摘要：本文通過對影響中頻爐爐襯壽命因素的分析，提出合理的改進措施，確保了中頻爐安全與生產順行，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。中頻爐常用頻率為150～2500Hz，具有對電網干擾小，對環境影響小，合金元素燒損少，設備投資少，溫度控制方便等優點，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產順行等方面發揮作用。
影響爐襯壽命的主要因素包括：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為60～80爐次，且幾乎都是因漏爐拆爐，影響生產節奏并易造成安全隱患。
鋅的熔點為420℃，沸點為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并逐漸堆積，Z終致使爐襯燒穿而造成過早損壞。
酸性爐襯料因SiO2本身性質轉變，當573℃時β-石英向α-石英的轉變，發生相變，體積膨脹率約為0.82%；當870℃以上時α-石英向α-鱗石英的轉變速度很慢，體積膨脹率為16%；當1470℃時α-鱗石英轉變為α-方石英，體積增大4.7%，導致在轉變過程中體積膨脹，爐襯裂紋并致使線圈損壞，影響爐襯使用壽命[1]。
嚴重銹蝕和黏砂返回爐料澆道等加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℃的共晶組分侵蝕爐襯材料；為回收合金元素， 大量使用尺寸與重量超出要求的廢軋輥等廢鑄件冶煉，爐料致密度較差，影響熔化效率，冶煉時間長，爐襯侵蝕嚴重。
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，在反復的熱應力作用下產生 的裂紋擴展到整體，使金屬液滲透到感應線圈，導致重大漏爐事故，造成爐襯報廢。 中頻爐反復驟熱驟冷，導致爐襯因熱疲勞開裂，Z終導致穿爐等事故。熔渣的散熱速度高于金屬液的傳熱速度時，熔渣表面結殼，渣殼下部空間形成密閉環境，熔煉產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；爐料結構不合理，上部料塊小熔點高，下部料塊大熔點低；爐料熔化后，爐料帶入的游離氣體受熱迅速膨脹釋放，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；爐料架橋后，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并黏在感應圈上，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、粒度級配必須符合要求（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%。
硅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。一般使用硼酸作為黏結劑，主要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。打完爐底層后，安裝好爐胎，做到安放平衡、端正。（2）打結爐襯時，先繞著爐胎外緣均勻打實，然后，再逐次向外打結。打完一層后，用搗固叉輕輕撥松打結層表面然后再加入下一層打結料。（3）打結爐領與爐嘴時，往打結料內添加黏土水玻璃，加入量為20%，作為黏結劑。（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）。往爐內加入5%左右的碎玻璃，以使爐襯燒結成釉質表面。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相同。
明確要求各種原材料的化學成分；廢鋼和回爐料都必須干燥、無泥沙、無油污；裝爐材料的Z大尺寸不能大于內腔尺寸的1/2；禁止加入混有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，有避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，應盡量避免大功率送電，產生過激的電磁攪拌，使爐襯損傷，通常前48 h內不超過額定功率的60%～70%。對于鐵液在1300℃以下、對于鋼液在1500℃以下溫度實施保溫，調整成分合適后在出爐前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，電效率下降。因此，爐襯壁的厚度應限制在一定范圍，必須選定合理的壁厚，既保證高的電效率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凈鐵液之中，以防止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；禁止一次性大量向爐內加入金屬爐料，以防產生鐵液凝固、爐料搭棚和氣體爆炸等事故；生產過程中，不允許一次性裝料過滿甚至超出爐口；減少加料時料斗和金屬料對爐襯的沖擊，停爐時對爐襯保溫，防止溫度下降造成爐襯開裂[4]。定期使用量具對內襯尺寸進行檢查，修補缺陷[5]。定期檢測爐體溫度、循環水量、預防因過量加料而引起的金屬液鉆入爐襯事故發生。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，而且噸產品冶煉成本降低了120元。（2）拓寬了中頻爐使用技術，為同行提供安全、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并制定相應措施。[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.影響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效果：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，教授級高級工程師，主 要從事冶金生產工藝研究工作.
