由于無芯感應(yīng)電爐具有靈活、節(jié)能、效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此在鑄造行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前感應(yīng)電爐下向著高效率、快速熔化、大型化的方向發(fā)展，對(duì)爐襯料的要求也要求越來越苛刻。因此，在使用感應(yīng)電爐的過程中，必須解決好兩個(gè)方面的問題：一是如何選擇相對(duì)、的爐襯料；二是怎樣嚴(yán)格掌握好爐襯料使用過程中的操作要點(diǎn)。上述兩個(gè)問題解決好了，就能達(dá)到延長(zhǎng)感應(yīng)爐爐齡、降低鑄造綜合生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1. 爐襯材料的選擇

應(yīng)根據(jù)爐子的種類、大小、使用溫度及熔煉的金屬種類，慎重選擇適合的爐襯材料。例如山東某鑄造廠，熔煉的是不銹鋼，而選用的卻是一般鋁礬土爐襯料，因其荷重軟化溫度底，在尚未達(dá)到使用溫度時(shí)，爐壁就跨踏，結(jié)果熔煉失敗。而改用了TX-4型爐襯料后，爐齡達(dá)到100多爐次，取得了理想的使用效果。為了方便用戶的選擇參考，現(xiàn)將有關(guān)新爐襯料的性能列出見下表：

TX-3 TX-4 TX-5 TX-6

主要化學(xué)成分 Al2O3 MgO Al2O3 MgO Al2O3 MgO SiO2ZrO2

耐火度/0C >1800 >2000 >2000 >1800

膨脹系數(shù)/X10-60C-1 6 7 8 10

0.2MPa荷重軟化溫度/0C

使用溫度/0C

適應(yīng)容量 中小型 1.5t以下 各種容量 各種容量

適應(yīng)熔煉品種 高錳鋼、銅鋁合金等 不銹鋼、鎳鉻合金 鑄鋼、不銹鋼及特殊鋼 鑄鐵、鑄鋼、灰鑄鐵、球墨鑄鐵

突出特點(diǎn) 不裂紋、不掛渣、耐侵蝕 爐齡長(zhǎng)、合金元素?fù)p失少，不失效變質(zhì) 不裂紋、不掛渣、抗渣 抗侵蝕能力、爐齡長(zhǎng)、不失效變形 具有優(yōu)良的抗渣、耐蝕性、膨脹系數(shù)小、熱體積穩(wěn)定，可有效仰制裂紋，干式搗打，施工方便 耐蝕性不與被熔融金屬發(fā)生反映，爐齡高于石英質(zhì)爐料2～3倍，干式搗達(dá)可直接使用

2 搗打爐襯及熔煉時(shí)的操作要點(diǎn)

2.1 合理設(shè)計(jì)坩堝模具

坩堝模的設(shè)計(jì)制作要與爐體形狀一致，材質(zhì)要與被熔煉金屬的材質(zhì)相容，外表光滑無銹，焊接處磨光，一般坩堝斜度為3度，應(yīng)將坩堝模周圍均勻鉆排氣孔，氣孔直徑在2-5mm。坩堝厚度要適當(dāng)，坩堝爐襯厚度若不足，則散熱嚴(yán)重，經(jīng)受沖擊的能力較差，回縮短使用壽命；厚度過大，不利于磁力線發(fā)揮感應(yīng)加熱作用，電效率及功率因數(shù)（COS￠）值會(huì)隨之下降，直接影響運(yùn)行。因此這兩個(gè)參數(shù)要選的適中爐壁厚度與容量的關(guān)系見下表。

感應(yīng)爐容量/t 0.5 0.5～3 >3

爐壁厚度/mm 0.2～0.25 爐壁平均直徑 0.15～0.2 爐壁平均直徑 0.1～0.15 爐壁平均直徑

對(duì)小型電爐，可采用性坩堝模，拔出坩堝模后刷上一層水玻璃，防止烘烤過程中爐襯顆粒散落。對(duì)大中型電爐、干式搗打材料采用一次性坩堝模，安放坩堝模時(shí)一般用定位法和測(cè)量法，使坩堝模中心固定在感應(yīng)器的中心軸線上，以保證坩堝壁厚盡可能均勻。當(dāng)坩堝模安放好以后，可在底部放一個(gè)起熔塊壓住，以便固定坩堝的位置。

