有芯感應(yīng)爐用耐火材料的發(fā)展

（廣州耐火材料廠，廣東 廣州 510300）

有芯感應(yīng)爐是利用電磁場感應(yīng)原理，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬爐料發(fā)熱熔化的設(shè)備。有芯感應(yīng)爐是有鐵芯穿過感應(yīng)器，用工頻電源供電。有芯感應(yīng)爐具有加熱快、生產(chǎn)率高、電效率高、金屬燒損少、質(zhì)量好、操作方便、勞動(dòng)條件好，投資少、上馬快、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于化鐵、化銅、化鋅、化鋁等行業(yè)。對(duì)于單一品種大批量冶煉的物料，有芯感應(yīng)爐有其優(yōu)越性。由于熔溝與爐底結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件苛刻，目前受耐火材料等條件限制，還不適于熔煉鋼。我國有芯感應(yīng)爐最大容量達(dá)270 t[1，2].

有芯感應(yīng)爐用耐火材料的選擇非常重要，直接關(guān)系到爐子的使用效果。有芯爐用耐火材料分為：背襯耐火材料和爐襯耐火材料，背襯材料一般為陶瓷保溫紙、保溫磚及重質(zhì)磚；而爐襯材料，在爐體，喉部和感應(yīng)體等部位要按熔煉金屬的種類，熔煉溫度等選用不同的耐火材料。

1 有芯感應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)及工作原理[3]

有芯感應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)及工作原理類似于變壓器，一次繞組為鐵芯上的多匝線圈，二次繞組為閉合的金屬熔溝。有芯爐分為上下爐體，上爐體有爐蓋、爐膛；下爐體為感應(yīng)體，有熔溝等。其工作原理相當(dāng)于短路狀態(tài)下工作的變壓器。爐子本身相當(dāng)于一個(gè)帶鐵芯的變壓器，感應(yīng)線圈相當(dāng)于變壓器的一次線圈，熔溝中的金屬相當(dāng)于變壓器的二次線圈。將工業(yè)頻率的交流電引進(jìn)一次線圈時(shí)，通過電磁感應(yīng)，在熔溝金屬中將產(chǎn)生很大的電流。在熱對(duì)流及電磁力的作用下，熔溝內(nèi)熱量不斷傳遞到熔溝上部熔爐中的金屬，從而使整個(gè)熔池內(nèi)的金屬熔化。因只有在熔溝閉合狀態(tài)下有芯感應(yīng)爐才能正常運(yùn)行，所以適于連續(xù)作業(yè)。

2 有芯感應(yīng)爐各部位耐火材料的使用要求[4]

有芯感應(yīng)爐按部位分為爐蓋、爐膛、喉部和熔溝四部分，其喉部和熔溝是關(guān)鍵直接影響爐子的壽命和運(yùn)行成本。

2.1 爐蓋

因?yàn)椴慌c熔化的金屬液接觸，爐蓋對(duì)耐火材料的要求相對(duì)較寬松，要具有抗高溫輻射能力，保溫性能好，結(jié)合強(qiáng)度高，不會(huì)掉落。一般由保溫層和熱面層復(fù)合構(gòu)成，即由輕質(zhì)保溫材料與重質(zhì)耐火材料構(gòu)成。

2.2 爐膛

爐膛內(nèi)襯的使用壽命主要取決于耐火材料與渣中侵蝕成分之間的反應(yīng)，而耐火材料的物理性能屬次位。因此要求耐火材料在長期經(jīng)受高溫的金屬液體作用下，化學(xué)穩(wěn)定性要好，能夠抵抗金屬液和渣的侵蝕。要耐高溫金屬液的強(qiáng)烈沖刷，尤其是進(jìn)鐵口與出鐵口部位。要求在高溫或冷卻后無過大膨脹或收縮，有良好的體積穩(wěn)定性，在使用中不開裂、不剝落。還要求有足夠的常溫及高溫強(qiáng)度，能抵抗?fàn)t體承受的機(jī)械作用。

