣打压制工艺、焙烧工艺等不同，影响着使用寿命，有50炉次、100炉次120炉次以上等（仅指熔炼铸铁而言），其寿命差别较大。当然还包括安装、使用的影响。
三、熔炼操作工艺的影响 
（1）炉衬的性质（酸性、中性、碱性）应与熔炼合金性质匹配   如一些中小厂家，感应电炉是硅炉衬，但为了生产需要，偶然也熔炼高锰钢铸件，那么钢液中的MnO（碱性）会对炉衬中SiO2（酸性）有侵蚀，使炉衬使用寿命缩短。
（2）开炉方式影响炉衬寿命    三班制寿命超过两班制，两班制寿命超过单班制。熔炼金属液总吨位也有决定性影响。
如果是硅质炉衬，SiO2是不良导热体，炉衬内部又存在着很大的温度梯度，炉衬断面分布烧结层、过渡层、松散层，尽管捣打、烧结得比较理想，但在频繁的冷热、膨胀收缩交变下，其使用寿命也将急剧缩短。
（3）熔炼温度与高温保温时间对炉衬使用寿命的影响    温度越高，保温时间越长，炉衬的使用寿命越短。尤其是超过炉衬耐火度的高温长时间保温，则炉衬侵蚀、剥蚀很厉害，寿命就更短。由反应SiO2+2C——Si+2CO可知，金属液中w(C)越高，w(Si）越低，炉衬蚀损加剧。熔炼球墨铸铁，w(C)较灰铸铁高，w(Si)则低，而熔炼温度又高，因此炉衬寿命缩短得快。
（4）增碳剂的影响    主要是增碳剂的质量、成分、熔炼时的工艺和加入的废钢等相互作用对炉衬寿命有影响。增碳剂石墨团对炉壁黏着吸附铁料混合物也有影响。造渣反应对炉衬使用寿命的影响
①造渣合金带入杂质的影响及对策。FeO、Fe3O4：锈蚀废钢（铁）与硅质（SiO2）炉衬生成低熔点铁橄榄石，侵蚀炉衬。应是使用处理后的洁净废钢。SiO2、Al2O3、CaO：残留炉渣凝聚物，熔炼时与炉衬发生物化反应，侵蚀炉衬。除渣剂造渣后应及时清除。MnO：与炉衬反应生成低熔点产物，炉壁液面线侵蚀尤其厉害。应后期加入锰铁合金。Fe-Mn氧化物：低温时就能与SiO2反应。硅质炉衬应避免熔炼高锰钢。SiO2、Al2O3、Na2O：不洁回炉料易形成高熔点炉渣，使炉壁结瘤黏着于炉衬内，难清理。应加入洁净回炉料（滚筒处理）。MgO：富Mg炉渣、球铁，形成象脚侵蚀。应控制球铁回炉铁用量。Zn、Pb：铁料中的有害元素，与炉衬反应能侵蚀及浸润，低温时影响烘炉。加废合金钢时要注意，熔炼灰铸铁的原生铁中的元素含量也要注意。②造渣剂。造渣剂种类繁多，成分不一，要选与熔炼合金匹配的造渣剂。常用的有碎玻璃或加石英砂的碎玻璃（4:1）。碎玻璃在液态下不溶解气体而隔绝气体效果很好，在熔炼温度下黏度较大；不宜单独使用，否则易粘炉壁。酸性炉渣要加入含有CaO、石灰石粉、CaF2、萤石粉等的造渣剂除渣。
维护保养的影响
①开炉完毕，炉顶面务必盖上钢（铁）板或厚石棉板，使坩埚缓慢冷却，否则，炉顶口朝天，冷空气吹过，炉衬热灼又急冷，宛如正火，影响炉衬结构而缩短寿命。出铁口与盖板间空隙用耐火砖块和型砂、耐火泥封住。②炉衬的修补。熔炼人员必须经常检查炉衬（冷、热）的侵蚀状态、裂纹表面洁净的情况，测量坩埚不同高度处直径变化并进行记录，尤其到炉衬寿命中后期时，应空炉停炉检查，同时看电炉最高熔化率、电流以及金属液翻滚情况。炉衬在熔炼过程中受化学、物理侵蚀和冲刷，会逐渐变薄，当内径变大则意味着炉衬壁厚变薄，如均匀变薄到一定程度（即减少了壁厚的1/3左右）就要修补或停炉重打。如局部损坏则可停炉修补，防止漏炉。只有做到及时修补，才能实现延长运行寿命。a.局部侵蚀损坏的修理。炉衬裂缝（纹）不大于2mm不需修补，在高温熔炼状态下可弥合。超过2mm的纵深裂纹及炉底和炉膛（壁）的烧蚀剥落凹陷坑洼均需修补。修补的混合料与打结料相同。首先将损坏处被铁液和炉渣浸入的表面层剥离剔掉，清洁修补处的残渣，并形成燕尾状的凹坑，再填以石英砂混合料（修补炉料的粒度配比和打结炉衬材料一样，硼酸含量可略增加一些），浸入水玻璃（有条件可用干粉水玻璃）捣实抹平表面，并在修理面上压上一块合适的钢板，用250摄氏度/h的升温速度缓慢加热，5h后投入熔炼。
b.大面积剥落修补。炉底部位用圆形铁板，炉壁部位需用铁撑横压住填补的混合料表面。1250摄氏度前后升温速度150~200摄氏度/h，然后用60%额定功率升至1550摄氏度，保温2~3h后可投入正常熔炼，否则修补部位的修补炉料会剥离。
c.炉嘴局部修理。炉嘴（口）部分会因炉渣侵蚀、撞击或操作不当而受损。出铁液时观察炉壁与炉口交界处有无裂纹、开缝，此处问题易引起漏铁液和影响报警电极工作，务必及时修补。修补时将浸入炉衬表面层的铁液和炉渣剔除，套上合适的钢圈，用原来打结炉嘴的炉料修补平滑。炉衬工作一段时间后，为了强化修补的炉料与炉嘴炉衬之间的结合力，在炉衬露出的断口处刷一层硼酸水，再加炉料，打结修筑炉嘴，完毕后适当加热该部位即可投入烧结、使用。当炉嘴部分裂纹很深，甚至上下起壳脱离，此时应重新打结炉嘴部分。
结束语
总之，要提高感应电炉炉衬的使用寿命，应严格遵守电炉使用操作工艺规程。炉子结构直接影响坩埚构件，要重视炉衬材料（碱性、中性、酸性）与熔炼合金的匹配，以及粒料的粗细、捣打工艺(工具、操作）、烧结工艺，使炉衬有烧结层、过渡层、未烧结松散层，严格遵守熔炼操作工艺（不超温，快速熔炼，快速及时造渣、除渣，增碳操作等）。有条件的最好将钢铁料加热，但不能加到灼热红亮以免氧化。还要严格检查管理措施，这样才能多角度、全方位使炉衬寿命延长。