中频炉的筑炉、补炉、炉衬烧结工艺

中频炉的筑炉、炉衬烧结使用操作及维修目录一概念1、感应加热、熔化的工作原理…………52、工频炉与中频炉的概念………………63、工频炉与中频炉的比较………………8二中频炉的安装、检测1、炉体安装…………………112、水系统安装………………113、液压系统安装……………114、电气安装…………………115、母线的布置………………12三中频炉炉衬的筑炉、烘炉1、筑炉前的检查……………132、筑炉………………………133、烘炉、炉衬烧结机理及三层结构………16四炉衬的损坏机理及预防1、过热………………………202、裂纹………………………213、剥落………………………224、侵蚀………………………235、炉瘤………………………256、浸润………………………257、其它延长炉衬使用寿命的措施…………25五炉衬的修补1、热补法……………………272、冷补法……………………28六中频炉的使用1、开炉前的准备及检查……………………282、开机操作…………………293、停机操作…………………294、冷启动……………………305、使用中的操作……………306、严格禁止的操作…………33七中频炉的日常维护和检修要点中频炉的日常维护检修要点（见“周期表”）……………34八事故处理1、停电………………………342、漏液………………………353、冷却水事故………………36九其它1、中频炉的熔化率与生产率………………362、冷却水泵供电……………373、冷却水……………………374、中频炉熔化比工频炉快的主要原因……375、中频炉比工频炉节能……………………386、冷却水塔…………………387、感应圈与磁轭间的绝缘材料……………388、关键元件的制造商（国外）……………389、熔化炉额定功率的配置…………………3810、保温中频炉最小功率配置………………3911、冷却水管接头卡篐材质要求……………3912、磁轭的作用………………3913、无碳胶管的作用…………4014、坩埚（炉衬）的作用与厚度……………4015、感应器及坩埚的高度……………………4116、影响熔化单耗指标的因素………………4217、关于“防电蚀管”………4418、感应炉冷却水的特点及对水质的要求………………44中频炉的筑炉、炉衬烧结、使用操作及维修一概述1、感应加热、熔化的工作原理（1）一个无芯感应炉，主要由线圈及放入其中熔化的金属炉料所构成，运行的基本原理是电磁感应。感应电炉中有一个感应线圈，当它通上交流电时即建立交变磁场。要加热的金属炉料放置于交变磁场中（见图1），由于电磁感应作用，金属炉料内产生电流，电流通过金属炉料电阻时使金属炉料发热。可见，感应电炉是应用电磁感应原理将电能传递给金属炉料，而电能交换为热能的方式属于电阻加热。Q=I2Rt(J)式中：Q－电流通过电阻产生的热量（J）I－电流（A）R－金属炉料等效电阻（Ω）t－通电时间（S）感应炉就是利用这个热量使金属炉料发热熔化。我们可以看出，要进行感应加热，必须满足两条件：用交流电；被加热物体必须是金属材料。由于注入线圈中的电流总是滞后于电压，熔炼时感应线圈的典型功率因数仅为0.1。因此，就要把电容同线圈并联连接以进行功率因数的补偿，因为电容电流总是超前于电压，因此选择正确的电容、线圈组合，功率因数可达到1.0，这就是使用补偿电容的原因（见图2）。2、工频炉与中频炉的概念工频炉工频感应电炉是直接利用城市电网交流电（频率为50HZ或60HZ）工作的。小容量电炉由380V网提供，大、中容量电炉由6KV以上高压电网供电。中频炉（1）概念中频感应电炉采用大电流半导体（如：IGBT、可控硅）构成变频器，将电网50HZ交流电经过变频器升为200HZ～10000HZ的中频电流，然后送至电炉的感应圈。中频电流产生的磁场具有更高的耦合效率，可以使更多的能量送到炉内被熔化的金属中，从而可以获得高效和快速的熔化。中频电源的工作功能为（见图3）：4交流（50HZ)→直流→交流（100HZ～10000HZ）→炉体线圈46 67153271532图3中频电源工作功能示意图1－三相交流输入3－滤波器5－逆变器7－感应线圈2－全波整流4－单相直流电6－单相交流电（2）常用的二种逆变电路a、并联电路（电流型逆变器，见图4）并联型逆变器一般具有一个产生可变直流电压的整流器，一个直流电抗器和一个全桥逆变部分，其高频输出同炉子线圈相连，线圈两端接有并联功率因数补偿电容。图4并联电路原理1－三相交流电3－整流器5－滤波电抗器7－补偿电容器I－电流2－输入端4－单相直流电6－逆变器8－炉子感应圈优点：电流I只在补偿电容和线圈间流动，因而效率较高。其结构严密，控制全面，运行可靠性高。缺点：低功率运行状态下其功率因数较低。b、串联电路（电压型逆变器，见图5）串联型逆变器一般具有一个固定直流输出电压的整流器和一组较大的直流电容，向逆变部分提供了一个低阻抗的电压源。现代串联电路使用一半桥逆变器，电源输出连接到同功率因数补偿电容相串联的炉子线圈上。图5串联电路原理1－三相交流电3－整流器5－滤波电容器7－补偿电容器I－电流2－输入端4－限流电抗器6－逆变器（串联）8－炉子感应圈主要优点是：（1）在所有功率水平下都有很好的功率因数。（2）采用不控整流，工作时整流可控硅全导通，所以高次谐波分量小，对电网影响小。（3）其启动成功率不论是冷炉还是热炉均为100％。主要缺点是电流I不仅流经补偿电容器和线圈，还流经SCR，使SCR长期在大电流下运行，影响寿命。中频炉与工频炉的比较虽然中频炉和工频炉均属感应电炉，但除了使用的电源频率不同以外，还有许多差异：中频炉升温快，熔化率高中频炉功率密度大，每吨容量炉料的功率比工频炉大50％～200％。工频：250KW/t，而中频500KW/t以上（高密度达到700～1000KW/t）适用性和灵活性中频炉在空炉、满炉情况下都能100％启动，并在很短时间内达到满功率。同时，中频炉可以倒空铁水，更换炉料方便，适应多种牌号的铁水的生产。由于没有存留铁液，调整铁水成分方便，不受限制，宜少批量、多品种材质生产方式。另外，中频炉投入熔化功率可以从5％～100％无级调节，铁水温度控制也精确。中频炉由电子控制，连续可调，可以恒定满功率输入。相同容量的中频炉占地面积比工频炉小（无庞大的电容空间，中频炉补偿电容少，可以安装在一个柜子内），一次投资可减少10％～15％。中频炉内铁水搅拌力与功率密度成正比，与频率平方根成正比，因而容易控制。既能充分搅拌，又不像工频炉那样激烈翻滚。由于工频炉的频率（50HZ）固定，但随功率的变化而变化，因此当功率提高时，搅拌力提高很大，能把浮在铁液上面的炉渣卷入铁液内，且铁水在翻滚中不断同空气中的O2接触而氧化，元素烧损严重（1小时烧损1％），使铁液纯度下降，影响产品质量。中频炉实际上也是变频炉，熔化过程频率在变化，会自动全过程跟踪。频率变化范围：下限为额定频率的50％，上限为额定频率的120％。附：铁水驼峰计算公式H=695×N×P÷ρ÷÷÷式中：H－铁水驼峰高度(mm)F－频率（HZ）A0－坩埚直径（英寸）N－线圈效率（0.838）L－线圈高度（英寸）W－炉料重量（磅）P－输入功率（KW）ρ－熔化金属密度（0.26磅/立方英寸）R－金属电阻率（200微欧姆/cm）(6)如果倒空铁水后加料，则炉料干湿程度不受限制。