中頻感應(yīng)電爐熔煉過程中的節(jié)能問題

程建龍

（安徽神劍科技股份有限公司，安徽合肥 230000）

鑄造在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要的地位，為機(jī)械產(chǎn)品提供鑄件。但鑄造又是個(gè)高投入、高消耗、高成本、低效益的行業(yè)。在鑄造生產(chǎn)中，能源和材料的投入約占產(chǎn)值的55%～70%，因此，合理利用能源，節(jié)約能源，降低消耗是鑄造行業(yè)一項(xiàng)重要任務(wù)。

熔煉是鑄造生產(chǎn)過程中的重要工序。用于熔煉的能耗約占整個(gè)鑄造生產(chǎn)能耗的50%.中頻感應(yīng)電爐熔煉具有優(yōu)質(zhì)、高效、靈活、穩(wěn)定、環(huán)保和可控等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已被廣泛用于鑄造生產(chǎn)。因此，鑄造工作者應(yīng)在中頻感應(yīng)電爐熔煉過程中的節(jié)能降耗方面多做工作。

1 提高中頻感應(yīng)電爐坩堝壽命

中頻感應(yīng)電爐坩堝是中頻感應(yīng)電爐設(shè)備系統(tǒng)中的重要組成部分。坩堝在熔煉過程中承受著高溫作用和爐渣的化學(xué)侵蝕；承受著加料時(shí)爐料的沖擊；尤其間斷生產(chǎn)時(shí)，反復(fù)加熱和停爐冷卻時(shí)的急冷急熱的變化等，嚴(yán)重時(shí)造成金屬液穿爐而報(bào)廢。目前反復(fù)經(jīng)歷急冷急熱的坩堝壽命一般在70～80爐之間，主要報(bào)廢的情況是爐壁開裂和爐底塊狀脫落，造成鐵水鉆出。提高中頻感應(yīng)電爐坩堝壽命不僅可以增加鑄件產(chǎn)量，而且可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低鑄件生產(chǎn)的綜合成本。要想獲得較高爐齡，需要做好以下幾點(diǎn)：

1）根據(jù)焙煉材質(zhì)、生產(chǎn)綱領(lǐng)、爐子的容量來選定爐襯材料；

2）要選用性能好、有效成分純度高、雜質(zhì)少，合理粒度配比的耐火材料；

3）正確選用合理的筑爐工藝，強(qiáng)化筑爐過程控制，注重爐襯各部位的結(jié)合度、緊實(shí)度和均勻性；

4）嚴(yán)格烘爐燒結(jié)工作制度，燒結(jié)階段溫度要比平時(shí)出鐵溫度高50℃～80℃，保溫2 h～3 h；控制加熱速度，低溫階段900℃以前升溫速度為1.2℃/min，這有利于爐襯材料中水和結(jié)晶水的析出，在900℃保溫2 h～3 h后石英砂穩(wěn)定產(chǎn)生相變，否則升溫過快將導(dǎo)致石英砂急劇相變，從而降低爐齡；確保烘爐時(shí)間，使?fàn)t襯的水分緩慢排盡。確保新爐首爐要燒結(jié)好，以期獲得合理的三層結(jié)構(gòu)，即：燒結(jié)層、半燒結(jié)層和緩沖層的初始厚度大致各占三分之一；

5）做好各項(xiàng)用爐工藝，盡量避免缺陷的產(chǎn)生，做好中頻感應(yīng)電爐設(shè)備系統(tǒng)以及坩堝的維護(hù)和保養(yǎng)，延長(zhǎng)爐襯的使用壽命。

2 中頻感應(yīng)電爐使用過程中的節(jié)能

眾所周知，中頻感應(yīng)電爐是利用中頻電源建立中頻磁場(chǎng)，使坩堝內(nèi)鐵磁材料產(chǎn)生感應(yīng)渦流發(fā)熱，達(dá)到加熱爐料熔化爐料之目的，中頻感應(yīng)電爐熔煉時(shí)，如果操作不當(dāng)，會(huì)增加能耗，應(yīng)在爐料準(zhǔn)備、加料、熔煉、出爐等方面規(guī)范操作，科學(xué)管理，達(dá)到節(jié)能降耗，提高能源利用率。

2.1 爐料的準(zhǔn)備

爐料的準(zhǔn)備對(duì)節(jié)能降耗有很大作用。如果爐料中有4%的雜質(zhì)，將會(huì)有4%的能量用來熔化這些雜質(zhì)。為此，要盡可能對(duì)爐料進(jìn)行噴砂處理；應(yīng)根據(jù)坩堝的內(nèi)徑、高度來選擇爐料的塊度。太大或太小的爐料都會(huì)影響熔煉的效率和質(zhì)量。一般爐料直徑與坩堝直徑之比為0.28～0.3，熔化鋼時(shí)，如果采用啟熔塊，其直徑應(yīng)小于坩堝直徑20 mm～30 mm，高度為坩堝高度的三分之一，質(zhì)量為總?cè)萘康?0%～50%；如果采用廢鋼（鐵）屑作爐料，廢鋼（鐵）屑應(yīng)進(jìn)行打包，大、長(zhǎng)型爐料應(yīng)切割。爐料入爐前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，去除水分、油污、揮發(fā)物及其他雜質(zhì)，這樣既保證熔煉操作人員的安全，又能節(jié)電，提高金屬液質(zhì)量。要掌握各種爐料的化學(xué)成分，進(jìn)行批量計(jì)算，合理搭配爐料，確保熔煉的金屬液符合要求。

