中频无心感应电炉炉衬的气动筑炉与维护.pdf

2 0 1 0 年第 3 期 2 0 1 0 年 6 月 铸造设备与工艺 F 0 UNDRY E0UI PMENT AND T EC HNOL 0G Y 铸造工艺 中频无心感应 电炉炉衬的气动筑炉与维护 陈晓光 ． 杨贵成 1 ．秦皇岛冶金重工集团， 河北 秦皇岛0 6 6 0 0 0 ； 2 ． 秦皇岛N P B轴承有限公司， 河北 秦皇岛0 6 6 0 0 0 摘要 介绍了中频感应电炉酸性石英质炉衬耐火材料的气动筑炉工艺、 施工要点以及 日常操作注意事项。 关键词 中频感应 电炉 ； 石英质 炉衬 ； 气动筑炉 中图分类号 T G 2 3 2 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 6 6 9 4 2 0 1 0 0 3 0 0 1 5 0 3 The Pn e u ma t i c Fur na c e Bui l d i ng Te c h no l o g y a n d M a i n t e n a nc e o f M e di u m - f r e qu e nc y I nd uc t i o n Fur na c e CHEN Xi ao -gu an g1 Y ANG Gui -c he ng 1 ． Q i n g h u a n g d a o Me t d l u r g y H e a v y I n d u s t r y G r o u p ，Q i n g h u a n g d a o H e b e i 0 6 6 0 0 0 ， C h i n a ； 2 ． Q i n g h u a n g d a oⅣ 船 B e a r i n g L T D ， Q i n g h u a n g d a o H e b e i 0 6 6 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e p n e u ma t i c f u r n a c e b u i l d i n g t e c h n o l o g y o f a c i d q u a r t z i f e r 0 u s l i n i n g o f f u rna c e s r e f r a c t o r i e s f o r me d i u m f r e q u e n c y i n d u c t i o n f u rna c e ， t h e c o n s t r u c t i o n e l e me n t s a n d n o t e s o f d a i l y o p e r a t i o n ． Ke y wo s me d i u m- f r e q u e n c y i n d u c t i o n f u rna c e ， t h e q u a r t z i f e r o u s l i n i n g o f f u r n a c e s ， p n e u ma t i c f u r n a c e b u i l d i n g 感应 电炉是利用 电流感应产生热量来 加热和 熔化铁料 的熔 炉。与冲天炉熔炼相 比， 感应电炉熔 炼的优点是熔炼过程中没有增碳和增硫现象， 而且 熔炼过程可以造渣覆盖铁液 ， 在一定程度上能防止 铁液中硅、 锰及合金元素的氧化 ， 并减少铁液从炉 气 中吸收气体 ， 从而使铁液 比较纯净 。