影响中频感应电炉炉衬寿命的因素
中频感应电炉在使用过程中会不可避免地出现各种各样的问题，炉衬材料的寿命是最受关注的问题之一。对于熔化工部来说，分析影响中频感应电炉炉衬寿命的因素是极其重要的。本文就炉衬材料在使用中经常出现的问题作一初步探讨。
一、主要因素分析及对策
1、筑炉工艺：炉衬打结质量的好坏直接影响使用寿命。炉衬的打结质量关系到烧结质量，烧结质量影响到使用性能。打结炉衬时砂料保持粒度均匀，粗细颗粒不产生偏析，加料时层与层严密结合，打结后的炉衬致密度就高，烧结后的烧结层强度就高。炉壁产生裂纹的倾向就比较小。炉衬打结时振捣不实，会导致炉衬不致密或局部疏松，当金属液压力大时，就可能产生渗漏。手工打结时打完一层后，没有将表面扒松就加料会导致分层，在使用过程中会产生横向裂纹，这种裂纹是无法弥合的。烘炉和烧结过程中升温过快，炉料中的水分因急速逸出会在炉壁上形成大量微孔，这些微孔可能会导致金属液的渗透和吸附炉渣。因此制定并严格遵守筑炉工艺操作规程是提高炉衬寿命的首要条件；
2、感应电炉容量的增大及炉壁厚度的降低都会影响使用寿命。容量增大，炉壁承受金属液的静压力就增加。炉底与炉壁结合处的压力最大，此处也是比较容易出现问题的部位。随着静压力的增加，金属液向炉壁的微孔或微裂纹中渗透的几率也增大；电磁搅拌力也会增大，对炉壁的冲刷作用也增强。有的单位一味追求超装，降低炉壁厚度，特别是较大电炉，炉衬的寿命会很明显降低。选择适合大容量电炉的炉衬材料并达到合理壁厚，可以改善其使用状况。
3、熔炼温度：熔炼的金属液温度过高会造成熔渣对炉衬的侵蚀加剧；金属液流动性增加向裂纹渗透加透，加剧了金属液对炉衬的化学侵蚀。高温出铁、低温浇铸，一直是操作的准则。但是每一种铸件都有其熔化工艺要求，在达到适合的温度时，不要过于追求过度的超温，要经常观察和测温。在尽量控制过高熔炼温度的同时，也不要出现长时间高温或保温等待浇铸的情况，过高的温度不但易使合金烧损，也会损伤炉壁，同时能耗也会增加；
4、熔炼材质的影响：刚打好的炉衬，炉壁尚未完全烧结好，前几炉要用较洁净的金属材料，尽量避免成份复杂，含铁锈、油污较多的材料，特别是油浸废铁屑。熔点低、流动性好的材质会对炉壁的渗透加剧；熔点高的材质需要较高的温度。这些都有损炉衬的寿命，应安排在中后期熔炼合适。另外熔炼不同的材质应注意金属材料的属性，如上一炉熔炼硫含量较高的铁，下一炉熔炼高锰钢极易造成炉壁侵蚀。成份复杂，含较多铁锈、油污，没有清理的废料、回炉料在高温、高氧下形成的氧化物之间有复杂的穿插互溶作用，极易形成粘渣，并侵蚀炉壁，会使炉壁出现疏松而熔损。带入的杂质不但加大了能耗，而且也会给铸件质量带来影响。
5、熔炼操作的影响：熔化期金属炉料能否顺利熔化影响很大。装料的松紧程度直接关系到炉料的熔化速度。为了快速加热和熔化，装料要力求紧密，但又要避免熔化过程中出现“架桥”现象，这样会使下部已溶化的金属液过热，使金属液吸气和增加合金元素的烧损，延长熔化时间，高温和剧烈的涡流会严重侵蚀炉壁，出现“架桥”和处理“架桥”对炉壁的损伤很大。当金属液面过低时，要特别注意加料，如果加入大块料而电炉又输入高功率，则底部将产生严重过热加剧侵蚀，整个炉衬中以中下部承受的静压力最大，温度最高，冲刷最严重。熔炼的金属液达到适合的温度和质量要求之后，应停电出炉，这样不但安全而且降低了能耗，还可以保护炉衬的下半部不致因过热金属液的冲刷而损毁。尽量缩短熔炼时间，降低钢水熔炼耗电。