2.2 加料

裝料的密實(shí)程度直接關(guān)系到爐料的熔化速度，要求坩堝底部、中部、爐料的堆積密度越大越好。裝料時(shí)應(yīng)下緊上松，大小料搭配。小塊或輕薄、屑爐料等不宜冷爐時(shí)加入，而應(yīng)在有金屬液時(shí)直接加入，以降低電耗。采用廢鋼增碳熔煉工藝時(shí)，先加入增碳劑（爐底、增碳劑分批加入），然后加回爐料再加廢鋼。如有剩余鐵水時(shí)，要等到爐底增碳劑、回爐料等坩堝內(nèi)爐料紅熱時(shí)方可加入。

大電爐應(yīng)采用加料機(jī)和爐料預(yù)熱裝置，以減少裝料時(shí)間，縮短熔化周期，提高生產(chǎn)效率。

2.3 熔化操作

要有合理的供電制度。通常開始通電時(shí)，功率達(dá)60%左右，待電流沖擊停止后，應(yīng)迅速將功率調(diào)節(jié)到最大值，加快熔化速度。合理的爐前操作技術(shù)，控制好后續(xù)的加入量。采用每次少加多次加入的加料方式，避免一次性冷爐加料過多，如果爐內(nèi)金屬液條件許可時(shí)，爐料可放在爐口進(jìn)行預(yù)熱。要做到勤觀察、勤搗料、勤加料，防止?fàn)t料搭棚，爐料搭棚會(huì)使?fàn)t內(nèi)金屬液過多時(shí)間加熱，溫度過高，同時(shí)在處理搭棚時(shí)，強(qiáng)行搗料，撞擊爐襯，會(huì)縮短坩堝壽命。

熔煉操作中，熔煉鋼水或采用廢鋼增碳工藝熔化鐵水，需進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析，此時(shí)熔煉操作中，需降低功率，采取保溫或降低溫度，以減少高溫金屬液對(duì)爐襯的侵蝕，待結(jié)果出來，調(diào)整成分合格后，快速升溫達(dá)到出爐溫度要求。電爐熔煉操作規(guī)程如下：

1）檢查爐襯、爐口燒損無誤后，先加入坩堝容量的1/3干凈爐料方可起動(dòng)中頻電源；加料原則是小塊、厚實(shí)料放入坩堝底部，有了熔池后再加入輕薄料和大塊料，要求裝料時(shí)坩堝中的金屬爐料密度盡量最大。

2）通電4 min～8 min內(nèi)供給40%～60%左右的功率（即800 kW～1 200 kW），后逐漸將功率增至最大值。

3）當(dāng)鐵水熔化出1/3以上后，陸續(xù)加入增碳劑，不允許一次性加入所有增碳劑，注意增碳劑需與爐料一起加入。

4）熔煉過程中要經(jīng)常檢查爐襯的燒損情況、中頻電源柜上各種儀表、冷卻水循環(huán)狀況；爐膛里不準(zhǔn)有爐料架空棚料現(xiàn)象，如有此現(xiàn)象，隨時(shí)注意搗料，防止“搭橋”。

5）95%的爐料熔畢時(shí)，取樣進(jìn)行成分分析，并將其余5%的爐料加入爐內(nèi)繼續(xù)熔化；為防止鐵水溢出，鐵水液面與爐沿保持100 mm的距離。

6）全部爐料溶畢后，降低功率至40%～60%，傾爐扒渣，測(cè)溫，待鐵水符合工藝要求后方可出鐵水。

7）為保證下爐鐵水熔化率，爐內(nèi)應(yīng)留300 kg左右的鐵水，并及時(shí)添加新爐料，繼續(xù)通電熔煉。

8）如果不是連續(xù)生產(chǎn)，最后一爐鐵水需出干凈，不得剩余鐵水；停爐后冷卻水不能停，仍須循環(huán)6 h方可停循環(huán)水泵。

2.4 控制金屬液的出爐溫度

在保證澆注質(zhì)量的前提下，盡可能地降低鋼（鐵）液的過熱溫度，達(dá)到縮短熔化時(shí)間節(jié)電的目的。要在盛鋼（鐵）水包的表面及時(shí)放上覆蓋劑，防止鋼（鐵）液表面與空氣接觸氧化吸氣和降溫過快。

2.5 延長(zhǎng)連續(xù)熔煉時(shí)間

電能單耗與熔煉方式有關(guān)，合理安排生產(chǎn)，要盡可能安排集中連續(xù)熔煉，增加一次熔煉的爐次，延長(zhǎng)每次連續(xù)熔煉時(shí)間，減少冷爐熔煉次數(shù)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)電的目的。

3 結(jié)束語

本文從提高中頻感應(yīng)電爐坩堝的壽命、中頻感應(yīng)電爐熔煉方面敘述了節(jié)能工作。但中頻感應(yīng)電爐熔煉的節(jié)能工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要從原材料、設(shè)備、工藝、管理等方面入手，綜合運(yùn)用相關(guān)技術(shù)方法，采取相應(yīng)技術(shù)措施，達(dá)到技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能。