2.3 感應(yīng)器

感應(yīng)器包括熔溝部位，封口料，修平料和隔離料。

1）熔溝：有芯爐是金屬液通過熔溝感應(yīng)加熱，在循環(huán)流動(dòng)中實(shí)現(xiàn)升溫或保溫的目的。因此要求干式振動(dòng)料長期耐高溫而不軟化，有良好的抗沖刷及抗侵蝕性，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高的強(qiáng)度。

2）封口料：要求與熔溝料材質(zhì)相同或相近，且有高的耐火性能和適當(dāng)?shù)牡蜏嘏c高溫強(qiáng)度。

3）修平料：要求具有小的臨界顆粒，高的耐火性能，良好的涂抹性。

4）隔離料：要求有很高的耐火性能，防止對(duì)接面燒結(jié)在一起，并保證對(duì)接面不滲漏金屬液。

3 有芯感應(yīng)爐用耐火材料的選擇

3.1 化鐵爐[5，6]

工頻有芯爐的效率和功率因數(shù)比無芯爐高，電氣設(shè)備投資少，熔池的絕熱層厚，散熱少，因而爐子的經(jīng)濟(jì)性好。大噸位爐的鐵液溫度比較穩(wěn)定，密封好，長時(shí)間保溫對(duì)鐵合金成分損失少，所以用它來過熱鐵液，提高澆鑄溫度，能顯著改善鑄件質(zhì)量；還可以用來兼作澆鑄裝置，如氣壓澆鑄爐。特別適合大批量連續(xù)生產(chǎn)，目前一些大企業(yè)都使用30 t 以上的有芯工頻感應(yīng)爐。特別是開爐后不能任意停爐，要連續(xù)運(yùn)行下去，越長越好。制約爐子運(yùn)行的原因，往往是爐襯耐火材料損壞而被迫停爐，所以分析爐襯損毀原因，研究提高耐火材料使用壽命，是發(fā)揮這一設(shè)備優(yōu)越性的關(guān)鍵。

用于化鐵的有芯感應(yīng)爐分為：灰鐵爐和球鐵爐?；诣F爐出鐵溫度為1 420 ℃～1 470 ℃，對(duì)于灰鐵熔化爐或保溫爐而言，爐渣呈酸性；球鐵爐出鐵溫度為1 530 ℃，渣的化學(xué)性質(zhì)隨冶金過程變化而呈酸堿交替變化，爐襯要選中性耐火材料。由于出鐵后溫度劇變，雖留一部分鐵水，但降溫也在300 ℃～400 ℃，如更換感應(yīng)器1 h～2 h，會(huì)降的更低，所以爐膛內(nèi)襯的抗熱震性要好，其次是鐵液和渣及球化劑對(duì)爐膛內(nèi)襯的侵蝕，以及鐵翻滾產(chǎn)生的機(jī)械沖刷和液面波動(dòng)時(shí)對(duì)內(nèi)襯的機(jī)械沖刷，也要求內(nèi)襯有一定的強(qiáng)度。

爐膛的損毀現(xiàn)象：主要是出鐵后爐襯開裂，裂縫沒有固定規(guī)律，縱向、橫向、斜向都有，且縫隙寬度較大，當(dāng)縱橫裂紋交匯時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大塊剝落，還有鐵液滲入裂縫，加快開裂速度。尤其進(jìn)鐵口部位損毀嚴(yán)重。分析進(jìn)鐵口蝕損、爐壁結(jié)構(gòu)剝落與蝕損、感應(yīng)器結(jié)瘤堵溝等產(chǎn)生原因，提出改進(jìn)措施，選用合適的耐火材料，情況如下：