工频炉由于不能倒空铁水熔炼，因此熔化过程不能加湿料，否则会产生爆炸。(7)中频炉冶炼时间短，从冶金角度看，熔化金属液只存在一次过热，而不像工频炉那样多次、长时间过热，铁水内在质量好。(8)中频炉电效率比工频炉高中频炉在批量熔化作业前期，由于金属炉料电阻大，磁性固态冷料启动时的线圈电效率高达95％。在温度高于居里点（799℃）以上时，由于炉料间存在接触电阻，线圈电效率可高达90％左右。当金属炉料完全熔化时，此时线圈电效率为80％左右，与工频炉残液熔化法时的线圈电效率相同。可见中频炉的批料熔化法在整个作业周期内平均电效率可达88％，高于工频炉残液法熔化周期内的80％。（9）中频炉在节假日不生产时可以倒空铁水，不必像工频炉那样要做液态保温，故可以减少保温铁水用电耗，也不必派人值班。(10)中频炉炉衬的寿命比工频炉低，其原因是：1）通过把功率和频率的很好匹配，中频炉有效电磁场集中在炉衬的热表层而成功地提高了熔化效率，其炉料从外向里开始熔化，外部炉料与其接触的炉衬会很快过热(无芯工频炉则从里向外熔化炉料)，对炉衬不利。2）作为熔化炉的中频炉由于熔化率高，意味着炉衬长期处于高温铁水的浸蚀。炉料中的碳等元素在高温下会发生“坩埚反应”，使炉衬SiO2被还原成Si，形成炉渣，故炉衬逐渐被浸蚀变薄。SiO2+2C→Si+2CO↑（11）中频炉电源柜可控硅、电容器均应用水冷却，对水质要求高，而工频炉电器不必水冷却。（12）中频炉电耗比工频炉低由于中频炉电效率高，熔化率高，同样熔化相同炉料所需时间中频炉比工频炉短，熔化过程的热损失相对比较少，因而电耗低。（13）由于中频坩埚式感应电炉的功率密度较工频坩埚式感应电炉的高，在相同的熔化率要求下，其炉子容量小，相应的热损失也小。二中频炉的安装检测中频炉的安装要注意如下问题：1、炉体安装首先要在平的地基上安装炉架，然后安装倾炉油缸、炉体等。2、水冷系统的安装安装前应检查系统中的各种管道、软管以及相应的接头尺寸是否符合设计要求。开式水冷系统的进水管最好使用镀锌管，与中频炉配套的闭式水冷系统的所有水管应选用铜管或不锈钢管，备用水源及其他切换系统也应安装完毕。水冷系统安装完毕要进行耐压试验（试验水压为使用压力的1.5倍保持10min，所有焊缝及接头均无渗漏为合格。3、液压系统安装油泵站一般安装在有一定高度的基础上，便于维修时从油箱内排油。同时，即使发生严重漏炉事故也能保证油箱不受金属溶液的侵害（安装油管也应做此考虑）。液压系统安装完毕也应做耐压试验（1.5倍工作压力保持10min）。然后做倾炉试验。4、电气系统电气系统安装应注意如下问题：1）所有控制线两端均应有端子号。安装完毕后要认真检查并试验电气动作，使所有电气及其连接装置的工作准确无误。2）感应器通水前，检测感应器的绝缘电阻，并做耐压试验。感应器应能承受2Un+1000V(但不低于2000V)的绝缘耐压试验1min而无闪络和击穿现象（Un为感应器的额定电压）。在高压试验时，电压从1/2规定值开始，在10S内达到最大值。感应器中不同感应圈之间、感应圈与地之间以及感应圈与磁轭间的电阻要满足如下要求：额定电压在1000V以下，用1000V兆欧表，其绝缘电阻值不低于1MΩ；额定电压1000V以上者，用2500V兆欧表，其绝缘电阻值不低于1000Ω/V。若发现绝缘电阻值低应对感应器进行干燥处理（可借助放于炉内加热器或吹热风），但此时应注意防止对绝缘有害的局部过热。3)磁轭的每一个穿芯螺栓对硅钢片及对地面应有良好的绝缘，用1000V兆欧表测量，其绝缘电阻值不低于0.5MΩ。5、母线的布置1）尽可能缩短母线距离，例如补偿电容与炉体尽可能靠近；2）从改善冷却效果提高母线载流量角度出发，母线宜竖放，即母线宽的一面彼此相对（母线平放则允许负荷将降低8％左右）；3）邻近效应也会导致导体有效截面利用率的降低，单相多条并联母线宜采用交错组合，三相系统则以A、B、C、D交替排列，使导体电感减少。4)不同极性的母线间的距离在绝缘强度的允许下，要尽量靠近，因母线的感抗随着母线间的距离增大而增大。5）不应用铠装或有金属包皮的工频单芯电缆传输中频电流，可用两芯或四芯铠装或有金属包皮的电缆，但芯线必须载往返方向电流，同极性的芯线要对角布置（四芯电缆）。6）当母线电流大于1500A时，在其附近300mm范围内不应有钢铁构件。三中频炉衬的筑炉、烘炉1、筑炉前的检查1）检查电气、液压、水冷系统，作送电、倾炉、通水试验。2）检查感应器的绝缘情况。3）检查报警器。4）选择合适的坩埚坩埚模用δ＝6～10mm钢板卷焊而成。模体带一定锥度，采用连续焊接（避免通电时焊缝打火，造成电流不稳，甚至过流保护）。焊缝外面应打磨光滑，并消除氧化锈（以免渗入炉壁结渣影响炉衬寿命）。整个坩埚模外表面应光滑平整，特别是侧壁与底部相连圆弧处应选择较大为宜（通常取坩埚模内径的0.1倍为最大允许圆弧半径）。另外坩埚模表面应布满φ3.0mm的小孔供烘炉时排放水汽，孔距200mm。5）筑炉人员应穿戴干净的工作服，鞋子也要干净，戴帽；炉台周围干净无杂物，整个筑炉过程不得有杂物（特别是残铁）进入炉衬内。2、筑炉1）、铺设绝缘层、隔热层及报警电极a、炉壁自感应器至炉子中心顺序铺设耐火水泥（抹上δ＝8～10mm）→钢丝网（报警电极）→耐火水泥（δ＝8～10mm）→云母板（δ＝1.5mm）→石棉板（δ＝3～4mm）→石棉布（δ＝2mm）。铺设时用张紧圈顶紧，每层平整无皱折，竖缝搭接，横缝对接，相邻两层的接缝错开，不得有杂物混入。不锈钢丝网上部与引出线连接（第二电极），接入报警线路，抹第一层耐火水泥时予留引出孔。2）炉底铺设石棉板（δ＝3～4mm）。不锈钢丝穿过石棉板后应分布于以炉子中心为圆心称为第一电极，应与炉内金属液有良好的接触。引出线从底部穿出，接入报警系统。安装不锈钢丝网作第二电极的方式用于“接触式”漏炉报警装置，在第一、二电极间加上低压直流电。正常情况下，炉衬材料和隔热石棉板都有很大的绝缘电阻（硅砂打结的炉衬，绝缘电阻在5～10KΩ左右，电流很小，30V直流电压时约10mA以下，而且也较稳定）。当金属液渗漏进炉衬中并接触第二电极时，造成第一、二电极短路，此时电流突然增加，当达到报警设定值（在30V时约70～80μA）报警装置发出信号并切断电源。此种接触式漏炉报警装置早期用于坩埚式感应电炉上，由于在炉衬中安装第二电极，给筑炉工作带来麻烦，有时还会因为干扰电动势而引起误动作，故使用受限制。目前另一种报警装置为“地漏监视装置”，不需要在炉衬材料内安装上述第二电极（但底电极仍需要），直流低压电加在感应圈电源线与地之间。炉衬正常时电阻很大，电流很小。如果发生炉衬低电阻现象（如炉衬变薄，金属液渗漏都会造成炉衬低电阻），这时电流表的读数很大，装置的跳闸继电器动作并发生报警信号。3）筑炉底a、若有炉底打结机，则用炉底打结机打结。手工打结用风动平锤，分两次打结，打实四遍以上。打结后其体积密度达到2.3Kg/cm3。在第二次加料前拆除下部张紧圈，刮平炉底表面料层，用平板和水平仪沿各个方向检查，保证炉底底料水平。b、每次投料后，首先用钢叉插一遍，除去炉衬材料中的气体，再将炉料刮平，然后从中央开始捣固，逐渐向外缘扩展。c、再次投料前，用钢叉将捣固的炉衬划一遍，防止炉衬分层。