6、熔渣对炉壁的侵蚀影响：炉渣的酸碱度应和炉衬材料的材质相适应。氧化镁质炉衬材料耐碱性渣侵蚀能力强；硅质的酸性炉衬材料耐酸性渣能力较强；氧化铝质中性炉衬材料高温下在不同的酸碱度中会表现出典型的两性，其可以适应不同酸碱度的熔渣，但相比酸性炉料和碱性炉料来说稍差一些。加入炉内的金属材料会带入各种不同的氧化物，不同材质、不同炉次的炉渣成份也不尽相同。炉渣中存在的各种氧化物、碳化物、硫化物及各种形态的复合化合物，大部分都会和炉衬发生化学反应，生成不同熔点的新的化合物。反应中生成的一些低熔点氧化物如铁橄榄石（feosio2）、锰橄榄石（mnosio2）等熔点一般在1200℃左右范围内。低熔点渣具有极好的流动性，可能会形成助熔剂作用，对炉衬产生剧烈的化学侵蚀，从而降低炉衬的使用寿命。反应中生成的高熔点渣如莫来石（3al2o3·2sio2）、镁橄榄石（2mgo·sio2）等，及一些高熔点的金属元素熔点可达1800℃以上，悬浮在金属液中的高熔点渣和低熔点渣之间还有比较复杂的穿插互溶作用，这些熔渣极易粘附在炉壁上并形成累积，造成严重的粘渣，影响电炉的功率、熔速和容量，直至影响炉衬寿命。出现这样的情况可以采取如下几点措施来消除：（1）通过加强对入炉料的管理：大幅度减少带有砂子、铁锈、油污的材料和含有各种杂质的废料及回炉料的入炉是防止感应电炉炉衬侵蚀和粘渣的重要措施；（2）制定合适的工艺：根据炉衬和所熔合金的材质制定加料顺序和合适的熔化工艺，尽量减少杂质和炉衬接触的机会和时间也是防止感应电炉炉衬粘渣的有效方法；（3）采用新型辅助材料清洁金属液和炉渣中的氧化物及杂质：如脱氧采用多元素复合脱氧剂来代替单一元素脱氧剂。单一元素脱氧剂脱氧产物的熔点较高，在金属液中以固态质点存在，很难排出，也易粘附在炉壁上，而稀土元素，作脱氧剂虽然脱氧能力强，但其脱氧产物密度大也不易从金属液中排除，而且稀土元素还容易与硅质和氧化铝质炉衬材料中的sio2和al2o3发生化学反应，侵蚀炉壁。多元素复合脱氧剂如硅铝钡钙脱氧能力强，脱氧后的产物是液态质点，容易上浮除去。金属液中的多种溶渣化合物及多种有害的气体，如果不能彻底清除，不但造成了炉衬的粘渣，而且也使铸件形成各种铸造缺陷，采用高质量的除渣剂能够将金属液表面的浮渣清除干净，但是对于混溶和悬浮在金属液中的杂质和气体却无法清除。这种情况，使用钢（铁）水清洁剂可以有效解决问题。钢（铁）水清洁剂是一种复合材料，适合在球铁、灰铁、碳钢、合金钢、高锰钢、不锈钢等材质中使用。可以将钢（铁）水中的氧化物迅速还原清除，净化钢水，并明显降低钢水粘度提高流动性。熔炼过程中，钢（铁）水清洁剂能有效软化炉渣，防止不易熔解的氧化物粘附在炉壁上，从而提高能效缩短熔炼时间，对粘附在炉衬上的炉渣能有效清除，从而提高炉衬使用寿命。
二、小结
炉衬材料的寿命“三分在材料，七分在使用”。有效提高炉衬材料的寿命，除选择合适材质的炉衬料外，执行严格的筑炉烘烤操作工艺，制定科学合理的熔炼工艺，采用新型辅助材料及细致的操作、精心的维护等工作都是提高炉衬寿命，实现节能降耗的有效途径。