1）爐蓋：大都采用硅酸鋁纖維作襯里。或者保溫層以高鋁礬土輕質(zhì)磚粉及空心球顆粒為主，鋁酸鹽水泥結(jié)合的澆注料，輔以錨固件或錨固磚，多采用耐熱鋼鉚釘和耐熱鋼網(wǎng)，將其固定在爐蓋殼體上。

2）爐膛：采用電熔剛玉為骨料和粉料，純鋁酸鈣水泥及SiO2、Al2O3超微粉結(jié)合的低水泥澆注料。為了提高抗熱震性，而爐內(nèi)又多為還原氣氛，澆注料中可加入適量含鐵低的SiC 粉。爐內(nèi)襯壽命很大程度受感應(yīng)器耐火材料壽命及更換次數(shù)的影響，一般為2～3 年左右。

3）感應(yīng)器：包括熔溝部位、封口料、修平料和隔離料。熔溝：普遍采用w（MgO）＞79%，w（Al2O3）＞17%的MgO—Al2O3質(zhì)干式振動(dòng)料或澆注料。干式振動(dòng)料是一種幾乎不含水分和任何液態(tài)加入物，經(jīng)短時(shí)間振動(dòng)成型后，不需烘烤即可投入使用的熱固性不定形耐火材料。加熱時(shí)，工作層陶瓷化具有較高的強(qiáng)度，非工作層保持未燒結(jié)狀態(tài)。在使用過程中，由于未燒結(jié)的非工作層可吸收工作層產(chǎn)生的應(yīng)力，防止工作層產(chǎn)生裂紋或裂紋擴(kuò)展，保證設(shè)備安全運(yùn)行。與其他不定形耐火材料相比，干式振動(dòng)料施工方便，施工時(shí)間短，耐熱震性好，用好后拆除方便；用于感應(yīng)器上可排出電擊穿或短路的危險(xiǎn)。干式振動(dòng)料的性能及使用效果與充填的密度有關(guān)系。合理的顆粒級(jí)配是提高充填密度的關(guān)鍵，采用多個(gè)振動(dòng)器復(fù)合震動(dòng)成型能獲得更高的充填密度，其次干式振動(dòng)料的物理性能還與燒結(jié)劑和加入量有關(guān)系，一般采用硼酸或磷酸鹽，加入量不能過大，否則會(huì)造成收縮大，氣孔率高，使用效果不好。封口料一般采用與熔溝相同材質(zhì)的干式搗打料或濕式澆注料，臨界顆粒為4 mm，烘干后抗折強(qiáng)度0.3 MPa 左右。選用Al2O3質(zhì)封口料時(shí)，也可采用純鋁酸鈣水泥或磷酸做結(jié)合劑，尤其快換感應(yīng)器時(shí)，采用磷酸結(jié)合劑，可防止接合面出現(xiàn)爆裂，提高對(duì)接速度和效率。修平料：一般為Al2O3-SiO2質(zhì)濕式涂抹料，臨界顆粒為2 mm，烘干后強(qiáng)度不高。隔離料：普遍采用Cr2O3粉，是因?yàn)镃r2O3比爐膛的Al2O3質(zhì)料或感應(yīng)器的MgO-Al2O3質(zhì)料燒結(jié)溫度高，在使用溫度下基本不產(chǎn)生陶瓷燒結(jié)層，以利于感應(yīng)器和爐體喉部耐火材料分離，其顆粒為0.043mm.

實(shí)踐表明：低水泥剛玉質(zhì)澆注料，在有芯感應(yīng)工頻爐爐體使用，長期在1 500℃下，經(jīng)高溫熔體的沖刷與侵蝕，爐體無明顯變化，無開裂、剝落等現(xiàn)象，使用壽命達(dá)三年以上；MgO-Al2O3質(zhì)干式振動(dòng)料及其配套的封口料、修平料、隔離料在700 kW 感應(yīng)器上使用壽命在半年以上，而在其他感應(yīng)器上使用壽命達(dá)1～2 年。

3.2 化銅爐[7，8]