d、最后一次捣固后要保证炉底厚度比实际厚度突出50mm以上，再刮出多余的炉料，并用水平尺找平，注意找好中心，炉底以外的部分不要刮出，否则安放坩埚钢模后处理打结好炉底较困难，容易产生分层。4)坩埚模的放置（清除外表面铁锈及污物）放中后，四周用固定尺寸的木块固定，测量坩埚模与铺设的石棉板间距离，以保证炉衬侧壁尺寸均匀。各方向误差控制在±5mm之间，保证模子对中。5）捣固斜坡部位斜坡部位是关键部位之一，因为该部位机械冲刷厉害，侵蚀严重（俗称“大象脚”现象），也是捣固最困难的地方，是整个炉衬最薄弱的环节，必须保证打结质量。a、首先用钢叉将炉底面拉毛，划松，以防止分层。b、确定没有异物掉入后，开始加料。每加入一遍料要用钢叉叉一遍（手工除气），然后再捣固。捣固时尽量贴近坩埚模，以免损坏感应圈内壁的云母绝缘片。检查确认没有异物掉入后，再加料，重复上述过程。6）侧壁部位的捣固捣固方法同上。但炉口应留尺寸，因为炉衬再烧结时，体积会膨胀。同时整体炉壁打结完后，刮去坩埚模的多余部分。注：如果使用电动筑炉机，可采用整体筑炉壁的方法：坩埚模安放好后从四周加入筑炉材料，一次加满。开动坩埚模内底层、第二层振动器15～20min，然后关掉第一层，开第三层，振动15～20min，然后关掉第二、三层，再开第四层，振动15～20min（每次振击时间的确定以料面停止下降为准）。再次振击前，从四周补料至平炉口。7）筑制铁流槽用耐火砖水玻璃石英砂和筑炉用石英砂筑制流铁槽。炉衬本体与流铁槽结合处不得有间隙和孔洞。3、烘炉、炉衬烧结机理及三层结构(1)炉衬烧结过程机理及结构1）机理a、当炉衬被加热到573℃时，炉衬中的的β-石英快速转化成α-石英，体积膨胀0.82b、温度继续上升到1200～1400℃经半安定方适应转化为α-鳞石英，体积膨胀16c、当炉衬温度继续升高到1470℃，α-鳞石英转化为α在烧结过程中，由于晶型的转变，硅质干振炉衬发生急剧变化，它把捣结的炉衬变得更加致密。由于石英的慢变化过程是不可逆转的，这就使获得烧结良好的炉衬的膨胀和收缩变得比较稳定。含有较多α-方石英的烧结层具有较长的使用寿命。2）炉衬的三层结构及影响三层结构的炉衬：烧结层、半烧结层、缓冲层（松散层）。各层初始厚度各占炉衬厚度的1/3，界线清晰。烧结层表面光滑呈釉面状，截面内无明显粗大裂纹，挂渣少。缓冲层作用：万一铁水钻过烧结层和半烧结层时能在此停住。a、炉衬材料具有高的SiO2含量和低的Fe2O3含量的优质石英精细晶型的硅砂，沉积岩型为最佳。b、具有科学的配比颗粒等级，以达到理想的捣实密度（2.1g/cm3以上）。最大的粒度6～7mm。c、尽可能选用硼酐做粘结剂，以缩短烘炉时间。硼酸在301℃时被分解为水和硼酐，采用硼酐的用量为硼酸的58％左右，且升温速度快50％d、选择合适的保温层厚度，可有效控制烧结层厚度，调节炉衬的热损失；过厚的保温层虽可以降低热损失，但却明显提高了保温层与炉衬接口的温度，其结果是降低了炉衬内的温度梯度，使合理的分层结构受影响。（2）烘炉过程的控制新炉炉衬筑完后应尽快烘炉，不宜长期搁置。a、送电烘炉前，首先应检查炉子电气、水冷系统、液压系统等各个方面是否正常，确认没有异常情况后方能进入烘炉程序。b、送电前，通过炉盖观察孔设置热电偶。为防止加料时砸坏热电偶，可采取保护措施（将热电偶置于钢管内并焊在钢制坩埚模内壁）。同时热电偶容易伸入底部，此时冷却水压调整为0.05～0.08Mpa。c、严格按照烘炉曲线烘炉烧结，通过调节电压严格控制中频炉的输入功率以控制升温。严格控制烘炉过程，升温速度极为重要。只有严格控制升温速度，使石英在几个温度区范围内，有充分时间完成所需的晶型转变，是获取理想烧结层的必要条件。烧结过程中，最高电压不能超过额定电压的70％～80％。同时严格控制冷却水的流量，在炉温升高过程中逐渐增大冷却水流量（炉子温度达到600℃时，水压调整为0.18～0.2Mpad、烘炉温度达到1100℃时应装入清洁无锈的生铁块（也有的在烘炉前先将炉料加入钢坩埚内），e、铁液温度达到1550℃f、在1350℃g、烘炉加入的炉料选用由于不使用起熔块，因此大块生铁和不规则的回炉料使负荷变动增大而妨碍频率的变换（此外并联变频电炉在处于高负荷时产生频率变换错乱；由于存在“坩埚反应”（在金属液中：SiO2+2C→Si+2CO↑）而烘炉时炉衬未烧结好，铁水易浸入与炉衬发生上述反应，对炉衬不利。基于上述二个原因，烘炉时最好选用小块回炉料，而不采用生铁（生铁含碳量高），同时要填堆密实（可在层间用铁屑填补空隙）。当然还要轻放（连续逐次加入）。h、烘炉记录：从开始送电至首次出铁水，每15min记录炉内温度1次，水压1次。i、新炉稳定后，三天内每次出铁水量不超过1/3.半个月内严格控制炉温，不得超过熔炼工艺所要求的铁水温度；无生产任务的班次，应把4/5的铁水保温在1350℃J、烘炉完成后倾炉让铁水滞留在出铁槽上5～8min，便于铁流槽初次烧结。四、炉衬的损坏机理及预防炉衬的好坏直接影响炉衬寿命，也与生产密切相关。中频炉炉衬损坏机理主要有过热、裂纹、剥落、侵蚀、结瘤或浸润等因素。过热过热的原因主要有：1)不合理的加料引起炉料搭桥；2)捣筑时炉衬截面遗留金属物料；3)炉温失控引起溶池超温；具体分析如下：a、冷炉料堆积在溶池表面时（特别是浇冒口料），易形成搭桥。如搭桥炉料仍处于固态而继续送入较大功率的电时，则可以使溶池底部的金属液出现过热现象。b、当炉衬开始烧结时，遗留在炉衬材料中的金属物件大量吸收功率并使局部过热，炉衬被迅速熔化并被侵蚀掉），形成空穴。c、硅质干料的熔点温度为1704℃，炉温失控在短时间内会超过该温度，从而引起过热而烧熔(最好高温不超1540作业：（周日）不生产的班次铁水保温1300～1350℃，浇注前送高裂纹金属翅浸透进炉衬截面而会引起炉衬损坏。金属翅是由于炉衬出现裂纹渗进金属液所致，裂纹有三种：1）横面裂纹由于筑炉时炉衬材料分层，或由于炉子结构上的原因使炉衬松动所致。分层：振动捣实时，最小颗粒（特别是粉状料），集中表面形成薄薄的粉层，强度很低。再次加料时没有耙松，则上层捣实后即形成分层。筑炉过程为了防止分层，每层加料前要把表面耙松，（20mm左右）。在筑炉时每层炉料的加入厚度要根据筑炉方法和使用的筑炉工具的不同而调整（使用电动筑炉工具时每层加料厚度以60～80mm为宜）。大型炉子的底部和侧壁下部的炉衬材料的加入（加料厚度大于500mm时）要求用漏斗加入，以防止炉衬材料掉落过程中产生颗粒偏析现象。引起横向裂纹的另一种可能的原因是炉子冷却时靠近出铁口的炉衬被粘附挂住，炉衬冷却而收缩时，产生裂纹。抬炉：保温铁水过低，造成上部铁水冷凝，再用大功率投入时，下部铁水（温度快升）将上部冷却料向上抬，从而带动炉料横向裂纹。预先砌筑出铁口时，使它的内外轮廓与上部炉圈耐火材料的轮廓相同，便于炉衬冷却收缩时能自由滑落，不被挂住。2）垂直裂纹（纵向裂纹）当炉衬经受了急剧的冷却循环冲击后冷却下来时，整个炉衬上会出现径向弥散状的较大的纵向裂纹（即垂直裂纹）。在以后的升温、熔炼过程中，熔融金属液会通过未能弥合的裂纹渗进热面，并在截面内冻结，形成金属翅。减少冷热循环冲击程度，选择合理的炉衬冷却和加热程序（旧炉衬从预热后再加料熔化应有一个合适的升温曲线），炉子容量为4～15吨时，加热速度不超150℃/h，大于15t则不超过100℃/h。3）随机裂纹由于脱模时引起炉衬材料损伤或坩埚模下部倾斜锥度不合理及存在锐角所致。