感应 电炉适 用于熔炼高质量灰铸铁、 合金铸铁 、 球墨铸铁及蠕 墨铸铁等。无芯中频感应 电炉能够直接熔化 固体炉 料， 而且开炉及停炉比较方便 ， 适合于间断性生产 条件； 又因其熔化速度快、 金属溶液温度高、 化学成 分均匀等优点逐渐为许多企业所采用。同时也存在 炉衬使用寿命短 ， 拆炉 、 筑炉时间长等 问题 。我们经 历了从手动筑炉 、 电动筑炉到现在使用气动筑炉机 筑炉的过程 ， 不仅大大缩短筑炉时间 ， 还延长 了炉 衬的使用寿命， 提高了生产效率。下面将中频无心 感应电炉炉衬耐火材料的选择、 整体气动筑炉方法 及注意事项作一介绍。 1 炉衬耐火材料的选择 由于我公司使用中频无心感应电炉生产铸铁 收稿 日期 2 0 1 0 0 4 2 0 作者简介 杨贵成 1 9 6 4 一 ， 男， 大学本科， 高级工程师 ， 主要从事铸 造技术工作。 。 件， 因此使用酸性石英质炉衬耐火材料。我们先后 使用过多家公司生产 的石英质炉衬耐火材料 ， 因耐 火材料的质量 ， 筑炉工艺 ， 烧结工艺各不相 同， 导致 炉衬的使用寿命各不相同。经过对比， 选用了上海 乐法耐火材料有限公司的石英砂炉衬耐火材料 ， 规 格为 S I L I C A M I X 7 A 0 ． 8 。材料具有合理的粒度级 配 ， 理化指标稳定 ， 耐高温 、 抗侵蚀。用户可以根据 炉子容量、熔化材质等进行选择合适的炉衬材料 ， 使用时不需要再加入其他材料 ． 直接装人炉内干法 打结。 电炉炉衬使用寿命相对较长， 最长已达到4 9 5 炉次 2 干法打结炉衬的特点 无芯感应炉干法 打结炉衬的特点是 炉衬容易 烘干， 烧结时间短 ； 对烘烤升温速度要求不严 ， 炉衬 断面为烧结 层 、 过渡层和松散层 ， 炉衬对裂纹扩展 的敏感性小 ， 具有一定的容让性 ； 也能有效地阻止 金属溶液的渗人； 材料本身导热系数小 ， 炉衬结构 隔热性能较好； 拆炉衬时容易清除； 炉衬密度大 ， 使 用寿命 比湿法打结的炉衬长很多。 3 筑炉设备及工具 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 铸 造 设 备 与 工 艺 2 0 1 0 年第 3 期 炉衬 的质量受人为因素影响较大 ． 手工打结劳 动强度大， 紧实率低。而气动筑炉机筑炉， 炉衬紧实 率高， 工人的劳动强度低， 而且能够缩短工时、 提高 劳动效率。气动筑炉设备及工具主要有 气动振动 器及振动平板 ， 气动锤击式侧壁振动器 ， 捣筑叉和 铲， 下料漏斗， 水平仪， 卷尺， 应急灯等。 1 气动振动器及振动平板 气动振动器 图 1 的主要技术参数如下 工作气压 0 ． 6 M P a 振动频率 4 6 0 0 r ／ m in ～ 6 5 0 0 d mi n； 压缩空气量 1 ． 8 m 7 m i n 。 该气动振动器用于电炉炉底的振筑。 振动平板 根据电炉的实际尺寸焊接在气动振动器上 ． 振动器 振动时靠振动平板紧实炉底耐火材料。 2 气动锤击式侧壁振动器 该振动器用于炉侧壁炉衬 的振筑 图 2 。主要 技术参数如下 工作气压 0 ． 6 MP a ；锤击频率 2 2 0 0次／ m i n ； 激振力 1 8 3 0 N； 冲击力矩 8 ．4 0 k g ／ c m 压缩空气量 0 ． 7 8 m 3 ／ mi n 图 1 气动振动器 图 2 气动锤击振动器 3 捣筑叉和铲 捣筑叉 图 3 和铲 图 4 是必须 的工具 ， 为防 止生锈需用不锈钢材料制作 。 