有芯工頻感應(yīng)爐具有電效率高，加熱快、金屬燒損少等優(yōu)點(diǎn)，目前世界有90 以上的黃銅及銅合金在這種爐中熔煉。我國常用的熔銅爐容量有1.5 t、2.0 t、5.0 t，最大的有30 t.熔煉銅溫度介于1 200 ℃～1 350 ℃（銅的熔點(diǎn)960 ℃），熔溝達(dá)1 350 ℃～1 450 ℃.銅液黏度?。ń咏酿ざ?.1Pa·s），密度大，具有很強(qiáng)的滲透性；且滲透的銅易氧化，并伴隨體積膨脹，致使?fàn)t襯產(chǎn)生龜裂、剝落，從而降低爐襯壽命。

影響爐襯壽命的因素很多，取決于耐火材料的選擇、筑爐方法、烘烤制度、熔溝維護(hù)和監(jiān)測、以及熔溝形狀和爐子結(jié)構(gòu)等。我國熔煉銅的工頻有芯感應(yīng)爐，先從國外引進(jìn)熔銅爐，采用莫來石、剛玉質(zhì)耐火材料，使用壽命一般在6～12 個(gè)月，最長達(dá)4 年以上。從20 世紀(jì)80 年代開始，國內(nèi)開始研究，并制造出中國的工頻有芯感應(yīng)爐，經(jīng)過多次改進(jìn)，有些爐子的性能及使用壽命，接近或達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，但還有不少爐子存在爐齡短的問題。其原因是多方面的，首先是用石英砂的搗打料做內(nèi)襯。用石英砂雖然成本低、烘烤快，但壽命短。如某單位采用石英砂加入硼酸和玻璃粉的搗打料搗打內(nèi)襯，其致密度由1.9 g/cm32.65 g/cm3爐襯的使用壽命由不足2 個(gè)月提高到10 個(gè)月。

江西一家工廠采用的石英砂，提高到要求SiO2含量必須大于98%，不存在黃或黑色雜質(zhì)，并有嚴(yán)格的顆粒級(jí)配：5～10 目15%；20～40 目20%；40～70目20%；70～140 目20%；270～320 目25%，外加粒度小于0.5 mm 的硼砂3.0%作為黏結(jié)劑。在精心施工、保養(yǎng)和維護(hù)下，使用壽命一般能達(dá)到1 年。因而，在提高材料致密度和燒結(jié)程度的同時(shí)，一些單位采用Al2O3含量大于80%以上的高鋁礬土澆注料或搗打料。如廣州銅材廠就是采用這種澆注料，其施工步驟是：安裝底模板、黏貼石棉板、砌保溫磚、安裝筑爐模板、最后澆注高鋁質(zhì)低水泥澆注料，然后進(jìn)行脫模、養(yǎng)護(hù)等。比傳統(tǒng)的石英砂內(nèi)襯使用壽命長。正確的筑爐方法是保證熔銅爐開爐成功的基本前提。選用合適的搗打料，其顆粒級(jí)配合理，添加一定比例的紅柱石、碳化硅是提高燒結(jié)強(qiáng)度的有效措施。筑爐時(shí)，采用分層遞降厚度的加料方式：打結(jié)層的表面層拉毛并掏出細(xì)粉，有利于料層間的粘結(jié)。采用中心環(huán)形輻射式向外逐圈打結(jié)方法，二級(jí)密實(shí)的搗打工藝，并進(jìn)行三段式烘爐啟爐，有效的延長爐齡。進(jìn)口的硅線石、莫來石質(zhì)磚在熔銅爐和保溫爐的內(nèi)襯及喉部使用壽命可達(dá)4 年以上。我國某單位在特級(jí)高鋁礬土中加入鋼纖維，提高材料的抗剝落能力。這種材料也取得與進(jìn)口料同樣的結(jié)果。