剥落剥落现象是烧结层炉衬材料突然从炉壁上破裂并掉落下来的现象。引起原因主要是筑炉或烧结不当所致，但有时也会随冷热循环不当或机械应力的产生所致。1）因水蒸气引起的炉衬剥落现象往往发生在水量过多的炉衬材料中。当这种炉衬被加热过快时，炉衬内部急剧产生水蒸汽会因无处排放而增压，最后冲破烧结层表面引起炉衬剥落。此外线圈涂料或用浇注料做成的上部线圈养护处理及烘烤不当时，也会因产生水蒸汽进入炉衬，导致炉衬热面爆裂剥落。炉衬的炸裂剥落在炉子冷却系统渗漏的特殊情况下也会产生，通常这一现象多出现在炉衬烧结阶段。由于炉衬材料含水量过多（应控制在0.5％以下），烘炉时炉衬升温速度过快（采用硼酸做结合剂时的推荐升温速度为100℃/h，而采用硼酐做结合剂的材料推荐升温速度为150℃此外，干式炉衬材料（仍有3％的水份）的水份排除不干净会在炉衬中形成气泡。2）因机械损伤引起的炉衬剥落，通常是因为加入大块料冲击炉壁所致。在炉衬烧结不久烧结层不厚的情况下，尤其易发生此种现象。3）因不同膨胀率所致炉衬剥落发生在炉衬热面被铁水严重浸润的场合。在交替变换的冷热循环中，被铁水严重浸润的热面炉衬截面膨胀率大，于是引起被铁水浸润和未被铁水浸润热面炉料交界处分离。4）当炉衬过于严重挤压状态时，会产生挤压而引起的炉衬剥落，这种现象常发生在炉底。当炉衬捣筑不平整或呈轻微中凹状态时，炉底耐火材料的膨胀使炉底耐火材料中的压缩应力积聚，最后导致炉衬材料的翅裂或剥落。5）尽管硅质干捣材料具有良好的耐热冲击的能力和裂纹弥合能力，但急剧的温度变化仍会引起炉衬内应力的发展，最后导致炉衬剥落，必须避免。熔化过程采用残液熔化方式能减轻炉衬受急剧的冷热循环损害程度，对防止炉衬剥落有利（三班作业制度比一、二班要好）。侵蚀1）加入的生铁炉料中的碳或合金添加剂及脱S剂中氧化铁或Zn、Mg、Cu等残余量元素与炉衬中的SiO2在高温下发生所谓“坩埚反应”，使SiO2被还原成Si，形成炉渣，使炉衬逐渐被侵蚀、变薄。炉衬烧结初期，如果加入的炉料的含C量较大或含有较多的铁锈等其他有害物质，它们易与尚未烧结的炉衬材料发生化学反应，加快炉衬侵蚀。酸性的硅质炉衬易受碱性的富FeO炉渣的侵蚀，熔炼过程中的炉渣，尤其是含氧化铁的炉渣，对炉衬的侵蚀严重。减少形成这种炉渣的来源及降低它的流动性，是减少炉衬被侵蚀的途径。a、锈蚀的废钢：FeO反应生成低熔点的铁橄榄石。b、残留的炉渣凝聚剂（SO2A12O2CaOMgOK2ONaCO）c、被氧化的合金元素（MnO）与炉衬反应生成低熔点，对液面线侵蚀尤为严重。d、不洁浇冒口回炉料（SiO2A12O3Na2O）与e、Fe-Mn氧化物（FeO－MnO）能在低温下与炉衬迅速反应。避免加入含Mn废钢。f、富MgO炉渣（MgO）与炉衬反应形成“象脚”侵蚀现象。控制球铁浇冒口回炉料总量，避免过热。g、锌（Zn）与炉衬反应有侵蚀和浸润现象并对炉衬烧结有影响。避免加入含Zn废钢。h、因机械损伤引起的炉衬侵蚀主要发生在采用机械化加料作业的炉子中。由于加料时炉料总会撞击炉子炉衬的某一部位，逐渐将该部位的炉衬磨损变薄。工频或较低频率感应炉中的强烈的铁液搅拌作用也会引起炉衬壁的侵蚀加剧，尤其在坩埚上部的金属液驼峰部位及坩埚底部侧壁部位（俗称“象脚炉底”，采用上下感应线圈时发生）侵蚀更为严重。炉瘤与炉衬材料呈惰性的金属氧化物沉淀或粘附在炉衬热面上，使炉衬逐渐增厚形成所谓炉瘤。在加入的炉料中如含较多残留型砂的铸件浇冒口或回炉料时会出现此种现象。严重的结瘤会使炉衬变厚，导致炉子功率降低，缩短寿命。浸润1）金属或金属氧化物渗透进炉衬热面（烧结层）达一定程度时，即出现浸润现象。原因是炉料筑捣密度过低或烧结层尚未形成之前受到融溶金属液的侵蚀。2）炉衬受到非金属物浸润的原因是溶渣对捣筑密度较低炉衬的化学冲蚀。受到非金属浸润的炉衬截面看起来像海绵状。受浸润的炉衬寿命将缩短，并将影响炉衬的整个化学、力学和热态性能。其它延长炉衬使用寿命的措施延长炉衬使用寿命，除了上述各损坏机理中提到的以外，还可采取下列措施：1）根据铁液的浇注温度和性质选用相应的炉衬材料。2）炉衬应被捣筑到2.3g/cm3以上的密度，筑炉时严禁吸烟及夹带杂物进入作业现场。3）筑炉前，线圈涂料及上部浇注砌块应予先烘干，应检验线圈漏电流量是否在允许的范围以下。4）检查坩埚钢模尺寸的正确性，锥形部位是否存在锐角，必要时应予整体打磨。模在炉子中的定位是否正确。5）原则上筑炉后应立即开始烘烤烧结，切忌放置长时间。6）炉衬尚未烧结好，铁液尚在熔化时，尽量避免无谓的倾动炉体，以防损伤炉衬。烧结好的炉子最好连续运行，以便使炉衬烧结层形成足够的厚度和机械强度。7）尽量及时清除炉渣尤其高温过热先除一次（时间在提升铁水温度到浇注温度之前）。8）保持较高的待用金属液面，使炉型的侵蚀均匀，浇注前时段低温（1300－1350℃）保温，缩短炉衬处于9）炉子应尽可能三班连续作业，避免炉衬经常经受冷热冲击。三班作业制度较一、二班作业制度增加0～25％炉衬寿命。10）炉子停止使用应盖好炉盖，减少冷却水量，让炉衬缓慢冷却，避免对炉衬过度的冷热冲击。11）炉内铁液量少时，应避免使用高功率作业。12）新炉衬出铁水应少出勤加料，而先出1～2包铁水后加料熔化，再逐渐增加出铁水量，不能一次出空。熔化出铁水后，最好先使满炉铁水泡浸炉衬一个班才用。13）尽可能清除回炉料表面粘结的型砂等杂物，减少锈蚀严重炉料的加入比例，（国外资料:锈蚀严重炉料加入比例为30％时，炉衬寿命将降低75％）。14）尽可能在许可范围内降低出炉浇注温度。每降低10℃15）缩短炉衬在高温下保温时间。16）炉料预热时，预热温度应低于600℃17）炉料中尽量避免加入A1、Mn、Zn、Mg等渗入物，因为它们会严重影响炉衬寿命。18）避免炉料搭棚过热，加料要合理。五、炉衬的修补1、热补法常用于炉口。将松动的石英砂铲除掉，清理干净后，将高度和直径合适的钢圈放在碗口状的坡度上填上石英砂捣实，送低压3～4小时，然后送高压化料。2、冷补法当炉子冷却后修补。冷补包括局部修补和剥皮修补两种。1）局部修补：指炉衬的任意一个部位的修补。其方法是将修补部位的氧化层铲除掉，然后放上合适的钢埚模填上石英砂捣实后即可。烘炉时按旧炉烘炉曲线工艺执行即可。2）剥皮修补:主要是整个炉衬变薄达不到工艺要求的标准时采用。其方法是将炉衬里面的氧化层全部铲除剥平，底部放石英砂捣固后再将焊好的整体炉胆放入炉腔，然后分批放入拌好的石英砂，分批量捣固筑紧，完毕后按新炉烘炉曲线执行。3）底部修补：在底部“象脚”部位，将原烧结层用浇冒口划破（不必全部铲除），放一钢锅（高度视损坏程度而定）加料捣实即可。六、中频炉熔炼的使用1、开炉前的准备和检查1）水表压指示是否正常，以确定冷却水压；2）检查冷却水箱，管路是否堵塞；3）检查可控硅管、电容器、滤波电抗器及水冷电缆的冷却水管接头是否腐蚀或漏水；4）检查进水水温是否达到要求；5）感应圈外侧表面、闸门、底部是否有附着物（如导电尘屑、残铁等）。