摘要：電熔石英質(zhì)酸性爐襯材料是指在硅砂中加入20-30%電熔石英砂，然后根據(jù)出爐溫度的高低，配以適量的礦化劑，按專有的粒度設(shè)計(jì)混制而成。適合頻繁修爐或間歇式生產(chǎn)、爐口上部易鉆鐵、“大象腳”、爐底剝落 現(xiàn)象。
l、前言
隨著鑄造業(yè)的發(fā)展，中頻爐的容量也越來越大，大的己經(jīng)達(dá)到或超過60噸，中頻爐爐襯的壽命及安全可靠性備 受大家關(guān)注。大象腳、漏爐、爐口穿鐵等一直困擾著眾多鑄造企業(yè)，含有電熔石英砂的酸性爐襯材料，將會(huì)改變這些狀況。
2、電熔石英質(zhì)酸性爐襯材料的配制
電熔石英砂是將石英砂在1720℃以上的高溫下熔融，在冷凝后形成，外觀為無色透明體，具有耐酸堿、耐高溫 、耐磨、膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。電熔石英質(zhì)酸性爐襯材料是指在硅砂中加入20-30%電熔石英砂， 然后根據(jù)出爐溫度的高低，配以適量的礦化劑，按專有的粒度設(shè)計(jì)混制而成的耐火材料。
2.1 顆粒配比
粒度配比直接關(guān)系到爐襯的使用壽命，合理的配比是獲得氣孔率小、致密度高、燒結(jié)性好、強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好的爐襯的基礎(chǔ)。砂料的粒度分三個(gè)等級(jí)，即粗粒度、中等粒度、細(xì)粒度。 粒度不同，其作用也不同。
粗粒度的砂料在爐襯中起骨架作用，能使?fàn)t襯具有一定的強(qiáng)度，以便承受各種外力的作用，提高爐襯的抗沖擊 性和抗渣性能，粗粒度一般指直徑在3-8mm的砂料，所占比例為20-25%。
中等粒度砂料的作用是填充粗粒的間隙，增加堆積密度，可改善爐襯的燒結(jié)性能，提高強(qiáng)度，中等粒度一般指 0.5-3mm的砂料，所占比例為25-30%。
細(xì)粒度砂料的作用是保證爐襯燒結(jié)性能和質(zhì)量以及燒結(jié)網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性，使?fàn)t襯具有良好的致密性。細(xì)粒度一般指0.5mm以下的砂料砂料，所占比例為40-50%。
2.2 礦化劑加入量
對于酸性爐襯材料，通常用硼酸（H2BO3）或硼酣（B2O3）做燒結(jié)劑。硼酸含有大量的結(jié)晶水，鑄鐵時(shí)加入量為2.0-2.5%，而用于鑄鋼加入量為1.5-2.0%；硼酣不含結(jié)晶水，烘爐時(shí)可快速升溫，加入量為硼酸的43%，當(dāng)工作溫度為150℃時(shí)，B2O3的加入量約為1%，溫度越高加入量越低，溫度越低加入量越大。
2.3 按工作溫度產(chǎn)品分類
表一 電溶石英質(zhì)酸性爐襯材料產(chǎn)品適用環(huán)境
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牌號(hào) 類別 |
YSS-150R4 | YSS-155R4 | YSS-158R4 | YSS-160R4 | YSS-165R7 | YSS-170R7 |
| 工作溫度 | 1430-1480℃ | 1450-1500℃ | 1500-1550℃ | 1520-580℃ | ＞1550℃ | ＞1580℃ |
| 燒結(jié)溫度 | 1500℃ | 1550℃ | 1580℃ | 1600℃ | 1600℃ | 1650℃ |
| 理化指標(biāo) | SiO2≥98.5%，AL2O3≤0.5%，F(xiàn)e2O3≤0.5% | |||||
3、電熔石英質(zhì)酸性爐襯材料適合的工作環(huán)境
a.頻繁停爐或間歇式生產(chǎn)。
b.爐口上部易鉆鐵。
c.有“大象腳”現(xiàn)象。
d.爐底剝落現(xiàn)象。
4、電熔石英質(zhì)酸性爐襯材料應(yīng)用案例
國內(nèi)某船泊重工鑄鐵車間，12T中頻爐功率6000KW。筑爐工具：氣動(dòng)筑爐機(jī)、電動(dòng)筑爐機(jī)。熔煉金屬類：球鐵 ，低合金鋼。使用爐襯材料：電熔石英質(zhì)酸性爐襯材料YSS-17O7R。間歇式生產(chǎn)鋼鐵混煉爐襯壽命穩(wěn)定在100爐 以上，鑄鐵壽命可達(dá)300爐以上。
4.1 筑爐
緊靠感應(yīng)線圈鋪設(shè)云母紙、石棉布、報(bào)警系統(tǒng)等鋪爐材料，然后按爐底、爐壁、爐口、爐嘴部位進(jìn)行打結(jié)。
4.1.1 爐底打結(jié)
a.第一層加料20袋，將爐襯材料扒平，用電動(dòng)振動(dòng)叉振12-15分鐘，搗實(shí)扒松5-10分鐘。
b.第二層與第三層分別加料19袋，方法同上。爐底厚度應(yīng)在第1匝與第2匝線圈之間。