一般爐體內(nèi)襯壽命與感應(yīng)體壽命是不同步的，如某企業(yè)從芬蘭引進(jìn)300 kW 有芯感應(yīng)熔銅爐，上爐體壽命可達(dá)7 年左右，而感應(yīng)體壽命只有5 個(gè)月左右。

更換一次感應(yīng)體要一周時(shí)間，而且生產(chǎn)后1～2天時(shí)間內(nèi)銅桿質(zhì)量不穩(wěn)定。經(jīng)論證改造了熔溝形狀，將耐火襯板改成不銹鋼水冷套，使感應(yīng)體的壽命大大延長。廣州銅材廠對(duì)感應(yīng)體，按熔煉的銅合金品種采用不同材料搗打施工，黃銅采用石英砂搗打料；青銅、紫銅采用碳化硅搗打料，使用壽命低于上爐體的壽命。大部分企業(yè)感應(yīng)器熔溝部位耐火材料選用燒結(jié)較好的以莫來石和剛玉為主晶相的特級(jí)高鋁礬土為主，加入適量的碳化硅細(xì)粉，改善材料的潤濕性，抵抗銅液的強(qiáng)滲透性。其施工方法：可采用磷酸鹽結(jié)合劑的搗打施工，或者采用加入助燒結(jié)劑的干法振動(dòng)成型施工。取得比較好的使用效果。

3.3 化鋅爐[9，10]

工頻有芯感應(yīng)爐廣泛用于電解陰極鋅片的熔鑄、熱鍍鋅、鋅合金等鋅加工行業(yè)。鋅的熔點(diǎn)為419.5 ℃，正常浸鋅時(shí)，熔池溫度在460 ℃～485 ℃左右，熔溝在600 ℃～670 ℃左右，鋅液特別容易流動(dòng)，滲透性非常強(qiáng)。當(dāng)耐火材料爐襯受到侵蝕，產(chǎn)生裂紋，鋅液進(jìn)入裂紋內(nèi)，破壞爐體，造成熔溝口堵塞及感應(yīng)體漏鋅等現(xiàn)象，被迫停爐搶修。目前熔鋅爐內(nèi)襯采用Al2O3含量85%左右，ω（SiO2）＜8%，ω（Fe2O3）＜0.9%的高鋁礬土質(zhì)澆注料或搗打料，使用壽命可達(dá)4～8 年及以上。感應(yīng)體使用的可靠性及使用壽命的長短，直接關(guān)系到爐子的正常運(yùn)行，影響連續(xù)化生產(chǎn)。感應(yīng)體的使用壽命除了與感應(yīng)線圈、冷技術(shù)、絕緣技術(shù)等感應(yīng)體本身的因素有關(guān)外，還與熔溝耐火材料的使用壽命密切相關(guān)。目前，大型雙溝感應(yīng)體采用濕法澆注料，單溝感應(yīng)體主要采用干式搗打料和濕法澆注料。表1 表示出兩種不定形耐火材料的施工工藝和性能特點(diǎn)。

表1 干式搗打料和濕法澆注料的比較

趙敬忠等人分別選用熔融石英、堇青石、二級(jí)鋁礬土熟料、焦寶石、燒結(jié)及電熔莫來石六種熱膨脹系數(shù)較低的原料做骨料，加入剛玉微粉強(qiáng)化基質(zhì)并增強(qiáng)結(jié)合作用，以及以鋁酸鹽水泥為主的復(fù)合結(jié)合系統(tǒng)，添加在400 ℃以上產(chǎn)生膨脹的膨脹劑、高效減水劑、抗浸潤劑等，并做了顆粒級(jí)配等試驗(yàn)。結(jié)果得出：以莫來石為骨料，加入剛玉微粉，鋁酸鹽水泥為主的復(fù)合結(jié)合系統(tǒng)的澆注料，經(jīng)800 ℃處理后的性能：耐壓強(qiáng)度60 MPa，抗折強(qiáng)度9.8 MPa，顯氣孔率15.6%，燒后線變化率+0.027%，體積密度2.87 g/cm3，抗熱震性＞50 次。在容量為20 t 的有芯熔鋅感應(yīng)爐上使用壽命達(dá)24 個(gè)月。