如果有应用压缩空气吹净；6）炉衬内壁炉衬与出铁口交界处有无裂纹，裂纹3mm以上要填入炉衬材料修补，底部及渣线部位炉衬有无局部蚀损、变薄；7）检查主回路各铜排导线接头是否有因接触不良而引起的发热变色现象，若有应拧紧螺钉；8）检查柜内控制仪表指示面版上的仪表指示是否正常；9）检查漏炉报警装置是否正常，指示电流是否在确定值以内；10）试运行油泵，检查液压系统油位、压力、漏泄、倾炉和炉盖油缸动作是否平稳、正常、灵活；11）炉底坑是否有杂物(磁性物质)，不清除会发热；12）出铁水炉坑内是否有水或潮湿，若有应消除、干燥；2、开机操作1）合上进线低压开关框开关，观察三相进线电压、电流表指示是否正常，将调功电位器调至最小值；2）按控制电源接通钮，经过2～3秒后按“主电路接通钮”，再按“逆变启动钮”，中频电源开始工作，此时直流电压表、电流表，中频频率表、功率表均有指示；3）启动成功后，慢调功率旋钮至所需功率位置，输入功率；如果中频没有建立（即启动失效）,则按“逆变停止”钮使之复位，再重新按“逆变启动”即可。3、停机操作1）停机时，先将调功功率钮旋至较小位置，再按“逆变停止”钮。2）若需较长时间停机，则先按“逆变停止”，再按主电流断开钮，最后按“控制电源断开”钮。（上述步骤不能倒置操作！）此时，可以关闭中频电源、电热电容的内循环冷却水（指停止该系统循环水泵运行），而炉体的内外循环系统则应待炉衬表面温度降低至100℃以下时（一般应经过72小时），才能停泵、停水运行。3）冬季停止冷却水，必须考虑管道内水结冰会将水管冻裂问题（可以采用保温、放干水、加水乙二醇等方法）。冷启动冷启动过程需要给炉衬材料足够的时间来发生可逆膨胀，在任何熔融金属液接触炉衬之前密封由于冷热冲击而产生的裂纹。冷启动过程需使用3～4把K型热电偶检测温度，热电偶需要紧贴炉壁或炉底放置。对中频炉来说，有效线圈中部热电偶温度为控制温度。另也可在炉底部位加煤气燃烧来帮助减少炉子上部与整个炉衬的温差。例如5吨炉冷启动时间：2h之内将炉内的固体料加热到1100℃（加热速度：4t～15t炉不超过150℃/h，大于15t炉则不超过100℃/h）开始用低功率送电，逐渐升高功率（至满功率的20%～30%得15min）后，使炉衬冷却时出现的细小裂纹弥合，最后才送满功率）。使用中的操作（1）随时观察内外循环水系统上冷却水（温度、水压、流量）情况。若发现某支路水流量小、渗漏、堵塞，或温度过高则应降低功率运行，或停机处理；若发现炉体冷却系统停电或故障停泵，使炉体冷却水断停，则应立即停止熔化并；a、借助备用电源启动水泵；b、或启动应急柴油发电机供电启动应急循环冷却系统；c、或打开自来水（或应急水箱）直接进入冷却（同时打开排水口），将经过炉体冷却后的水直接排放；d、短时间处理不了，水循环一时难以恢复，则应将炉内铁水倒空，避免因铁水长时间降温而变成铁块，难以从炉内取出；（2）随时观察中频炉电源柜门上的各种指示仪表，及时调整中频功率的输入，以获最佳熔化效果，避免长时间低功率运行。（3）密切注意泄露电流指示表的电流指示值，以掌握炉衬厚度的变化，当指示针到达警界值时应停炉重筑。（4）正常运行时若突然出现保护指示，应先将功率旋钮调至最小值位置，并立即按“逆变停止”，查明原因，排除后再启动。（5）若出现紧急或异常情况，如不正常的响声、气味、冒烟、打火或输出电压急剧下降，输出电流急剧升高，且中频频率较正常运行时升高，漏电流（炉衬报警）值波动大，可能是炉衬变薄，渗漏铁液，感应圈闸门打弧短路，应立即按“逆变停止”钮停机，及时处理，以防止事故扩大。（6）加料、扒渣时应先调低功率，倾炉出铁液时须将变频电源置于“逆变停止”位置。（7）热炉衬冷料熔化时，开始装料只能装到坩埚高度的50％，待电流下降至能使电压升高到额定值时，再继续往坩埚内加料。（这是因为冷炉料电阻系数小，电流较大，调节电压受电流限制而影响功率输入）。（8）生产过程中，不允许一次性装料过满甚至超出炉口，因为感应圈上端面以上炉料磁场弱，主要靠下面铁液传递热量加热，故熔化速度慢。同时还由于不能盖炉，大量热能通过炉口散发，降低生产率。另外感应圈上端的坩埚及与炉咀结合部炉衬不易夯实，烘炉不完善，烧结不好，但其受的机械振动应力最大，故此段易发生漏炉。因此，坩埚内溶液面应控制在与感应圈上端面齐平。（9）虽然中频炉铁水可以倒空，对熔炼不同材质有好处。但是如果不更换材质则还是在炉内留有残液为好。这是因为由于炉内有铁液，使加入的炉料容易连成许多大块，单块炉料之间会起弧搭桥焊在一起，形成一大块，因而提高熔化率。单块小炉料之间起弧搭桥的速度取决于频率。频率低，搭焊速度低（工频炉必须留残液熔化的原因）。如果不倒空，炉子底部留有小部分铁液，可以使用较低频率的不利之处就能被轻易克服（中频炉频率相对来说还不是很高）。另外残液在通电初期由于负荷变化小，一开始就可以投入高电力，至少可以缩短金属炉料熔化时间。（10）加料时应避免铁水最高面超出80％容量的界限，不使加料时铁水溢出炉口发生事故。（11）加料应先加小块炉料再加大块炉料。（12）经常观察炉内熔化情况，炉料尚未完全熔化之前应及时补加料，发现搭棚应及时处理，避免棚下因铁水温度急剧上升，超过炉料熔点（石英砂1704℃）而发生穿炉。（13）铁水熔化后应及时扒渣和测温，达到出炉温度应及时出炉。（14）正常情况下，坩埚壁为原来炉衬1/3厚度时应拆炉重筑。（15）每周应倒空铁水测量一次炉衬尺寸及观察其表面情况，及时掌握炉衬实际情况，发现问题及时处理。（16）增C剂最好在金属炉料加入的过程中一点点地加入。加入过早，则会附着炉底，并不易溶入铁液中去。加入过迟则会延长熔化和升温时间，不仅会导致成分调整的延迟，还有可能造成过度高温。硅铁的添加（增Si），对搅拌力较弱的中频炉，因铁液中含Si量高会使增C性不好，因此Si铁迟些加入为好，但会造成炉内铁液成分分析和调整的延迟。（17）起熔时炉内留液态金属液有助于提高部分电炉的电效率，提高起熔阶段的功率因数。但这些铁水可能因在炉内长时间处于过热状态而危害金属质量，故残留金属液占炉容15％为宜。过少铁水过热状态加剧，过多则降低铁水的有效使用，也提高单位能耗。（18）炉料厚度以200～300mm为宜。厚度越大熔化越慢。6、严格禁止的操作1）将潮湿的炉料、溶剂加入炉膛内（除非空炉加料时加在上面）；2）发现炉衬有严重损害，仍然继续熔炼；3）对炉衬进行猛烈的机械冲击；4）在没有冷却水的情况下运行；5）金属溶液或炉体结构在不接地的情况下运行；6）在没有正常的电气安全联锁保护的情况下运行；7）在电炉通电的情况下，进行装料、捣打固体炉料、取样、添加大批合金、测温、扒渣等。如确有必要在通电情况下进行上述作业，应采用适当安全措施，如穿绝缘鞋或戴石棉手套，并调低功率。8）切屑料应尽量放在出液后的残留金属液上，一次投入量为电炉容量的1/10以下，而且必须均匀投入。9）不要加入管状或中空的炉料，这是由于其中空气急剧膨胀，可能会引起爆炸。10)炉坑不得有水和潮湿。七、中频炉的日常维护和检修要点：中频炉的日常维护和检修要点见”周期表”。八、事故处理当突然发生事故时，要沉着、冷静、正确的处理，以便使事故不扩大，减少影响范围。1、停电由于供电网络的过电流、接地等事故或感应炉本身事故引起中频炉停电。当控制回路与主回路接于同一电源时，则控制回路水泵也停止工作。感应线圈内停水超过3min～5min，会导致线圈绝缘损坏，酿成事故。为此在设计时要事先采取几个措施：1）城市（自来水）供水；2）高位水箱水；3）汽油发动机驱动水泵的水或蓄电池供电的直流电动机驱动水泵的水；4）供水泵的电源应有二套线路（其中应有一套比较稳定线路）。