4 下料漏斗 当侧壁 高度 大于 0 ． 8 r n或 炉子 容量 大 于 3 t 时 ． 需采用漏斗 向侧壁加料 ． 以防止干振料 在加料 过程 中产生颗粒偏析和粉尘飞扬 。 4 坩埚模的制作 坩埚模用 6 mm厚的钢板卷制焊接而成。坩埚 模应保持同心， 以保证坩埚侧壁厚度的均匀。坩埚 模外侧面的所有焊缝必须打磨平整， 铁锈、 氧化皮 等杂质也必须清除干净。 坩埚模内侧面的焊缝必须 铲除焊皮。沿坩埚侧壁圆周以 3 0 0 m m左右的间隔 钻 出 3 mm的排气孔 。坩埚模底部 以 1 0 0 m m左 右的间隔钻 5 mm的排气孔。 l 6 图 3 捣筑叉零件图 5 筑炉前的准备 图 4 铲 的零件图 筑炉前必须作好以下工作。 1 检查炉体 首先检查 炉 口、 炉嘴状况并 进行 修补 其次检查感应线圈水泥是否完好 ， 如有裂纹 、 凹坑必须用线圈水泥修好 ， 然后对炉口、 炉嘴、 线圈 水泥进行烘干 ， 最后用压缩空气清除灰尘及杂物 。 2 清理施工现场， 保持工作现场清洁， 穿戴好 工作服并将口袋里的东西掏净，防止掉人炉料中， 最好穿特制工作服。工作中严禁吸烟。 3 检查各种 电器和接线 ， 铺好云母纸 ， 连接处 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0 年第 3 期 陈晓光， 杨贵成 中频无心感应电炉炉衬的气动筑炉与维护 铸造设备与工 艺 用胶带粘牢 ， 防止在筑炉过程 中分离或脱落 。准备 气动筑炉机及所需工具等。 4 吹净炉衬材料包装袋上 的灰尘 ， 检查材料牌 号和规格是否符合要求。 炉衬材料要倒在用不锈钢 板制作的盘里， 不得混人任何金属物 、 包装袋纸、 木 条 、 煤粉 、 焦炭 、 沙土等杂物 。以免高温下混人物熔 化形成炉衬 内空隙和裂纹 ， 影响炉衬质量。 5 筑炉时要有 专人组织 、 指挥 ， 负责检查质量 和测量尺寸， 并做好记录。 6 炉衬的气动筑炉工艺 1 炉底施工工艺 1 首先检查云母纸是否完好 ， 胶带是否粘牢 ， 其次按照技术要求在炉底上安装好检测 漏炉报警 天线。然后加入炉料将其固定好 。 确保筑炉完成后 漏炉报警天线端头与坩埚良好接触。 2 炉底振捣过程如下 a 首先加入炉底所需总 的一半炉衬耐火材料 ， 用捣筑叉和铲将 炉衬材料弄平整 ， 并捣叉 四遍去除 空气。 b 按上述操作规程再加人其余炉衬耐火材料 ， 直至底部料层高度高于炉底设计标高 7 5 m m 。 c 突然将气动振动器气阀全开启一会儿． 以检 查气动振动器是否 固定牢固。 d 用 吊车将安装好气动振动器小心 吊放到电 炉底部 。振动底板应仅与炉衬材料接触 。 e 调节气阀使气动振动器正常工作 。炉底振动 时间约为 2 0 m i n 一3 0 m in 。期间应数次交替变换气 压， 改变振动频率 ． 以使整个炉底能获得满意的振 实效果 。固定不变的振动频率 。 将导致 炉底炉衬表 面硬 ， 内部疏松的结果 。 f 提起振动底板时要边低速开启气动振动器 ， 边小心缓慢提起振动底板 ， 以免突然快速提起时出 现真空抽吸现象 ， 造成炉底耐火材料开裂。 g 气动振筑完成后 的炉底耐火材料厚度要大 于规定 的炉底厚度 2 5 mm左右。 h 在放入坩埚模之前 ， 用镘刀刮去多余高度的 炉衬材料 ， 用水平仪检查炉底表面的水平度 。调整 漏炉报警天线 ， 确保他们与坩埚模连接。 i 将坩埚外周与侧壁炉衬材料相接的炉底炉衬 表面划松 ， 以使炉底与侧壁炉衬材料具有 良好的衔 接。此项工作在坩埚模放置之前完成比较容易 。 