3.4 化鋁爐[12]

由于有芯爐的連續(xù)作業(yè)，其能耗低于無芯爐。因此一些大型企業(yè)廣泛采用有芯感應(yīng)爐熔化鋁錠，廢鋁材及鋁合金等物質(zhì)。鋁的熔點(diǎn)為660 ℃，熔液粘度小，滲透性很強(qiáng)；鋁的化學(xué)活性高，高溫下起強(qiáng)還原劑作用，易與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。尤其在耐火材料-鋁液-氣相三相交界處，Al 及其合金元素，如Mg、Si、Mn 等易滲入耐火材料中，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致耐火材料變質(zhì)，結(jié)構(gòu)疏松而損壞。有芯爐的爐襯材料分為爐蓋（與熔鐵爐蓋基本相同，不再重復(fù)）、爐膛、喉部和感應(yīng)器熔溝四部分耐火材料。特別是熔溝的耐火材料最為關(guān)鍵，直接影響爐子的壽命。

1）爐膛用耐火材料：一般選用性能優(yōu)良的低氣孔率、高密度的高鋁磚砌筑，并要減小磚縫寬度。近年來，普遍采用高鋁質(zhì)澆注料，一般選用以剛玉、莫來石為主晶相的高鋁礬土質(zhì)，以純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑的澆注料。如河南某公司開發(fā)的熔鋁爐用澆注料，采用一級(jí)高鋁礬土熟料做骨料和粉料，加入黏土做燒結(jié)劑、藍(lán)晶石為膨脹劑、以及復(fù)合結(jié)合劑的澆注料，在使用時(shí)表現(xiàn)中溫強(qiáng)度高、呈膨脹狀態(tài)，抗?jié)B透、抗侵蝕，使用壽命達(dá)4、5 年。

2）喉部及熔溝用耐火材料：喉部和熔溝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要采用不定形耐火材料，主要是以剛玉、莫來石為主晶相的高鋁質(zhì)澆注料，主要化學(xué)成分為：ω（Al2O3）＞85%，ω（SiO2）＜10%，ω（Fe2O3）＜15%；110 ℃干燥24 h 后耐壓強(qiáng)度為66.3 MPa，850 ℃，5 h燒后耐壓強(qiáng)度為56.0 MPa，而抗折強(qiáng)度為14.7 MPa；800 ℃，30 min 的高溫抗折強(qiáng)度達(dá)13.2 MPa；燒后線變化率為-0.16%；體積密度＞2.6 g/cm3.其澆注料在使用過程中無反應(yīng)跡象，抗沖刷、耐磨損。對(duì)于熔鋁爐用耐火材料來說，特別要重視鋁液的滲透性，鋁液750 ℃時(shí)的黏度為0.104 Pa·s 與20 ℃水的黏度（0.10 Pa·s）相當(dāng)。當(dāng)鋁液進(jìn)入氣孔和裂紋中，就會(huì)與耐火材料發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生體積效應(yīng)，破壞內(nèi)襯，降低感應(yīng)爐的使用壽命。為此，對(duì)熔鋁爐用高鋁礬磚和高鋁質(zhì)澆注料中的抗鋁液潤濕劑進(jìn)行大量研究，從某國進(jìn)口的熔鋁爐用高鋁磚中分析出鋇的化合物成分；我國在熔鋁爐用高鋁質(zhì)澆注料中加入反潤濕劑進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得出：澆注料中加入BaSO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，效果較好；加入鉻剛玉和氮化硼也較好，但成本較高。將BaSO4或CaF2與Na3AlF6復(fù)合加入，并將澆注料基質(zhì)進(jìn)行均化處理，抗鋁液的滲透性能更好。

