中頻感應(yīng)電爐經(jīng)濟運行的技術(shù)管理實踐

肖連華，曹瑞榮

（唐山鋼鐵集團重機裝備有限公司，河北唐山063036）

中頻感應(yīng)電爐經(jīng)濟運行的技術(shù)管理實踐

肖連華，曹瑞榮

（唐山鋼鐵集團重機裝備有限公司，河北唐山063036）

根據(jù)唐鋼重機軋輥鑄造使用中頻感應(yīng)電爐生產(chǎn)實踐經(jīng)驗及其技術(shù)原理、使用要求，從減少熔煉時間提高生產(chǎn)效率、提高使用壽命、降低冶煉電耗，降低成本及生產(chǎn)設(shè)備事故預(yù)防等方面，介紹酸性中頻感應(yīng)爐經(jīng)濟運行的技術(shù)管理的模式，提供必要的技術(shù)數(shù)據(jù)作為可行性分析和方案選擇參考。

中頻感應(yīng)電爐；經(jīng)濟運行；技術(shù)管理；實踐

中頻感應(yīng)爐應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，在被熔化的爐料內(nèi)部產(chǎn)生熱量而使?fàn)t料熔化[1]。特別是在近年來冶金行業(yè)不景氣的背景下，因其投資少、使用壽命長、電效率高且電能單耗低、操作方便、冶煉合金元素?zé)龘p量小、脆性夾雜物少、純凈度高等優(yōu)點，在冶金及鑄造行業(yè)中得到廣泛運用。

使用中頻爐做為軋輥生產(chǎn)設(shè)備，通過摸索總結(jié)使用方面技術(shù)要點，實現(xiàn)長壽、節(jié)能、高效及必要的事故預(yù)防，對同行業(yè)有很好的借鑒意義。

1 酸性中頻感應(yīng)爐的長壽技術(shù)

1.1 采用優(yōu)質(zhì)的爐襯材料

圖1為爐型結(jié)構(gòu)圖，表1為爐襯材料，表2為爐料配比。

表1 爐襯材料

圖1 爐型結(jié)構(gòu)圖

表2 爐料配比

1.2 實施嚴格的筑爐工藝

采用氣動打結(jié)，先用筑爐底機將爐底打結(jié)，再下入胎具，在胎具與絕緣層之間加入筑爐材料，用振搗器振動胎具使材料緊實[2]。

1.3 連續(xù)的烤爐工藝

1.3.1 烘烤工藝特點

烘烤工藝特點為“低溫階段慢升溫”，而且燒結(jié)階段溫度比最高出鐵溫度高50℃～80℃左右。

1.3.2 烘烤過程控制

以50℃／h緩慢升溫4 h，再以100℃／h的速度將坩堝模加熱至600℃，保溫4 h；以50℃／h升溫至900℃，保溫3h，以100℃／h速度升溫至1200℃，保溫3 h；以50℃／h升溫至1 470℃，保溫1 h.石英質(zhì)材料烘烤轉(zhuǎn)化過程如圖2.

圖2 石英質(zhì)材料轉(zhuǎn)化溫度圖

1.3.3 燒結(jié)層的形成

高溫?zé)Y(jié)有利于在爐襯的徑向上從內(nèi)到外形成各占1/3厚度的燒結(jié)層、過渡層、松散層。

1.4 維護使用要求

1.4.1 加料

爐料小批量、小塊度多批加入，不能蓬料，減少爐料對爐壁、爐底的沖擊。

1.4.2 保護爐領(lǐng)措施

在爐沿上加一個鑄鐵圓形防護壓圈，在筑爐時最后一層上平面應(yīng)低于爐沿20 mm～30 mm，對爐領(lǐng)部位有良好的防護作用。

1.4.3 隨時掌握爐況

加強日常檢點，注意爐襯的侵蝕、裂紋狀況，用專用量具測量其總高度和不同高度部位的直徑，做好定期維護是提高爐襯材料使用壽命的重要因素。

1.4.4 補爐

在爐底腐蝕小于50 mm情況下將筑爐材料適當(dāng)調(diào)濕，將爐底雜質(zhì)清除用搗固錘搗實進行“熱補”。

1.4.5 掌握好停、拆爐時機

在爐壁圓周方向出現(xiàn)肉眼明顯可見的水平環(huán)狀裂紋、爐襯侵蝕和剝落嚴重，功率和電流達到甚至超過額定的5%～10%，爐內(nèi)鐵液翻轉(zhuǎn)比平時明顯劇烈時必須考慮停、拆爐。