在开式冷却水循环系统内，常用前二种备用水源，在封闭式冷却循环系统内，常用第三种备用水源。但不论何种循环方式第四种一定要做。5）由于停电，此时感应圈供电也停止，因此此时感应圈内通水量仅需正常供电时供水量的20％～30％即可，采用高位水箱容量应按停电时电炉10h以上的用水量来考虑。6）停电时间1h以内，可用木炭盖住金属液面，防止散热，等待继续通电。一般来说不必用其他措施，金属液温度下降有限。7）停电时间1h以上时，对小容量电炉金属液有可能发生凝固。金属液凝固在坩埚内，将使炉衬收缩受限制阻碍，并因此在炉衬中形成裂纹，因此要尽量避免金属液在坩埚内凝固。最好在金属液尚有流动性时，将油泵的电源切换到备用电源，或用手动备用泵将金属液倒出。→设计应考虑有存放铁水的地坑，高炉台则直接将炉坑做成格状，低炉台则由于炉坑要存炉渣，应在地面另做存铁坑，但有可能还是要利用原炉坑，因不必将铁水再倒运。8）冷炉料开始起熔期间发生停电，炉料还没有完全熔化，故不必倾炉倒出，可让其保持原状，但需继续通水，等待通电时再起熔。2、漏液漏液事故容易造成设备损坏，甚至危及人身，因此平时要尽量做好电炉的维护与保养工作，以免发生漏炉事故。1）当报警装置的警铃响时，立即切断电源，巡视炉体周围，检查金属溶液有否漏出。若有漏出，立即倾炉把金属液倒空。如没有漏出，则按漏炉报警检查程序进行检查和处理。如果确认金属溶液从炉衬中漏出而碰到电极引起报警，则要把金属液倒空，修补炉衬或重筑炉衬。2）漏炉是由于炉衬的破坏造成的。炉衬的厚度越薄，电效率越高，熔化速度越快。但当炉衬厚度经磨损小于原厚度1/3时，这时在整个炉衬厚度中几乎都是坚硬的烧结层和过渡层，没有松散层，炉衬稍受急冷急热就会产生细小裂缝。该裂缝就能将整个炉衬内部裂透，容易使金属液漏出。3）不合理的筑炉、烘炉、烧结的方法，或选用炉衬材料不当，在熔化的头几炉就会产生漏炉。3、冷却水事故1）冷却水温度高一般由于下列原因产生：a、感应器冷却水管有异物堵塞，水的流量减少。这时需要停电，用压缩空气吹水管来去除异物（停泵时间不要超过3min）。b、线圈冷却水水道有水垢。根据冷却水质情况，必须每隔1～2年把线圈水道用盐酸酸洗一次，每隔半年取下软管检查水垢情况。如在水道上有明显的水垢堵塞，需要提前进行酸洗。2）感应器水管突然漏水。漏水原因多是感应器对磁轭或周围固定支架绝缘击穿所形成。当发现此事故时立即停电，加强击穿处的绝缘处理，并用环氧树脂或其它绝缘胶类等把漏水处表面封住，降低电压使用。把该炉炉料化空，倒空铁水后再进行炉子修理。若线圈水道大面积被击穿，无法用环氧树脂等临时封衬漏水缺口，只得停炉，倒空金属液并进行修理。另附：炉体转座与炉架支座的固定螺栓，需要每周检查一次（紧固）。因该处螺栓受倾炉和落炉时的周期性拉伸应力和剪切应力，容易疲劳断裂或松动加速断裂。除了平时紧固维护外，螺栓应选用高强度材质制作，并且1年更换1次。九、其它1、中频炉的熔化率与生产率1）熔化率熔化率是炉子的理论熔化率，它不考虑熔化过程的辅助时间（如调成分、浇注等），纯粹是检验炉子的熔化能力（在热炉情况下，用干净碎炉料从加料到熔化铁水达1450℃2）生产率生产率（或工艺熔化率）是炉子生产中所能得到的实际熔化能力，也就是设计所需要达到的生产率（满足造型所需小时铁水量）。不同配置的中频炉。有如下计算公式：a、1电+1炉（即单供电）：工艺熔化率＝（0.6～0.7）×理论熔化率b、1电+2炉（即双供电）：工艺熔化率＝0.9×理论熔化率2、冷却水泵供电：必须有两路不同的供电回路供电。3、冷却水冷却水的作用：a、感应圈自身电阻引起的发热（约占电炉额定功率20％～30％）及金属炉料连续向感应圈传递热量，需水带走；b、使导电体的工作温度和电阻率降低→减少电耗。(铜的电阻温度系数为0.004/℃，其工作温度每降低10℃，电阻减少4％，即电耗降4％)；（1）冷却水一般流速应小于4m/s,炉体出水水温应小于80℃，否则金属微粒子从管壁脱落进入水中。在交变磁场中金属微粒撞击管壁，加剧脱落现象，在某些部位形成阻滞，也降低冷却水电阻率；（2）冷却水出水温度不应低于冷却元件表面周围介质的温度，以免冷却元件表面（如感应圈等）结露，破坏绝缘。（但炉体出水温度不得高于79℃，电气冷却水出水温度不应高于49℃）；4、中频炉熔化比工频炉快的主要原因（1）高功率密度熔化（每吨铁水投入功率为工频炉2倍以上）；（2）熔化一开始就可以全功率投入（工频不能）；（3）熔化过程从炉料表面向中心熔化（工频炉则从里向外熔化）；（4）批量炉料熔化平均效率中频炉88％，工频炉80％。5、中频炉比工频炉节能由于中频炉将炉料熔化为熔液的时间比工频短，意味着熔化过程热量耗损总热量小（热量损失包括：炉体传热、热量辐射、冷却水带走热量）。另外中频炉平均熔化效率比工频高（中频炉88％、工频炉80％）。6、冷却水塔（1）冷却水塔应能耐60℃的高温；（2）有20℃左右的温降能力；（3）尽量保持循环水清洁。7、感应器与磁轭之间绝缘材料该处绝缘材料不得采用橡胶石棉板。由于橡胶石棉板容易吸水，当烘炉时石英砂炉料产生大量结晶水被吸收，造成感应器同磁轭间绝缘不佳，产生短路放炮现象。8、关键电气元件的制造商（国外）可控硅：英国西码公司Westcode电容器：美国GE公司滤波电抗器：美国通用公司9、熔炼炉额定功率的配置（铁和钢）炉子容量（t）：12345功率范围（KW）500～7501000～15001500～20001750～25002500～3000（t）68101215(KW)3000～40004000～50005000～70006000～80008000～1000010、保温中频炉最小功率配置炉子容量（t）:3/45/6810121520最小保温功率（KW）：4006007501000125015002000注：保温炉的功率水平是根据能够烧结炉衬所需要的最小功率而决定的，并非指铁水保温功率。例：冲天炉10t/h,中频保温（一电两炉体双供电）10t/1500KW,升温速率：7～8℃/min。功率配用高，则升温铁水能力强（快），也有利于调成分。另：6t铁水保温功率为182KW，10t铁水需200KW（此功率仅考虑冷却水带走的热量补偿，理论状态的计算法）。11、冷却水管接头卡筛材质要求要求不锈钢制作的卡筛，其纯度要高（一般为进口货）。这是因为可控硅和大截面母排连接处磁场大，温度高，若使用的水冷软管耐热性差会软化，不锈钢卡筛材质差则由于磁感应发热，也使该处接头水管软化，原来紧固的接头就会发生松动漏水。12、磁轭的作用（1）辅助导磁，加强感应圈对炉料的功率传递和两者间的电磁感应。约束感应圈的漏磁向外扩散，减少炉架等金属构件的发热，即做为一个磁屏障。（2）支撑感应圈直接承受坩埚升温时作用于感应圈的热膨胀力和线圈工作时向外的斥力，以及炉体倾倒时的重力。（3）磁轭的设置对于提高炉子的效率，改善炉温的轴向分布均匀性起着相当重要的作用。13、无碳胶管的作用（1）防止一般胶管内的填充物碳粒析出而降低冷却水电阻率。（2）万一铁水溅烫在上面时不产生明火，从而控制因此而产生的火災规模。14、坩埚（炉衬）的作用与厚度（1）作用a、保证有一定的电绝缘层和良好的绝热层，使感应器的绝缘层不致于被熔化金属的高温所损坏。b、保证炉衬材料有良好的刚度及合理的分层结构（即烧结层，半烧结层和松散层）。