4 有芯感應(yīng)爐的維護(hù)與修補(bǔ)

做好有芯感應(yīng)爐的維護(hù)和監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，特別是發(fā)現(xiàn)內(nèi)襯損壞之處，及時(shí)修補(bǔ)，是保證爐子正常連續(xù)運(yùn)作，提高使用壽命的重要措施。

4.1 維護(hù)與監(jiān)測[13]

在爐子正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)爐襯，特別是熔溝運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測與控制。并做好日常的維護(hù)工作。在開爐過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制熔溝樣板的鑄造質(zhì)量，熔溝周圍打結(jié)料的致密度，水冷套冷卻水流量，爐膛溫度，熔溝溫度和輸入功率等工藝因素，以防斷溝。

長期以來，熔溝事故是有芯感應(yīng)爐的主要問題，若處理不當(dāng)，極易造成爐體報(bào)廢，生產(chǎn)全線停產(chǎn)。對(duì)于爐襯的日常維護(hù)，應(yīng)該以下事項(xiàng)：

1）任何時(shí)候，不得任意停水或停電；

2）為了延長熔溝壽命，在加料過程中，要特別小心，不得撞壞爐底，要及時(shí)清理熔溝上部的爐渣；

3）經(jīng)常注意熔化爐和保溫爐的電流變化情況；

4）注意觀察熔溝形狀；

5）盡量減少停爐和部位次數(shù)，操作不當(dāng)，往往會(huì)造成熔溝斷裂；

6）定期扒除爐膛內(nèi)的爐渣，并觀察有無塊狀爐料；

7）監(jiān)測冷卻水進(jìn)，出口的溫差；

8）定期測量爐體及感應(yīng)器表面溫度，并進(jìn)行綜合比較分析。應(yīng)該采取熔煉-保溫-熔煉交替進(jìn)行的生產(chǎn)方式，以防止停爐時(shí)斷溝。

4.2 爐襯的修補(bǔ)[14]

爐襯的修補(bǔ)包括熱修補(bǔ)和冷修補(bǔ)。熱修補(bǔ)在爐子的部位上有一定的局限性，目前限于出金屬口及喉部的修補(bǔ)。為了提高修補(bǔ)材料的施工性能，應(yīng)用干振料及塑性料，改進(jìn)了操作者的勞動(dòng)條件，使用效果也比較好。劉立群[15]對(duì)熔鋅爐熔溝漏鋅后的修復(fù)，是根據(jù)裂縫大小及情況，漏鋅不嚴(yán)重的可以修補(bǔ)，要選擇筑感應(yīng)體一致的材料，用粉末狀細(xì)料。其工藝是，沿裂縫銼一條平整的小溝，盡量銼成內(nèi)‘八’字形狀，不能太深，因爐襯厚度只60 mm～70 mm.對(duì)于冷修補(bǔ)，噴補(bǔ)工藝及材料可以對(duì)爐襯整體進(jìn)行修補(bǔ)，在不拆除主體材料的基礎(chǔ)上，只補(bǔ)足侵蝕部分，減少耐火材料的消耗，實(shí)現(xiàn)用后耐火材料的零排放，節(jié)能環(huán)保。

還有的是采用預(yù)制熔溝，在液態(tài)下修復(fù)[16]，預(yù)先設(shè)計(jì)好熔溝的形狀、尺寸大小，然后按搗打料配方：ω（Al2O3）＞75%，ω（Fe2O3）＜3%的高鋁礬土骨料70%，細(xì)粉30%，濃度55%的磷酸做結(jié)合劑，外加鋁礬土水泥2%為促凝劑進(jìn)行備料，再按設(shè)計(jì)要求搗制成一套裝配式預(yù)制熔溝，在不停電液態(tài)現(xiàn)場檢修安裝。這樣可以降低物質(zhì)消耗，減少維修費(fèi)用，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