1.5 熔煉操作

1.5.1 熔煉溫度制度

熔煉過程中盡量避免高溫熔煉。在高溫狀態(tài)下會發(fā)生反應(yīng)，SiO2+2C→Si+2CO，溫度越高、C越高、Si越低，爐襯的蝕損將加劇，尤其在新爐時更嚴禁高溫熔煉，是提高爐齡、降低電耗的好方法[3]。

1.5.2 避免爐襯過熱

爐料出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象使?fàn)t襯出現(xiàn)局部高溫甚至超過爐襯的耐火度，可使?fàn)t襯熔融而蝕損，降低爐襯的使用壽命。

1.5.3 鐵水對爐襯壽命的影響

鐵水在電磁作用下產(chǎn)生的攪拌力會沖刷爐襯，高溫時爐襯中的SiO2會被鐵水中的C還原，影響爐襯壽命。

1.5.4 爐渣對爐襯的影響

爐料中鐵銹、回爐料含有FeO等爐渣，與爐襯中的SiO2反應(yīng)形成低熔點的熔渣，大量熔渣嚴重侵蝕爐襯；并且爐渣會掩蓋爐襯真實裂紋，因此及時清渣是延長爐襯壽命的一個因素。

1.5.5 鋼鐵原料要求

應(yīng)嚴格防止含Zn、Pb過高的材料加入，因這兩種元素的熔點相對于鐵較低，在鐵還未熔化時，就以蒸汽的形式穿透整個爐襯，導(dǎo)致石英砂爐襯燒蝕洞及裂紋產(chǎn)生[4]。

2 高效化生產(chǎn)

為實現(xiàn)高效化生產(chǎn)，要根據(jù)中頻電爐的冶金特性編制合理的熔煉工藝，從料斗裝料、溫度控制及在各不同溫度下加入合金、增碳劑、造渣劑以及出鐵溫度、快速成分分析等各個環(huán)節(jié)嚴格控制，力求用最短的熔煉時間、最小的合金燒損與氧化，達到控制和穩(wěn)定金相組織，提高軋輥質(zhì)量的目的[5]。

3 節(jié)能技術(shù)

3.1 合理配料

科學(xué)管理與使用好爐料，做到主要化學(xué)成分符合要求，有害雜質(zhì)元素含量盡可能少、避免因調(diào)整成分而拖延熔煉時間，杜絕因成分不合格而報廢。

在加料過程中應(yīng)盡量使金屬保持密實狀態(tài)充滿整個爐腔，以保證熱效率的最大利用，提高熔化效率[6]。

3.2 合理冶煉操作

供電時先供給60%左右的功率，待電流沖擊停止后，迅速將功率增到最大值，以加快爐料的熔化[7]。

3.3 合理控制出鋼溫度

熔煉采用澆注前5 min～10 min升溫至符合工藝要求的溫度，而其余時間鐵液保持較低溫度可減少高溫鐵液對爐襯的侵蝕，延長爐襯使用壽命，降低電耗。

4 高合金回收率技術(shù)

感應(yīng)爐中Si、Mn、Cr等易氧化元素的燒損，多在3%～5%.一般發(fā)生在熔清時間過長，又未注意造渣保護的階段。

4.1 避免元素?zé)龘p過大的辦法

爐料盡量干凈，形狀不要枝叉，尺寸不能過大、過?。欢沤^架料；熔煉前期要及時造渣，后期高溫下有熔渣覆蓋；熔煉后期調(diào)頻不要過度；過熱溫度不要過高，切忌高溫下長時間保溫[8]。

4.2 調(diào)整成分順序原則

鐵液溫度超過平衡溫度，反應(yīng)SiO2+2C=Si+2CO向右進行，造成鐵液降C增Si.所以配料時要補C.后期調(diào)整成分，要采取先Mn再C后Si的順序。

5 感應(yīng)爐熔煉過程噴濺與爆炸原因分析

5.1 感應(yīng)爐內(nèi)鐵水噴濺

碳、氧反應(yīng)及鐵的氧化物的高溫分解反應(yīng)在鋼液內(nèi)持續(xù)進行，爐料潮濕和銹蝕使鐵液內(nèi)部產(chǎn)生了不斷外涌的動力，進而發(fā)生噴濺。

5.2 熔渣結(jié)殼，鐵水噴爆

熔渣的散熱速度高于鋼液的傳熱速度時，熔渣表面結(jié)殼。渣殼下部空間形成密閉環(huán)境，熔煉產(chǎn)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、熔渣噴出，造成較大的安全事故[9]。