（2）坩埚壁厚坩埚壁厚的增加，会使炉衬使用寿命延长，但同时会降低电炉的电效率、感应器的输入功率和电炉功率因数，使熔化率降低。因此其厚度应填重考虑。坩埚内径与坩埚壁厚的关系表：炉子容量（t）＜0.50.5～3＞3坩埚壁厚（mm）（0.25～0.2）d2（0.2～0.15）d2（0.15～0.1）d2不同容量电炉的坩埚内径与坩埚壁厚关系表：炉子容量（t）2010531.5d2(mm)14101130900730610△12(mm)170150130120115注：d2－坩埚内径；△12－坩埚壁厚（包括：电绝缘层，绝热层及炉衬材料的厚度）（3）坩埚厚度一般选择：1吨炉以下：90mm/75mm；1吨以上：90mm/125mm；（国外有20t炉用炉底厚度：小炉200mm/250mm；大炉350mm/450mm。15、感应器及坩埚的高度1）中频炉为了减少漏磁及增加搅拌效应，感应器高度h1h1＝（1.1～1.3）h22）工频炉由于频率低，金属液的电磁搅拌效应较强烈，一般取h1＜h23）坩埚高度h3应考虑液体金属可能突起高度、金属炉料装载条件、扒渣方便性和结构要求。一般取：h3＝（1.2～1.4）h2h1—感应器高度h2—金属炉料高度h3—坩埚高度h21—被感应器包围的金属炉料高度ht—铁水驼峰高度d1—感应器内径d2—金属炉料直径（坩埚内径）图4感应器及坩埚的高度16、影响熔化单耗指标的因素（1）电源方面a、感应电炉功率密度配置的高低。配置高，熔化速度快，节能效果好。电炉能否保持高功率因数向炉内送电也是能耗高低的区别。b、感应电炉的效率及感应线圈的电效率的高低。（国外先进感应电炉总效率高达75％，感应圈高达85％，国内则分别为73％和80％）。c、中频电源转换效率高低。国外达97％～98％，国内接近97％，主要在电抗、电容的效率上。d、电炉单元的布置。电源离炉体的距离、送电铜排的长短、水冷电缆的长短，电源进入电压一高压变压器离电源点的距离都是影响因素。（2）熔化物的影响1）炉料表面的干净程度（如有5％杂物，5％的电能去熔化这些杂质），还会影响炉衬寿命。2）炉料块长度合适与否会影响电炉的电效率和熔化质量，一般以200～300mm块度为宜。3）起熔时炉内是否有液态金属液。残液以占炉容15％为宜，过少则这部分铁水过热情况会加剧，过多则降低铁水的有效使用，也提高单位能耗。铁水倒空在使用过程中使功率因数下降，熔化速度下降。（3）耐火材料1）合理的热面材料厚度。提高熔化率，可减薄其厚度，但使用寿命降低，筑炉成本上升，安全隐患上升。2）正确的底部厚度，也影响到电效率和炉衬寿命。炉底高度超过有效线圈100mm时，底部耐火材料会因为感应搅拌力作用强力冲刷底部，急剧降低使用寿命。3）正确的背衬材料使用。隔离材料称为背衬材料（如石棉布等）。使用石棉布做为背衬材料害处：人吸入会滞留于肺中有致癌倾向；石棉布一般含水分高，容易在石英砂背后在使用一段时间后随水份进入石英砂引起板结开裂。背衬材料功能是绝缘、防水和感应器线圈耐火，胶泥表面起隔离作用，并便于炉衬更换。石英砂热面后背，我们希望有一层松散层使铁水万一钻过热面会在此停止。感应器的冷却水温是造就松散层的必要条件。如果用隔热较好的石棉布，加上水份，石英砂中的微量硼酸就会使其板结，用云母纸是最佳选择。用高级线圈胶泥处理，表面光滑，不必再使用背衬材料，但必须具有加工方便，干燥后无裂纹，不和酸性物质反应的性能。（4）操作过程的节能加料时机。固体炉料第一次加入量要达到炉容1/3左右，否则会影响功率输出，还会打火（放电）拉弧且耗电，并有可能在炉衬表面造成裂纹，对铸钢中性材料破坏极大。第一批料达到熔融状态时，固体炉料下沉，此时应立即续料，这可以把软化的固体料下压熔化，使熔化以最快速度进行。加料以炉内不发生液态剧烈翻腾为正常（液态剧烈翻腾意味着金属液过热，并冲刷炉壁，消耗炉衬材料）。这就要求熔化时间的功率输入以小于20％（第一次加料）→50％（软化）→65％（加料）→100％加料－到达工艺要求的温度的规律变化。然后停电出液。（5）避免不恰当操作造成高能耗a、金属液过热。b、不停炉出液。不但不安全，从能耗和熔化工艺上也是错误的。一般电炉感应器分上下两部分，当炉内金属液面低于上部感应器一半以下时，由于电阻变化，上部感应器不再有感应电流通过，而全部集中在下部感应器，使下部金属液过热，冲刷炉壁，炉衬寿命急剧下降。c、高温保温。长时间高温将使金相发生变化，C和Si相变，铸件的白口倾向严重，机加工性能变差。17、关于“防电蚀管”在采用坩埚漏炉报警系统时，常在感应圈与接地之间通以32～50v的直流电压。这样，通常由黄铜制成的橡胶软管接头，在原电池作用原理下，会发生电蚀现象。旷日持久的电腐蚀会使接头蚀穿导致事故。避免的方法是在软管接头处插入一根可更换的与接头接触良好的防电蚀管。防电蚀管可由锌制成。定期（半年一次）检查防电蚀管的损坏情况，当它被电蚀1/2以上时应予以更换。一般2年更换1次。软管接头连接不好，会渗漏容易破坏感应圈绝缘，若软管从接头处脱落后，带有高压电的水股从接头处喷射出来可能会导致事故。感应炉冷却水的特点及对水质的要求1）冷却水的特点：热交换面积小，传热量；冷却水流路通道小，阻力大；冷却水带电具有一定的对地电位。2）对冷却水质的要求PH值；7～8.5悬浮性固体：＜10mg/L碱度：＜60mg/L硫酸离子：＜100mg/L全铁：＜2μg/L可溶性SiO2:＜6mg/L氯离子：平均＜60mg/L（最多＜220mg/L）溶解性固体：＜300mg/L电导率：＜500μs/cm总硬度CaO(mg当量/L)城市自来水系统单回路循环给水系统：1）对带电体＜10；2）对不带电体＜60。双回路循环给水系统：外回路＜60；内回路＜2.5。电阻率见表。工作电压（V）水电阻率（Ω.cm）≥～10002000＞1000～20006000＞2000～300014000工作电压与水电阻率的关系表：

19、冷却水含盐量水循环系统中由于冷却水的蒸发，使循环水内含盐浓度逐渐增加，因此应定期检查水质，定期排放污水补给软水。原因：由感应器流出的带电冷却水通过胶管时，由于水的电阻使漏泄电流降低到允许值，在胶管长度一定情况下，水的电阻率因含盐量增加而降低，将导致漏泄电流增大，同时也使作业的安全性降低（设计时应使胶管留有足够的长度，每1KV应配置1m长的绝缘软管）。同时应经常定期测量胶管末端的水的对地电压，以检查水质变化情况，一般说测得电压小于30～50V，可以认为安全。20、总硬度＞8德国度（2.85mg当量/L）的水质属硬水。这种硬水中含较多的钙盐（如重碳酸钙、碳酸钙等）和镁盐（如重碳酸镁、碳酸镁等）。碳酸钙在水中的溶解度很小，外界因素（如温度升高等）很容易使水中的碳酸钙析出沉积在管壁，是水垢的主要成分，故硬水不适用于感应炉的冷却水。管壁结垢减少了冷却水流通截面，减少冷却水流量使冷却水温升高，这又增强了结垢程度，造成冷却条件恶化。可用稀盐酸溶液清除结垢。另外应定期补充和更换冷却水。附：中频炉的日常维护、检修要点周期表项目项目内容时间及次数备注炉衬炉衬有否裂缝观察坩埚内表面有否裂纹冷炉每次启动前若裂缝宽度在2mm以下，则不必修补仍可继续使用。