摘要：本文从原材料特征、筑炉工艺和烤炉工艺三方面，简要介绍了酸性中频感应电炉的长寿技术，论述了中频感应电炉的维护要求、熔炼操作、熔炼技术与高合金回收率技术，分析了感应炉熔炼环节的喷溅及爆炸事故诱因，并提出切实可行的技术管理措施，旨在保证中频感应电炉运行的稳定性和经济性。
关键词：中频感应电炉；经济运行；技术管理
中频感应电炉以电磁感应原理为主，依靠炉料熔化效应产生的热量，确保炉料充分熔化。近年来，冶金行业的发展进入瓶颈，中频感应电炉凭借其操作流程简便、电能损耗指标低、冶金回收率高、使用寿命长、投资成本小等优势特征，受到业内人士的高度推崇。由此可知，加强专业技术管理，对于提升中频感应电炉的运行时效性、稳定性和综合效益具有重要意义。
1酸性中频感应电炉的长寿技术
1.1原材料要求
石英质炉衬材料要求为：二氧化硅含量超过99%，氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝及水含量低于0.5%；耐火度超过1700℃，软化温度超过1650℃。炉衬材料在高温状态下不具备导电能力。一般情况下，在硅砂材料中，多选用硼酸和硼酐作为添加剂。
1.2筑炉工艺
首先，使用筑炉底机对炉底进行气动打结，之后将对应规格的胎具放入炉体。在胎具与绝缘层之间置入筑炉材料。使用振捣器均匀振动炉具，增大筑炉材料的紧密度。通常来说，筑炉材料以粒度级配标准良好的硅砂为主。
1.3烤炉工艺
1）烘烤和初期烧结阶段的加料特点。在初期烧结阶段，一次性在烤炉内填满炉料。随金属熔化时间的延长，分次批量加入炉料。由于烤炉容量规格不同，炉料添加量也各不相同。一般情况下，单次炉料添加量在50—200千克。直至金属液面距炉沿50—100毫米，停止烘烤。
2）烘烤、烧结阶段的升温特点。经过长时间的实践积累，技术人员对烘烤、烧结阶段的温控工作进行了总结。低温阶段持续缓慢升温，且将烧结阶段温度控制在高于出铁温度50—80℃。
3）烘烤阶段的温控规范。按照50℃/h的升温速率持续烘烤4小时。主要目的是排除炉衬内多余的水分。之后按照100℃/h的升温速率持续烘烤4小时，直至坩埚温度达到600℃。需要格外注意的是，当坩埚温度达到570℃时，完成硅砂的第一次相变。
4）半烧结阶段的温控规范。按照50℃/h的升温速率持续烘烤3小时，直至烤炉温度达到900℃；按照100℃/h的升温速率持续洪涝3小时，直至烤炉温度达到1200℃。当烤炉温度达到870℃，完成硅砂的第二次相变。
5）完全烧结阶段的温控规范。按照50℃/h的升温速率持续烘烤1小时，直至烤炉温度达到1470℃。此时，完成硅砂材料的第三次相变。当硅砂材料第三次相变后，体积增大5%左右。在烘烤过程中，必须严格控制升温速率，避免烧结层相变过快出现裂纹。
6）烧结层的形成。高温烧结可以在炉衬的径向形成烧结层、过渡层和松散层，同时各层的厚度均为三分之一。当烧结温度超过1500℃，烧结层中的石英会发生方石英化，以此减少裂纹。
1.4中频感应电炉的维护要求
1）加料规范。分批次、分批量添加体量较小的炉料，禁止加入大块度的蓬料。
2）加强炉领保护。按照炉沿外观形态，浇筑对应规格的铁制防护压圈。在筑炉时，确保最后一层平面低于炉沿20—30毫米，以起到保护炉领的作用。
3）实时动态掌控炉况。加大巡检力度，注意炉衬的侵蚀、裂纹及碎裂等问题。使用专业工具测量烤炉高度，以及不同高度部位的炉衬直径。
4）补炉工艺。若炉底腐蚀长度小于50毫米，对筑炉材料进行加湿处理，同时清除炉底杂质，使用振捣锤捣碎，在复热后，烧熔碎渣。
5）掌握好停、拆炉时机。在炉壁圆周方向出现明显的水平环状裂纹、炉衬侵蚀且剥落严重，功率和电流超过额定5%-10%，炉内铁液翻转比平时明显剧烈时，必须考虑停、拆炉。
1.5熔炼操作
1）熔炼温度制度。熔炼时尽量避免高温熔炼。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆温度越高、C越高、Si越低，炉衬的蚀损将加剧，尤其在新炉时更要严禁高温熔炼。