吳國華等人[17]在熔銅爐上，采取用鉆取穿過斷溝高發(fā)區(qū)部位的深孔，往孔內(nèi)灌注熔錫或填裝鱗片狀石墨粉作為導(dǎo)電體，接通（或部分接通）已斷裂的熔溝，恢復(fù)熔溝的導(dǎo)電能力。并對(duì)斷溝也做了預(yù)防：正常停爐時(shí)，盡量移凈爐內(nèi)的金屬液體，僅保留熔溝內(nèi)的部分熔體，并在斷溝高發(fā)區(qū)插入相應(yīng)長度的石墨碳棒，一旦發(fā)生斷溝，石墨棒可作為導(dǎo)體導(dǎo)通斷溝裂紋。如果石墨棒被拉斷，清除石墨棒，澆入熔錫或填裝石墨粉修復(fù)熔溝。

吳予才[18]采用‘熔溝冷結(jié)法’修理大型有芯感應(yīng)爐。云南銅業(yè)引進(jìn)40 t 雙感應(yīng)器工頻有芯感應(yīng)爐，喉部是用澆注料。原來是一邊喉部耐火材料損壞，必須把另一邊也拆除，兩個(gè)感應(yīng)器和喉部都檢修，才能達(dá)到使用要求；2004 年10 月在一邊喉部損壞的情況下，只修理損壞一邊，對(duì)未損壞一邊的喉部和感應(yīng)器用冷銅凍結(jié)，再重新開爐，獲得成功。這樣節(jié)省一個(gè)感應(yīng)器和少修一邊爐喉，節(jié)約修爐時(shí)間近一周，節(jié)約了材料和成本。

有芯工頻感應(yīng)爐的維護(hù)和修補(bǔ)方面的工作內(nèi)容，各單位根據(jù)本身的實(shí)踐，都有自己的經(jīng)驗(yàn)或教訓(xùn)，總結(jié)出提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的資料[19]。

5 結(jié)束語

有芯工頻感應(yīng)爐以其較大的容量，可調(diào)的金屬供應(yīng)量及優(yōu)良的節(jié)能性能，成為眾多大型企業(yè)的首選的保溫設(shè)備。近年來，隨著大功率感應(yīng)器的出現(xiàn)，有芯感應(yīng)爐開始作為熔煉設(shè)備生產(chǎn)使用。

有芯工頻感應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)，主要有爐體和感應(yīng)體兩大部分：爐體分為爐蓋和爐膛，爐蓋由鋼結(jié)構(gòu)和保溫材料與高鋁礬土澆注料復(fù)合筑成，無論熔煉任何金屬，爐蓋用耐火材料的情況都差不多；爐膛除了保溫材料外，接觸金屬液的耐火材料發(fā)展，經(jīng)歷了搗打料、干振料、傳統(tǒng)澆注料、低水分澆注料、超低水分超低水泥澆注料等。熔煉金屬不同，其爐襯耐火材料的材質(zhì)有些差別而使用壽命也不同，如化鐵爐用高鋁礬土及剛質(zhì)振搗料或澆注料，使用壽命在2～3 年；化銅爐用特級(jí)高鋁礬土加鋼纖維，磷酸鹽結(jié)合的搗打料或干振料，使用壽命在4～7 年；化鋅爐用高鋁礬土的搗打料或澆注料，使用壽命在4～8 年;化鋁爐由高鋁磚或加反潤濕劑的高鋁質(zhì)澆注料的內(nèi)襯，使用壽命在3～5 年。感應(yīng)體用耐火材料，主要是熔溝，化鐵爐用MgO-Al2O3質(zhì)干振料；其他有色金屬大都用高鋁礬土澆注料，使用壽命普遍在半年左右。為了提高壽命，降低生產(chǎn)成本，對(duì)爐襯，特別是熔溝進(jìn)行精心維護(hù)和修補(bǔ)。