2.2 燒結(jié)劑的使用要得當(dāng)

坩堝電爐搗打料多采用硼酸和無水硼酐做燒結(jié)劑，也可用水玻璃、磷酸、結(jié)合粘土做燒結(jié)劑，只有鎂質(zhì)爐襯料用氯化鎂或鹵水做燒結(jié)劑，而對(duì)難以燒結(jié)的爐襯料則可用復(fù)合結(jié)合劑。無論用那種結(jié)合劑一定要準(zhǔn)確稱量嚴(yán)防結(jié)塊硼酸加入。同一種爐襯料若使用溫度高，用量小，偏下限；使用溫度底，用量大，偏上限；爐襯料顆粒大，用量稍多些，顆粒小，用量可適當(dāng)少些。燒結(jié)劑用量過大，會(huì)形成較厚的燒結(jié)層，不僅會(huì)減薄爐襯正常三層結(jié)構(gòu)中松散層的厚度，降低爐襯的使用可靠性，增加熱損失，還會(huì)降低爐襯材料的耐火度；而用量過少則形成的燒結(jié)層太薄，抵抗不了金屬液的沖刷與侵蝕?？傊瑹Y(jié)劑使用得當(dāng)能使燒結(jié)層、過渡層、松散層各約占爐襯壁厚三分之一。

2.3 爐襯搗打要堅(jiān)實(shí)

無論使用那種爐襯料，一定要搗打緊實(shí)，達(dá)到一定的體積密度要求。小型電爐可采用人工搗打使用風(fēng)動(dòng)發(fā)捶打結(jié)；中、大型爐子盡可能采用振動(dòng)打結(jié)機(jī)和搗固打結(jié)機(jī)。振動(dòng)打結(jié)機(jī)是根據(jù)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心輪產(chǎn)生的振動(dòng)，將爐襯料緊實(shí)，常見的有爐底振動(dòng)壓實(shí)機(jī)和爐壁振動(dòng)打結(jié)機(jī)。搗固打結(jié)機(jī)，不僅能上下運(yùn)動(dòng)，而且還能在爐內(nèi)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同一種爐襯料用機(jī)械搗打比人工搗打緊實(shí)，爐齡必然會(huì)有較大程度的提高。

2.3.1 人工打結(jié)

打結(jié)坩堝底時(shí)須注意：①.對(duì)小型電爐，打結(jié)工具須有鋼叉、平錘、鋼鏟；②.采用薄加料方式，鋼叉要從上面的一層插到下面，以免交界處粗砂富集而出現(xiàn)分層現(xiàn)象；③.通常層輔料高度約80~100mm，以后各層40~50mm，最后應(yīng)高出爐底20~30mm ，用平錘打完后，再把多余部分鏟掉 ，并注意保持爐底水平：④.加料時(shí)盡量低位傾斜，并將料分散均勻鋪開，不要成堆，以免料的大、小粒分開：⑤.打結(jié)要垂直施叉，一插到底，不能左右搖擺，注意鋼叉不能將隔熱絕緣層戳穿，打結(jié)時(shí)先輕后重，落點(diǎn)均勻用力一致，以保證打結(jié)致密；⑥打結(jié)順序是先邊緣后中心，按次序逐排打結(jié)，直到感到鋼叉插入困難，手腕感覺有反擊力作用時(shí)為準(zhǔn)；⑦連續(xù)作業(yè)。

