摘要：本文通過對影響中頻爐爐襯壽命因素的分析，提出有理的改進措施，確保了中頻爐安全與生産順行，對中小型鑄造行業技術人員研究科學安全高效使用中頻爐有借鑒意義。中頻爐常用頻率爲150～2500Hz，具有對電網幹擾小，對環境影響小，合金元素燒損少，設備投資少，溫度控制便宜等優點，在我國鑄造業應用已非常普遍。但是中頻爐襯壽命對經濟效益、安全性等都至關重要，促使我們在線研究改進提高中頻感應爐爐襯壽命，切實做到保證安全與生産順行等方面發揮作用。
影響爐襯壽命的要緊因素包括：鋼鐵料的質量與尺寸、爐襯打結燒結質量、冶煉操作及爐渣化學侵蝕、耐火材料質量等級等。
我廠原中頻爐爐襯壽命一般爲60～80爐次，且幾乎基本上因漏爐拆爐，影響生産節奏並易造成安全隱患。
鋅的熔點爲420℃，沸點爲906℃，在鐵液中的鋅呈蒸氣狀態，鋅蒸氣在高壓的作用下，將有部分鋅向爐襯的孔洞中移動，在420℃左右的溫度區域，以ZnO或金屬鋅的狀態凝固並逐漸堆積，最終致使爐襯燒穿而造成過早損壞。
酸性爐襯料因SiO2自己性質轉變，當573℃時β-石英向α-石英的轉變，發生相變，體積膨脹率約爲0.82%；當870℃以上時α-石英向α-鱗石英的轉變速度很慢，體積膨脹率爲16%；當1470℃時α-鱗石英轉變爲α-方石英，體積增大4.7%，導致在轉變過程中體積膨脹，爐襯裂紋並致使線圈損壞，影響爐襯使用壽命[1]。
嚴重銹蝕和黏砂返回爐料澆道等進入會產生過量的熔渣，易造成爐料搭棚；鋼鐵料中 FeO與酸性耐材接觸后易于生成熔點為1205℃的鐵橄欖石（Fe2SiO4），鐵橄欖石還能進一步與SiO2或FeO作用，生成熔點為1130℃的共晶組分腐蝕爐襯材料；為回收合金元素， 大批使用尺寸與重量超越要求的廢軋輥等廢鑄件冶煉，爐料致密度較差，妨礙熔化功效，冶煉時間長，爐襯腐蝕嚴重。
致使爐襯燒結層因巨大相變應力而產生裂紋和疏松；爐襯燒結過程中，在重復的熱應力作用下產生 的裂紋擴展到整體，使金屬液浸透到感應線圈，導致重大漏爐事故，造成爐襯報廢。 中頻爐重復驟熱驟冷，導致爐襯因熱勞累開裂，最后導致穿爐等事故。熔渣的散熱速度高于金屬液的傳熱速度時，熔渣外表結殼，渣殼下部空間形成密閉環境，熔煉産生的氣體不能及時釋放，達到一定壓力氣體會頂開渣殼造成金屬液、熔渣噴爆事故。一次加料過多，爐料卡死、架空；爐料結構不符理，上部料塊小熔點高，下部料塊大熔點低；爐料熔化後，爐料帶入的遊離氣體受熱敏捷膨脹釋放，造成金屬液與熔渣飛濺，將上部爐料粘結在一起導致爐料架橋；爐料架橋後，下部熔池溫度則不斷升高，在爐內形成高溫、高壓氣氛，金屬液對爐襯耐火材料侵蝕嚴重，甚至導致爐體局部金屬液泄漏，使其冷卻水進入金屬熔池引起大爆炸。中頻爐爐襯打結的緊實度或燒結質量差，熔爐過程中有鋼液滲入爐襯的裂隙，滲入的鋼液在感應加熱的作用下，在裂隙中繼續深入，直到接觸線圈、引起短路，甚至造成重大的安全事故。中頻爐金屬液的電磁攪拌沖刷爐襯材料、導致熔蝕加劇，爐襯的某些部位被嚴重侵蝕而失效，金屬液會在該處穿爐並黏在感應圈上，造成兩層感應圈之間短路、燒穿，線圈內的冷卻水進入爐中導致鋼水爆炸，造成爐襯報廢。2.1對爐襯耐火材料的性能、粒度級配必須適合要求（見表 1）粒度要求：粒度5～8mm硅砂20%；2～3mm硅砂25%；0.5～1mm硅砂30%；硅石粉 25%。