2）避免炉衬过热。炉料出现“架桥”现象使炉衬出现局部高温甚至超过炉衬的耐火度，可使炉衬熔融蚀损，缩短炉衬的使用寿命。
3）铁水对炉衬寿命的影响。铁水在电磁作用下产生的搅拌力会冲刷炉衬，高温时炉衬中的SiO2会被铁水中的C还原，缩短炉衬寿命。
4）炉渣对炉衬的影响。炉料中铁锈、回炉料含有FeO等炉渣，与炉衬中的SiO2反应形成低熔点的熔渣，大量熔渣严重侵蚀炉衬，且炉渣会掩盖炉衬真实裂纹，因此及时清渣是延长炉衬寿命的关键举措。
5）钢铁原料要求。防止含Zn、Pb过高的材料加入，因为这两种元素的熔点相对于铁较低，在铁还未熔化时，就以蒸汽的形式穿透整个炉衬，导致石英砂炉衬烧蚀或产生裂纹。
2高效化生产
为实现高效化生产，要根据中频电炉的冶金特性编制合理熔炼工艺，做好料斗装料、温度控制，在不同温度下加入合金、增碳剂、造渣剂，控制出铁温度、快速成分分析，力求用最短熔炼时间、最小的合金烧损与氧化，达到稳定金相组织，提高轧辊质量的目的。
3节能技术
3.1合理配料
科学管理与使用炉料，做到主要化学成分符合要求，有害杂质元素含量尽可能少，避免因调整成分而拖延熔炼时间，杜绝因成分不合格而报废。在加料时需尽量使金属保持密实状态充满整个炉腔。
3.2合理冶炼操作
供电时先供给60％左右的功率，待电流冲击停止后，迅速将功率增到最大值，以加快炉料的熔化。
3.3合理控制出钢温度
熔炼采用浇注前5min-10min升温至符合工艺要求的温度，其余时间铁液保持较低温度，以减少高温铁液的侵蚀。
4高合金回收率技术
4.1避免元素烧损过大措施
炉料要尽量干净，形状不得为枝叉，尺寸不能过大、过薄；杜绝架料；熔炼前期需及时造渣，后期高温下有熔渣覆盖；熔炼后期调频不得过度；过热温度不得过高，切忌高温下长时间保温。
4.2调整成分顺序原则
铁液温度超过平衡温度，反应SiO2+2C=Si+2C0向右进行，造成铁液降C增Si，所以配料时要补C，后期调整成分，采取先Mn再C后Si的顺序。
5感应炉熔炼过程喷溅与爆炸原因分析
感应炉炉料潮湿和锈蚀碳、氧反应及铁的氧化物高温分解反应在钢液内持续进行，钢液内部产生动力，进而发生喷溅。熔渣结壳覆盖在钢液表面，保护合金元素不被氧化，并具有一定的脱硫、吸附夹杂物和保温作用。熔渣主要成分含有熔炼过程中被冲刷、侵蚀进入熔渣的炉衬材料及炉料带入的杂质。当熔渣的散热速度高于铁液的传热速度时，熔渣表面结壳。渣壳下部空间形成密闭环境，熔炼产生的气体不能及时释放，达到一定压力后，气体会顶开渣壳使金属液、熔渣喷出。
一次加料过多，上部炉料堆放过紧，炉料卡死，架空；炉料结构不合理，上部料块小、熔点高，下部料块大、熔点低；炉壁不平滑，不利炉料顺行。炉料架桥后，下部熔池温度不断升高，在炉内形成高温、高压气氛，金属液对炉衬耐火材料侵蚀严重，甚至导致炉体局部金属液泄漏，冷却水进入金属熔池引起大爆炸。
感应圈漏水，中频炉金属液的电磁搅拌炉衬材料，导致熔蚀加剧，炉内的某些部位被严重侵蚀而失效，铁液会在该处穿炉，穿出的铁液黏在感应圈上，两层感应圈之间短路、烧穿，线圈内的冷却水进人炉中发生爆炸。
6结束语
中频感应电炉是冶金行业不可或缺的机械设备。加强中频感应电炉技术管理，能够保证整体炉具运行的稳定性、安全性和经济性，进而达到综合效益最大化的目标。
参考文献
[1]肖连华,曹瑞荣.中频感应电炉经济运行的技术管理实践[J].金属加工(热加工).2017(Z1)
[2]赵健.中频感应熔炼炉节能技术的研究现状[J].工业加热.2016 (01)
论文作者:张航,张嘉慧
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：炉衬论文; 炉料论文; 中频论文; 电炉论文; 温度论文; 感应论文; 烤炉论文; 《电力设备》2020年第1期论文;