但 应注意不要将坩埚模底部范围划松。 j 炉底气动振筑 完成后 ， 必须 检查气动振动器 有无零件脱 落 ． 使用工具有无 丢失 ， 确认无误后方 可进行下道工序 。否则 ， 拆除已经气动振筑完成的 炉底查找 ， 然后重新筑炉底 。 2 、 坩埚模放置 将坩埚模小心放人炉底 ， 确保 它放置水平 。且 位于炉子 中心 。 以确保从 炉底到炉顶 的侧壁厚度均 等。 3 ’ 炉衬侧壁施工工艺 1 坩 埚模定位并 固定后 。 先用捣筑叉将 与侧 壁炉衬衔接的炉底部分的耐火材料叉筑 4次， 然后 加人侧壁耐火材料开始侧壁捣筑工作。注意不能碰 坏或沾污云母纸 耐 火材料的加人 前两次加入侧壁所需 总 量的大约 1 ／ 8的炉衬耐火材料 ，用捣筑叉和铲划平 耐火材料并插四遍以去除空气。第三次加人侧壁所 需总的量大约 1 ／ 1 0的耐火材料 ， 用捣筑叉和铲划平 耐火材料并插四遍以去除空气。以后每次加入相同 的量 ， 并插四遍以去除空气。 一直加满为止。 注意每 层加料后 ，用照明灯仔细检查 云母纸是否损坏 ， 炉 衬材料 中是否夹带金属小件 、 塑料 、 布质碎片等杂 物 ， 一经发现应立即去除。 3 先非常缓慢地开启气阀， 确认所有锤体完 全伸出， 弹簧卡箍紧压销栓座后才可全部打开阀门 进行锤击作业 4 将气动锤击式侧壁振动器用起重机吊起， 调节好锤体与坩埚模内壁之 间的间距。锤击头与坩 埚模 内壁之 间的间距一般为 3 0 m m。 5 锤击头的冲击速度大小可以用供气量来调 节。在压缩过程中， 锤击头必须以全功率锤击。 6 在坩埚模下部的锥形部位要锤击 3 次 ， 调节 锤体与坩埚模内壁之间的间距时， 要用起重机将筑炉 机吊出坩埚模再进行。每次锤击时间须持续 4 m i n 5 mi no 7 侧壁部位锤击 过程 中， 炉衬 干振料振实下 降后应及时添加。 锤击时间 每上升 1 0 0 m m锤击约 3 m i n～4 mi n 。 直至炉 口以下 3 0 0 mm为止。 为了避 免使干振料重新振松 ， 应在坩埚模上方用较小的锤 击力结束锤击。 8 修整炉口和炉嘴部位的耐火材料， 清点使 用的工具 ， 装入金属材料准备烧结。 7 炉衬耐火材料的烧结工艺 整体炉衬气动振筑结束后， 必须及时进行烘烤 下转第 2 4页 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 铸 造 设 备 与 工 艺 2 0 1 0 年第3 期 大， 钢 中夹杂物与偏析约严重 ， 越易造成应力集 中。 浇注温度越高， 凝固收缩越大， 热裂纹、 缩孔、 缩松、 粘砂的产生机率也越大。加强工序质量控制， 采用 变质处理及钢包底吹氩技术严格控制钢液质量 ． 减 少钢液中气体及有害元素含量． 控制浇注温度和浇 注速度 ， 增加钢液的补缩能力 ， 保证铸件组织致密。 冶炼时成分按 中线控制 ， 炉前脱氧 ， 在包 内采用稀 土硅进行孕育变质处理 ． 出钢温度控制在 1 5 8 0 o C ～ 1 6 1 0℃。出钢前要保证各元素含量在限定区间范 围内。合箱前要注意检查芯头、 芯座出气孑 L 是否畅 通、 尺寸形状是否符合图纸、 浇冒口系统内和型腔 内是否干净 、 芯头 、 芯座间隙是否填严 ， 防止钢液钻 入或跑火 。放箱的地面要平整并做好出气通道。浇 口杯一定要用直径为 1 0 0 m m的耐火材料制的漏 斗 ， 不许用砂质浇 口杯。浇注时及时引火 ， 并采取防 跑火措施 。