否则须修补后再用出铁口的修补观察侧壁炉衬和出铁口交界处有否裂缝出铁时若有裂缝须修补炉底和渣线部位炉衬修补目察炉底及渣线部位的炉衬有否局部蚀损出铁后若有裂缝须修补感应线圈外观检查（1）线圈绝缘部分有否碰伤或炭化；（2）表面有否附着物；（3）线圈间绝缘垫板有否凸出；（4）顶紧线圈各装配螺钉有否松动；一次/月一次/月一次/月一次/3个月用车间压缩空气吹用车间压缩空气吹修好拧紧螺钉线圈弹簧目测检查线圈压紧弹簧是否松弛一次/周橡胶管（1）接口处有否漏水；（2）橡胶管有否划伤；一次/日一次/周线圈防蚀接头拆下橡胶软管，检查线圈端头的防锈接头的腐蚀程度（“防电蚀管”）一次/6个月当此防锈接头腐蚀1/2以上时需更换新的，一般每2年换1次线圈出口处冷却水温度在额定金属溶液量、额定功率状况下，记录线圈各支路温度最大值与最小值一次/日用红外测温计除尘吹去线圈表面的尘屑和清除溶液飞溅物一次/日用压缩空气酸洗感应圈水管的酸洗一次/2年可挠性导线水冷电缆（1）有否漏水（2）检查电缆是否接触炉坑（3）在额定功率下记录电缆出水温度（4）为预防事故发生采取的预防措施（5）检查接线端部连接螺栓是否变色一次/日一次/周一次/周一次/3年一次/日（4）按倾动次数，确定水冷电缆寿命为3年，3年后不损坏也要更换（5）若螺栓松动会变色，需紧固干式电缆（1）检查绝缘胶木制的母线夹板上的尘埃（2）检查悬挂母线夹板的链条有否折断（3）母线铜箔有否断开一次/日一次/周一次/周断开铜箔面积占总母线导电面积10％时，须更换新母线炉盖耐火浇灌料目测检查炉盖里的耐火浇灌层厚度一次/日耐火浇灌层厚度1/2时则需重筑炉盖衬里油压式炉盖（1）密封部位有否漏油（2）配管泄漏（3）高压管泄漏一次/日一次/日一次/日(1)如有须修理(3)调换加润滑油（1）手动式：炉盖支点部位（2）电动式：炉盖车轮用轴、调整链条用的链条驱动轴承（3）油压式炉盖：导向轴承炉盖有：手动、电动、液动三种驱动型式倾动油缸油缸下部轴承及高压管（1）轴承部分及高压管上有无金属溶液烫伤的痕迹(2)油漏泄一次/周一次/日拆下盖进行检修油缸（1）密封部位有无漏泄现象（2）异常声音一次/日一次/日倾炉时观察油缸体发生诸如敲击油缸之类声音多为轴承缺油倾炉限位开关（1）动作检查：用手按动限位开关，油泵电机应立即停止运行（2）限位开关上有无溅着金属液一次/周一次/周加润滑油所有各加油口一次/周高压控制柜柜内外观检查(1)检查各指示灯灯泡动作情况（2）配件有无破坏、烧坏一次/日一次/周用皮老虎吹，有条件时用氮气吹净断路器、真空开关（1）清扫通电接点（2）检查真空开关：若真空管呈乳白色，模糊不清，则真空度降低（3）测量电极消耗量（4）螺钉紧固一次/半年一次/日一次/月一次/周若间隙超过6mm，则需调换真空管主开关柜电磁空气开关（1）主触头的粗糙程度，磨损量（2）加油（3）灭弧板有无碳化（4）除尘（5）螺钉紧固一次/半年一次/半年一次/半年一次/周粗糙严重时，用砂皮、锉刀等研磨；触头磨损超过2/3时须更换；轴承、连杆部位加入锭子油；皮老虎或氮气吹绝缘电阻用1000V兆欧表测量主回路与地之间绝缘电阻应大于10MΩ转炉开关转炉开关（1）测量绝缘电阻（2）主开关触头粗糙（3）主回路连接螺栓松弛而过热一次/半年一次/月一次/3个月导体与地之间用1000V兆欧表测量，应大于1MΩ（2）磨光或调换（3）紧固维修电控制柜（台）柜内外观检查（1）元件有无破损，烧坏（2）元件有无松弛、脱落（3）螺栓紧固一次/周一次/周含：柜内所有螺钉紧固一遍动作试验（1）检查指示灯是否能亮（2）报警回路：应按报警条件检查动作一次/周一次/周柜内除尘清吹一次/周用皮老虎或用氮气吹净辅机用接触器(1)检查触头粗糙程度：粗糙严重时用细砂皮打磨光滑；调换接点；（2）触头磨损严重的要调换一次/3个月一次/2年特别是经常使用的倾炉盖用接触器变压器和电抗器检查外观（1）有无漏油（2）绝缘油是否加到规定位置一次/周一次/周变压器、电抗器的温度检查日常温度表指示（应低于规定值）一次/周响声及振动（1）平常通过听和摸进行检查（2）仪器测量一次/周一次/年绝缘油耐压试验应符合规定值一次/半年抽头转换开关（1）检查抽头转换有无偏移（2）检查抽头转换触头粗糙度一次/半年一次/半年用细砂皮打光，严重时换新电容器组检查外观（1）有无泄漏（2）各端子螺钉有无松弛（3）螺钉紧固一次/日一次/周一次/周若发生松弛，端子部分会因过热而变色调换电容器的接触器及除尘（1）触头粗糙：a、锉刀、细砂皮打磨平滑；b、磨损严重时更换；（2）接点温度上升：皮老虎清吹（最少一次/月）一次/半年一次/周电容器组周围的温度用水银温度计测量一次/日进行通风，使周围温度不超40℃油压装置液压油（1）油箱油位、油的颜色有无变化（2）检查液压油中的灰尘量及油质（3）测量油温一次/周一次/半年一次/日油质差应换新油油压倾炉压力是否与平常有差异。压力下降时可判为安全阀的调整值发生变化一次/周泵检查泵的噪声是否与平时有异常一次/日泵噪声原因：a、吸滤器吸入空气b、泵的吸入侧吸入空气调压阀（1）从泵启动到压力上升出现时间滞后及调压阀噪声变大时，拆洗调压阀（2）倾炉速度太慢时，在装置最高使用压力范围内调高调压阀使用压力，若设定压力不上升应清洗阀管道过滤器（1）拆开过滤器清洗（2）调换部件调换周期：一次/2年清洗周期：第一次为个1月，以后3个月一次配管、紧急用发动机、汽动机、手摇泵直观检查配管上有无漏油；防止生锈；启动发动机泵进行检查；采取防锈措施启动手摇泵一次/日鼓风机风扇带（1）有无松弛：第一次/月，以后一次/6个月（2）风扇带有无断开一次/6个月鼓风机：用于对设备环境（有地下室时）通风降温滤气器直观检查吸尘状态，用压缩空气清吹一次/月噪声、振动鼓风机噪声、振动有无异常一次/周加滑润油鼓风机轴承一次/3个月冷却水回路冷却水泵（1）轴承温度及电动机温度（2）泵动轴承漏水（3）电机、泵噪声异常(4)长期运转后，或在冬季停止运转时（1）一次/周（2）一次/周（3）一次/周（2）修理（3）修理（4）应排空剩水冷却塔（1）喷咀（2）过滤器（3）风扇带有无松弛（4）风扇轴承加润滑油一次/3月喷咀堵塞应清洗，污染应清除最初一次/月，以后一次/3月冷却水回路（1）流量计：流量是否与平时不同（2）清扫过滤器（3）水压计：报警值是否正常发出，压力指示是否异常（4）温度计：指示是否异常，报警值是否正常发出（5）配管：有无漏水一次/日一次/3月一次/周一次/周一次/日含：电控柜内水冷接头是否松动：检查：一次/日紧固：一次/周注：当泵口压力比正常下降0.05MPa时应补充一些蒸馏水。紧急用设备（1）汽油发电机泵：采取防锈措施，每周运转一次，0.5h/次（2）检查各零部件（3）紧急用电磁阀（3）一次/日漏炉报警装置铜母排等所有连接螺栓检查所有连接螺栓是否有松动一次/月全部紧固一遍电极引出线（1）电极引出线连接是否正常（2）电极引出线是否接地一次/日用测试棒检查线圈检查拆炉时：（1）线圈有无因金属溶液引起的烧坏（2）线圈内有无凹凸（3）线圈有无其它损坏其它炉体支座连接螺栓（1）是否有松动（2）定期更换一次/周一次/6个月若松动应紧固冷却水质检查（1）定期检查冷却水质各种杂质是否超标，若超标则应更换（2）补充软水（视具体情况而定）（3）定期测定橡胶软管末端水的对地电压一次/6个月开放式水冷系统便于检测；若测得电压为30～50V时认为是安全的

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