c.將爐底振動(dòng)板吊入爐內(nèi)，按四個(gè)方向每個(gè)方向振動(dòng)5分鐘左右。
d.用饅刀刮去多余高度的爐襯材料，用朋平儀檢查爐底表面的水平度。
e.安置增鍋模具。
4.1.2 爐壁打結(jié)
a.務(wù)必將底部與增禍壁接觸的材料扒松5-10mm。
b.坩堝壁第1層加料8袋，用電動(dòng)振動(dòng)叉振12-15分鐘，搗實(shí)扒松5-10mm。
c.第二層及第三層重復(fù)b的操作。
d.第四層至爐口每層加料6袋，用電動(dòng)振動(dòng)叉振5-10分鐘。
e.將調(diào)好的爐壁振動(dòng)器吊入爐內(nèi)落到下部，開啟氣閥到額定壓力開始振動(dòng)，然后將振動(dòng)器逐漸上提，一般每10mm高度的振動(dòng)時(shí)間約為3-8分鐘，到距爐口300-400mm高度結(jié)束。第一層約為6-8分鐘，從第二層開始4-5分鐘，最后兩層1.5-2分鐘，側(cè)壁錘擊過程中，爐襯料振實(shí)下降后及時(shí)補(bǔ)料。
4.1.3 爐嘴的施工
嘴下部可鋪一層10-20mm爐襯材料干料，其它部位可用爐襯料加入水玻璃打結(jié)。爐嘴也可用可塑料打結(jié)等方法施工。
4.2 烘爐
4.2.1 將K型熱電偶靠坩堝壁插入，并使其下端保證在坩堝模的中下部位置。
4.2.2 用人工將鐵塊密實(shí)的放入坩堝模內(nèi)，直至滿爐。
4.2.3 須滿爐燒結(jié)，液面高處達(dá)到離爐口100mm左右位置。
4.2.4 燒結(jié)規(guī)范（參照圖1）
a.以100℃/h將爐料加熱到90℃。
b.在90℃保溫2h保溫結(jié)束后。
c.在以10℃/h升溫到110℃在此保溫2h。
d.務(wù)必在1100℃保溫結(jié)束后，將K型熱電偶取出。
e.繼續(xù)加大功率，使?fàn)t料開始熔化，約用6小時(shí)使電爐完全熔化成滿爐狀態(tài)，當(dāng)溫度達(dá)到1400℃左右，將爐渣及時(shí)扒掉。
f.在用約1h將爐溫升到1620℃（±20℃）。
g.在1600-1650℃保溫lh。
4.3 維護(hù)工藝
4.3.1 坩堝使用初期燒結(jié)層薄，應(yīng)盡量避免大功率送電，產(chǎn)生過激的電磁攪拌使?fàn)t襯損傷，通常前48h內(nèi)不超過總功率的60-80%。
4.3.2 中頻爐工作結(jié)束后，都應(yīng)保證冷卻水系統(tǒng)循環(huán)12h左右，同時(shí)保證徹底斷電之前爐膛內(nèi)溫度低于200℃。
4.3.3 加料時(shí)應(yīng)盡量避免料砸坩堝，使坩堝受到傷害。尤其是冷爐后，坩堝的強(qiáng)度很低，嚴(yán)禁機(jī)械加料。
4.3.4 爐襯冷卻方法：出完鐵水立即投入碎料若干，使?fàn)t襯自然冷卻。
4.3.5 爐襯應(yīng)由專人管理
a.每次開爐前，須有人確認(rèn)同意后方可開爐。
b.每熔完一爐后，需有人及時(shí)檢查爐襯侵蝕程度，判斷爐襯可否繼續(xù)使用。
c.爐嘴與爐襯結(jié)合處易產(chǎn)生裂紋易滲漏，每次開爐前都應(yīng)仔細(xì)觀察，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。
d. 冷卻時(shí)，裂紋≥2mm要及時(shí)修補(bǔ)。
4.3.6 若熔煉結(jié)束，爐內(nèi)一般不留有鋼液，避免爐體上下溫差較大，致使坩堝拉傷產(chǎn)生裂紋。
4.3.7 判定爐襯是否拆除方法：
a. 當(dāng)爐襯厚度底于50mm時(shí)須拆除。
b. 當(dāng)爐襯報(bào)警電流過大，確認(rèn)報(bào)警裝置無誤動(dòng)作，此時(shí)須拆爐。
4.3.8 爐襯的修補(bǔ)：爐襯在使用一段時(shí)間后，爐襯會(huì)出現(xiàn)一定的損傷，這樣就會(huì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)。修補(bǔ)分大、中、小修三種。大修指重新打結(jié)新爐襯。
a.小修
爐襯局部發(fā)生損壞，可將表層剝掉，直至松散層，形成燕尾狀的凹狀，填入相應(yīng)的修補(bǔ)料，表面固化處理，即可投入使用（如圖2所示）。
b.中修
爐襯使用到中后期，在爐子中下部都有此較大的侵蝕，俗稱“大象腳”，發(fā)生這種情況，可以采用重新加厚 爐襯修補(bǔ)法，做一個(gè)小的坩堝，將加入爐料打結(jié)密實(shí)，然后將暴露部分襯料固化處理，即可進(jìn)行熔化作業(yè)（ 如圖3所示）
5 結(jié)論
電熔石英質(zhì)酸性爐襯材料膨脹系數(shù)小，冷爐后裂紋較小，對于間隙式生產(chǎn)容量較大的感應(yīng)爐 ，具有很好的應(yīng)用前景。