打結(jié)坩堝壁，打結(jié)時(shí)須注意：①在坩堝底與坩堝壁交界處，即爐底與爐壁的拐角處是整個(gè)坩堝弱環(huán)節(jié)。此處厚度較大，三熱條件差，打結(jié)時(shí)要特別細(xì)心；②打結(jié)坩堝壁的操作方法，與打結(jié)坩堝底相同，仍用分層打結(jié)方法，逐層打結(jié)緊實(shí)；③每層打結(jié)緊實(shí)高度50～60m，打結(jié)時(shí)間不少于30min，當(dāng)坩堝壁打結(jié)完畢后，在修筑爐口前，要用平錘打平打?qū)?；④打結(jié)過程中應(yīng)隨時(shí)檢查坩堝模是否偏斜，打結(jié)層是否在一個(gè)平面上；⑤加料時(shí)不允許有石棉板和云母片落入隔熱絕緣層中；⑥為使緊實(shí)度均勻，可由3～4人用鋼叉不斷改換位置轉(zhuǎn)圈打結(jié)；⑦在打結(jié)過程中每一次加料前都要測(cè)量一次坩堝底的高度，測(cè)量方法是在爐口平放一根木條用鋼尺從打結(jié)料面頂向上量至爐口，次測(cè)量高度應(yīng)應(yīng)恰好是坩堝的高度。

修筑爐口和爐咀，由于爐口和爐咀對(duì)爐襯壽命影響不大，因此可用水玻璃做結(jié)合劑快速成型。用少量的硼酸水，水玻璃與打結(jié)料結(jié)合，混合料不宜太濕或太干，一般用手捏基本成團(tuán)即可。先在以打好的爐口上涂上水玻璃，然后添筑混合料，并用小錘打?qū)?，通常爐口、爐咀應(yīng)修筑成內(nèi)底外高的斜面，以防止金屬液外溢。上述修筑的爐口、爐咀能在常溫保持一定強(qiáng)度，以免在使用中松動(dòng)散落。

在整個(gè)打結(jié)過程中，要防止雜物（尤其是金屬）混入爐襯料中，如果以混入一定要設(shè)法取出，打結(jié)完后應(yīng)用壓縮空氣吹掉在感應(yīng)器上的灰塵砂料及雜務(wù)。

2.3.2風(fēng)動(dòng)錘打結(jié)

采用風(fēng)動(dòng)錘搗打，風(fēng)壓不能低于0.5MPa，錘頭形狀有正方形、長(zhǎng)方形及圓形，搗打時(shí)每層鋪料厚度為50～80mm，錘頭按一個(gè)方向連續(xù)移動(dòng)，而且錘頭要重疊1/3～1/2以免漏空。每行間也要重疊，每層料連續(xù)搗打4～5遍，達(dá)到均勻密實(shí)形成整體后，在鋪下一層，鋪料前，將搗打材料表面靶松，使上下層緊密連結(jié)，防止分層。搗打施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，風(fēng)動(dòng)錘搗打一定要緊密均勻圍繞進(jìn)行，搗打方向要靠近內(nèi)模，內(nèi)重外輕。爐口、爐咀打結(jié)要領(lǐng)同手工打結(jié)。

2.3.3機(jī)械打結(jié)

當(dāng)隔熱絕緣層鋪設(shè)完畢，將配制均勻的打結(jié)料加入爐內(nèi)，比要求高出20～30mm，取出打結(jié)機(jī)，檢查爐底打結(jié)質(zhì)量，并將周圍表面靶松、靶均，即可放入坩堝模準(zhǔn)備打結(jié)爐壁。打結(jié)爐壁時(shí)，將料一次加滿，因?yàn)椴扇《啻渭恿洗蚪Y(jié)時(shí)容易產(chǎn)生顆粒分層現(xiàn)象，影響打結(jié)質(zhì)量，打結(jié)完畢后，取出打結(jié)機(jī)進(jìn)行封口，爐口，爐咀打結(jié)同手工打結(jié)。

2.4 烘烤和燒結(jié)要與熔煉爐金屬液同2.5 時(shí)進(jìn)行

烘烤和燒結(jié)的目的在于充分排除爐襯中的水分，最后在高溫下燒結(jié)成有高強(qiáng)度的致密層。烘爐燒結(jié)要視爐子種類與大小及爐襯料批品種制定烘烤燒結(jié)制度，必須按制度進(jìn)行，總的來說要求低溫緩慢烘烤，高溫滿爐燒結(jié)，使其形成高強(qiáng)度的致密燒結(jié)層。烘烤、燒結(jié)要與熔煉爐金屬液同時(shí)進(jìn)行，中間不宜停頓。