浇注时采取先慢浇 ， 然后大流快浇 ， 最后 慢浇的原则 ， 浇满后停 3 mi n充点 冒口一次 ， 然后再 停 5 m i n 充点冒口一次。 钢包采用底注式浇包， 不许 用新砌的钢包 。 钢包必须保持干燥 ．烘包温度要保证在 7 0 0 o C 以上 ． 出钢后钢液在包 内镇静时间大于 7 m i n ， 用热 电偶测温仪测温浇注温度控制在 1 5 3 0℃ ～ l 5 5 0℃。 l O 打箱 、 清理 根据生产经验． 参照理论保温曲线， 确定浇注 后保温时间为 8 0 h ～ 8 6 h 。由于该件 冒口较大 ， 为防 止割 冒口后 出现裂纹 ． 确定采用热割 冒口。 热割 冒 口温度为 1 5 0 o C ～ 2 0 0 o C 。为了降低制造成本 ， 又要 避免气割裂纹 ． 确定采用清砂后的余热来进行热割 冒口。打箱后及时进行清砂处理 ， 然后热割冒口， 热 割后不要马上将割掉的冒口移除。 等冒口都割完后 同时移除． 移除冒口后将铸件立即进退火窑进行保 温热处理。 l 1 热处理 热 处 理 工 序 是 保 证 材 料 获 得 理 想 性 能 的 重 要 一 环， 根据该铸件 叁 的特点 以及我们 处 理 厚 大 铸 件 的 生产经验 。 决定采 用 完 全 退 火 处 理 工艺 ， 退火曲线如 D 时间， l I 32 0 h 图6 牌坊退火工艺 图6 所示。严格控制升温速度， 保证零件缓慢升温、 均匀加热。 从而避免由于热应力引起铸件开裂。 4 生产效果 使用改进后的工艺已经生产了 3 0 件牌坊架 ， 铸件质量良好． 消除了原工艺出现的铸造缺陷。实 践证明新的铸造工艺是正确的， 不但节省了大量内 冷铁， 完全解决了冒口 底部的缩孔问题， 铸件工艺 出品率也得到了较大提高。 上接 第 1 7页 和烧结。 低温缓慢烘烤和高温满炉烧结是必不可少 的环节。炉衬烧结工艺如图 5所示 。保温温度要 比 最高熔炼温度高约 5 0 o C 1 0 0℃。 8 电炉炉衬的 日常维护 为了保护电炉设备， 延长炉衬使用寿命， 提高 工作效率。在日常工作中应注意以下事项。 1 加入炉内的原材料必须干净 ， 去除型砂 、 铁 锈、 渣子等杂物。 2 大块材料必须切割成合适的块度 ， 长度一般 不超过炉口直径的2 ， 3 ． 以防止加料过程中划伤炉衬。 3 在往冷炉中加料时． 第一批料应为块度较小 的碎料或切屑， 防止大块材料直接撞击炉底， 导致 炉底损伤。 4 连续熔炼时 ， 不要出净铁水 ， 要剩余 1 0 ％左 右。然后先加人钢屑等碎料， 减轻大块材料的冲击， 2 4 既保护炉衬， 又防止铁水飞溅。 5 熔炼过程中要勤观察， 防止炉内金属材料搭 棚。否则， 炉内温度过高， 严重侵蚀炉衬， 发生穿炉 事故。 6 粘在炉衬上的渣子要及时清理 ， 保持炉衬 的 清洁。 7 每周测量一次炉体尺寸， 掌握炉衬的实际状 况 。 发现问题及时处理。 8 熔炼过程中要随时观察漏炉保护电流的大 小， 掌握电炉炉衬状况， 防止穿炉事故发生。 参考文献 [ 1 ] 陆文华．铸铁及其熔炼[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 8 1 ． [ 2 ] 中国机械工程学会铸造专业委员会．铸造手册 第一卷 [ M ] ．北 京 机械工业出版社， 1 9 9 3 ． [ 3 ] 杨贵成． 中频感应电炉炉衬的干法打结与维护[ J ] ． 中国铸造装 备与技术 ， 2 0 0 2 4 6 5 6 6 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m