矽砂的石英相變膨脹能彌補燒結過程中的體積收縮，從而提高燒結層的致密度,降低爐襯燒結層中的孔隙率。一般使用硼酸作爲黏結劑，要緊作用是降低燒結溫度，改善燒結條件，提高燒結質量，降低體積變化裂紋傾向[2]。（1）爐底采用薄層加料，逐層打結工藝。隨著爐膛直徑的變化，每次加料高度約40-70mm[3]。搗固叉要能從上層插到下層。打完爐底層後，安裝好爐胎，做到安頓平穩、端正。（2）打結爐襯時，先繞著爐胎外緣均勻打實，然後，再逐次向外打結。打完一層後，用搗固叉輕輕撥松打結層外表然後再進入下一層打結料。（3）打結爐領與爐嘴時，往打結料內添加黏土水玻璃，進入量爲20%，作爲黏結劑。（4）燒結時要求做到：低溫緩慢烘烤，高溫滿爐燒結（具體烘爐燒結工藝如圖1所示）。往爐內進入5%左右的碎玻璃，以使爐襯燒結成釉質外表。燒結層厚度約占爐襯厚度的35%～40%，與燒結層相接的是半燒結層，厚度大體上與燒結層雷同。
明確要求各種原材料的化學身分；廢鋼和回爐料都必須干亢、無泥沙、無油污；裝爐材料的最大尺寸不能大于內腔尺寸的1/2；禁止進入混有Zn和Mg等金屬的爐料, 以免產生金屬液外溢的危險。裝料時在爐底鋪裝少量造渣材料，收集與清除金屬液中的雜質，保護金屬液不被氧化和免受氣體侵入。采用酸性爐襯，可在爐底鋪加少量碎玻璃，有幸免爐渣侵蝕爐襯和保護鋼液的作用；采用堿性爐襯，用小塊石灰石，石灰石受熱分解釋放CO2，上浮過程中還有吸附鋼液中的氣體和非金屬夾雜物的作用。 燒結層薄，應盡也許幸免大功率送電，產生偏激的電磁攪拌，使爐襯損害，通常前48 h內不超過額定功率的60%～70%。關于鐵液在1300℃以下、關于鋼液在1500℃以下溫度實施保溫，調整身分合適后在出爐前10min升溫。從提高爐襯的使用壽命來說， 應適當增加爐襯的厚度。但是隨著爐襯壁厚度的增加，電阻值增大，無功損失增高，電功效下降。因此，爐襯壁的厚度應限制在一定范圍，必須選定有理的壁厚，既保證高的電功效又確保了爐襯的使用壽命（改進后爐胎尺寸如圖2所示）。
禁止使用潮濕、密封及管狀爐料潮濕的爐料；薄鋼板和鐵屑料應加在潔淨鐵液之中，以預防被電磁力拉向爐壁而造成熔渣卷入，使其熔化變得更加困難；禁止一次性大批向爐內進入金屬爐料，以防産生鐵液凝固、爐料搭棚和氣體爆炸等事故；生産過程中，不允許一次性裝料過滿甚至超越爐口；減少加料時料鬥和金屬料對爐襯的沖擊，停爐時對爐襯保溫，預防溫度下降造成爐襯開裂[4]。時限使用量具對內襯尺寸進行檢查，修補缺陷[5]。時限檢測爐體溫度、循環水量、預防因過量加料而引起的金屬液鑽入爐襯事故發生。修補方法如圖3所示。
（1）以上措施綜合實施后，20 t中頻爐爐襯壽命由原來的60～80爐次提高到100爐次以上，不但滿足安全與生產需求，同時噸產品冶煉成本降低了120元。（2）拓寬了中頻爐使用技術，爲同行提供安全、高效的中頻爐使用經驗。（3）其他影響中頻爐爐襯的因素有待繼續研究分析並制定相應措施。[1] 肖連華，曹瑞榮.中頻感應電爐經濟運行的技術管理實踐[J].鑄造 設備與工藝，2017（1）：10-12.[2] 周育. 中頻爐酸性爐襯使用壽命的探討[J]. 鑄造設備研究，2004 （1）：7-11.[3] 張廣賀.妨礙爐襯使用壽命的因素及解決方案[J].機械工業標準化 與質量，2012（7）：43-47.[4] 袁添翼，袁聰，周偉強，等.提高 30 t 中頻爐爐齡的措施及結果：2015 耐火原料學術交流會論文集[C].青島：中國金屬學會，2015.[5] 李健.提高酸性中頻感應電爐爐襯壽命的研究[J].金屬加工（熱加 工），2015（19）：63-65.作者簡介：肖連華（1967—），男，工學碩士，傳授級高級工程師，主 要從事冶金生産工藝研究工作.