由于爐襯在烘烤燒結(jié)時(shí)，高溫體積膨脹、冷卻收縮后，燒結(jié)層表面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)微小裂紋，當(dāng)爐溫達(dá)到一定高度時(shí)又會(huì)自然愈合。如果連續(xù)使用就不會(huì)出現(xiàn)裂紋。如果不立即開爐熔煉，搗打完后可另其自然干燥，暫不要烘烤燒結(jié)。要烘烤燒結(jié)就必須與熔煉爐金屬液在一起進(jìn)行。有的鑄造廠家，烘烤燒結(jié)后停下來，冷卻到常溫檢查，發(fā)現(xiàn)有微小裂紋，就拆爐重新再搗打，造成不必要的浪費(fèi)。要盡可能選用那些膨脹系數(shù)小、受熱時(shí)體積穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)爐襯料以避免裂紋，提高爐襯料的利用率。

2.6 避免滲碳

前幾爐熔煉要用不含油污的干凈料，避免滲碳、或產(chǎn)生漏電現(xiàn)象。湖南某廠前幾爐因使用了油浸廢鐵屑，使線圈出現(xiàn)電火花，曾認(rèn)為是爐襯料含鐵太高而產(chǎn)生漏電。其實(shí)是因?yàn)槿蹮挼蔫F屑含有油污，容易出現(xiàn)碳沉積。碳積沉部位是在爐襯冷面，甚至沉積到隔熱層中，由于爐襯尚未充分燒結(jié)，CO滲入爐襯后部，發(fā)生CO→C+O2↑反應(yīng)，生成C沉積在爐襯冷面或隔熱材料的氣孔中。當(dāng)產(chǎn)生碳沉積時(shí)，會(huì)造成爐體接地漏電，造成線圈冒火花。后改用純凈料就避免了上述現(xiàn)象。

2.7 熔煉中避免外增碳

在使用感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵時(shí)，某廠家為提高碳含量采用外增碳，增碳劑加到爐子底下部，爐下部侵蝕嚴(yán)重，增碳劑加到上部，爐上部侵蝕嚴(yán)重，尤其爐襯料中的粉化反應(yīng)更劇烈。爐襯中發(fā)生粉化反應(yīng)后，剩下很松散的骨料便容易產(chǎn)生滲漏，致使?fàn)t齡明顯縮短。實(shí)踐表明凡用外增碳的均達(dá)不到理想的爐齡次數(shù)。爐襯蝕損的原因，在于外增碳與酸性爐襯料中的Sio2

發(fā)生（C）+（Sio2）→{Si}+CO↑反應(yīng)。鐵液中增Si加重了C對(duì)爐襯的侵蝕。由于外增碳使鐵液中的碳含量增高，C在高溫下會(huì)與堿性爐襯料中的MgO反應(yīng)：{C}+MgO→Mg+CO↑,由于電磁攪拌作用等原因生成物易離開反應(yīng)區(qū)，使反應(yīng)不斷進(jìn)行，從而加速了爐襯的蝕損。另外生成的裂縫進(jìn)入爐襯中，由于溫度逐漸降低在鐵等氧化物的催化作用下反應(yīng)：當(dāng)溫度<7500C時(shí)，CO→C+O2↑。此反應(yīng)中，C的沉析所產(chǎn)生的體積應(yīng)力，促進(jìn)了裂紋的擴(kuò)大和加深。特別相鎂砂這種易整體燒結(jié)的爐襯后果更加嚴(yán)重。解決上述問題的辦法是，首先，用生鐵增碳，增碳生鐵要求表面整潔無銹，且硫、磷含量低，使用前應(yīng)進(jìn)行烘烤，避免將表面粘附的水帶入，防止加入時(shí)引起熔渣噴濺傷人，用生鐵增碳收得率高達(dá)100%，同時(shí)也可避免外增碳對(duì)爐襯的嚴(yán)重蝕損。其次，可采用性能穩(wěn)定的TX-5型爐襯料及剛玉質(zhì)爐襯的使用壽命。

　　總之，各廠家在使用過程中應(yīng)根據(jù)本廠具體情況，參照上述新爐料性能慎重選擇最合適的爐襯料，嚴(yán)格按照上述工藝要點(diǎn)，科學(xué)合理地進(jìn)行操作，就一定會(huì)有理性的效果。