5.3 爐料架橋

爐料架橋原因包括：一次加料過多，上部爐料堆放過緊，爐料卡死、架空；爐料結(jié)構(gòu)不合理，上部料塊小、熔點高，下部料塊大、熔點低；爐壁不平滑，不利爐料順行。爐料架橋后，下部熔池溫度則不斷升高，在爐內(nèi)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(dǎo)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。

5.4 感應(yīng)圈漏水

中頻爐內(nèi)因電磁攪拌鐵液會沖刷爐襯材料，導(dǎo)致熔蝕加劇，爐襯的某些部位被嚴重侵蝕而失效，鐵液會穿爐，造成兩層感應(yīng)圈之間短路、燒穿，線圈內(nèi)的冷卻水進入爐內(nèi)導(dǎo)致爆炸。

6 效果

1）通過以上技術(shù)管理措施綜合實施，實現(xiàn)了中頻爐經(jīng)濟運行，具體指標見表1（以20 t爐2016年1～6月平均為例）。

表1 中頻爐經(jīng)濟運行前后對比

2）中頻感應(yīng)爐煉鋼時金屬料和合金收得率顯著提高。鋼鐵料的收得率可達到97%～98%，合金收得率顯著提高1%左右。因此，節(jié)約鋼鐵料和合金成本優(yōu)勢較為顯著。

3）冶煉調(diào)整成分比較方便，滿足工藝對鐵液較窄成分范圍的要求，使軋輥性能更加穩(wěn)定、冶煉成本更低。

4）中頻爐電源功率大，升溫能力很強，可以對不同材質(zhì)及規(guī)格軋輥給出不同的溫度范圍來滿足鑄造工藝要求。

7 結(jié)論

通過對中頻爐感應(yīng)爐使用過程嚴格控制，加強技術(shù)管理可實現(xiàn)中頻爐經(jīng)濟、高效運行。進一步研究中頻感應(yīng)爐長壽技術(shù)、高效熔煉技術(shù)、事故預(yù)防等問題，可更好地滿足產(chǎn)品技術(shù)要求，更好地實現(xiàn)經(jīng)濟運行。

［1］耿振偉，安杰，等.30 t中頻爐的生產(chǎn)實踐［J］.工業(yè)加熱，2014（5）：63-64.

［2］陳曉光，楊貴成.中頻無芯感應(yīng)電爐爐襯的氣動筑爐與維護［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2010（3）：15-17.

［3］高修啟，孫家聚.中頻電爐熔煉高強度鑄鐵爐前控制技術(shù)［J］.鑄造技術(shù)，2006（10）：1043-1044.

［4］周育.中頻爐酸性爐襯使用壽命的探討［J］.鑄造設(shè)備研究，2004（2）：10-11.

［5］郭建平.中頻感應(yīng)爐生產(chǎn)的節(jié)電途徑［J］.鑄造設(shè)備研究，2005（4）：26.

［6］王成剛，馬順龍.用中頻感應(yīng)爐熔煉鑄鐵的幾個技術(shù)問題［J］.現(xiàn)代鑄鐵，2012（4）：44.

［7］趙健.中頻感應(yīng)熔煉爐節(jié)能技術(shù)研究與現(xiàn)狀［J］.工業(yè)加熱，2016（1）：51-54.

［8］錢立.感應(yīng)爐熔煉鑄鐵常見問題及對策［J］.鑄造，2015（64）：181.

［9］張新法，趙青，郝銀貴，等.感應(yīng)熔煉過程噴濺與爆炸原因及預(yù)防措施［J］.工業(yè)加熱，2012（4）：58-59.

Management Practices of Economic Operation of the Medium Frequency Induction Furnace Technology

XIAO Lian-hua，CAO Rui-rong
（Tangshan Iron and Steel Group Heavy Machinery&Equipment CO.，LTD.，Tangshan Hebei 063036，China）

According to the medium frequency induction furnace production practice experience of roller casting and its technical principle，usage requirement，this paper introduces the economic operation technology management model of acidic medium frequency induction furnace，including reducing smelting time，improving production efficiency and service life，reducing melting cost，and production equipment accident prevention，etc.，which provides necessary technical data for the feasibility analysis and scheme selection reference.

medium frequency induction furnace，economic operation，technical management，practice

TG232.3

A

1674-6694（2017）01-0010-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.01.004

2016-09-19

肖連華（1967-），男，漢族，高級工程師，工程碩士學(xué)位，從事軋輥生產(chǎn)工藝研究。