中频炉筑炉、烘炉安全操作规程.pdf

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一、筑炉材料
合理的粒度配比可以使坩埚的气孔率最小，致密性最高、烧结
性好和耐激冷激热性好。用于制作坩埚的耐火材料一般分为粗颗粒、
中颗粒和细颗粒三种。在选择配比时，要考虑坩埚大小、打结方法
及烧结工艺等因素；打结料的颗粒配比、熔炼炉的容量和打结壁厚
度见表
打结料颗粒配比及其作用
序号 颗粒度（mm） 所占比例（%） 作用
所占全部料的总重的 骨架作用，抗冲刷作用
1. 粗颗粒（2～6）
20～25
填充粗颗粒之间的缝隙，增加
中颗粒（～ 所占全部料的总重的
2. 堆积密度，改善坩埚的烧结性
2） 25～30
能，提高坩埚强度
确保坩埚烧结性能，烧结网络
细颗粒（＜ 所占全部料的总重的
3. 的连续性，使坩埚具有良好的
） 40～50
致密性。
熔炼炉的容量和打结壁厚度的关系
熔炼炉容量（T） ～3 ＞3
炉壁厚度 mm （～）d （～）d （～）d
d—炉体直径
在打结坩埚时，所使用的耐火材料需要加入添加剂，如硼酸
（ H BO ）、卤水（MgCl ）、水玻璃（NaSiO ）等。其目的是改善耐
3 3 2 3
火材料的烧结性能，降低烧结温度，提高烧结质量，有些耐火材料
需要提高抗拉强度，还必须加入微量的不锈钢纤维或者是碳化硅
纤维。
镁砂的烧结温度为 1750℃，石英砂的烧结温度是 1450℃，加入
量为打结料的 %～%左右的硼酸后，硼酸加热分解，以B O 形
2 3
式存在于耐火材料中。在温度到达 1000～1300℃时 B O 与镁砂中的
2 3
MgO 和 SiO 等 形 成 低 熔 点 化 合 物 （ SiO • B O , 熔 点 1200 ℃ ；
2 2 2 3
MgO • B O ,熔点 1142℃； 2MgO • B O ,熔点 1342℃；）使镁砂烧结温
2 3 2 3
度降低，改善了烧结条件，提高了烧结质量，硼酸还可以调节坩埚
体积的变化率，时炉衬裂纹倾向性减小。硼酸除了对耐火材料烧结
层有良好的效果，对其中烧结层可以起到使坩埚和感应线圈之间有
一层松软的过渡带，不仅会缓冲体积变化，同时也可以缓解内应力，
使裂纹引起的漏炉事故减少。
当使用镁铝尖晶石（ MgO • Al O ）材料时，加入硼酸，可降低尖
2 3
晶石形成温度，促进尖晶石形成，因而改善了烧结质量，提高了坩
埚的耐压强度，在含氧化镁（ MgO ）92%，氧化铝（ Al O ）8%的打结
2 3
料中加入料重 %的硼酸后，改善了烧结质量，使坩埚的耐压强度
也增加了 1～2 倍。但是硼化物表面活性大，对镁质耐火材料也有不
利之处，所以硼酸的加入量不宜过多，要适量调整。
二、筑炉工艺
筑炉方法从耐火材料的配比混合形态分为干式打结和湿式打结
筑炉两种；干式打结是指在干燥的打结炉衬材料中加入干燥的黏结
剂，经搅拌后进行。湿式打结是指在干燥的打结炉衬材料中加入水、
水玻璃、卤水、或硼酸水溶剂等黏结剂进行搅拌后打结。
筑炉方法从操作方法上分为手工（人工）打结筑炉法、电动振
锤筑炉法和电动筑炉法及气动锤击筑炉法等，人工筑炉只适于小吨
位（ 吨以下）感应熔炼炉的筑炉电动气动等机器筑炉适用于大
吨位感应熔炼炉的筑炉。
1、内衬拆除:
（1）确认送电开关悬挂禁 止合闸标示
（2）用风镐打掉中频炉内衬，清理石棉布和不锈钢丝网等，使
用风镐时防止损坏线圈及炉体。
（3）用风吹干净炉体内杂物，检查炉口和胶泥是否有破损，并
及时修补圆滑如故。
（4）检查炉体倾动液压装置、 线圈保护层、水冷母线及接头
是否完好
2、炉衬的打结工艺步骤
(1)准备打结所用工具、配制打结料及其他所用材料；
（2）准备坩埚模。（坩埚模的制作要考虑较好的几何形状和外
壳强度，外表力求光滑无锈迹，坩埚模的斜度为1:10，随熔炼炉容
量不同，坩埚模厚度一般为 4～12mm。。为了保证筑炉捣击致密，大
容量的熔炼炉的坩埚模可分为 2～3 段。为了便于烘炉时炉衬内部
气体和水汽的排出，在坩埚模周围均匀钻有 2～5mm 的排气孔。）
（3）铺设隔热绝缘层；即坩埚壁与感应圈内壁之间的填充物，
其材料一般为云母纸、石棉板和玻璃丝布等；在铺设之前，应彻底
清除感应线圈表面灰尘和附着物，有漏炉报警装置，应按要求同时
铺设。用膨胀圈胀紧，要使绝缘层紧贴在感应圈上，铺设的材料应
避免横向搭接缝隙，纵向搭接应在 100mm 左右，并保证互相铺开、
铺平、压紧。
（4）人工打结或机器打结；打结炉衬的厚度要控制在要求范围。
3、炉衬的打结工艺（以人工打结为例）
①采用薄层加料，捣筑叉要能从上层捣到下层，避免层间出现
分层；
②通常一层铺料厚度约为 80～100mm，以后每层均为 40～50mm，
最高可高出炉底 20～30mm。用平锤打实后，再把多余的部分铲除掉，
并保持炉底水平；
③加料尽量低倒，并分散铺平，不能成堆，以免物料发生偏析；
④捣打是垂直向下一插到底，但不能把绝缘层和隔热层穿透，
捣打先重后轻，下落点均匀，以保证打结致密；
⑤捣筑顺序是先边缘后中心，有次序逐排打结，直到捣筑时有
反挫力为准，打结后炉衬的体积密度应不小于 （碱性炉衬）；
第一层打结时间约为 60min，以后每层不少于 30～40min；
⑥最好连续打结，若有中断，必须用塑料不覆盖，再次打结时，
应将表面刮除，然后耙松加料再打结；
⑦在捣筑过程中，每次加料前，要测量坩埚底的高度，方法是
在炉口上方平放木条，从打结料层向炉口测量，最后一次的测量位
置应刚好是安放坩埚模的高度；
⑧安放坩埚模。安放是一般采用定位法和测量法，使坩埚模中
心严格固定在感应器线圈的中心轴线上，以保证坩埚壁的厚度尽可
能的均匀。
⑨捣筑坩埚壁是必须注意：在坩埚底部与坩埚壁交界处（即炉
底与炉壁的拐角），是坩埚最薄弱的环节，此处的厚度较大，散热差，
捣筑时要特别细心，其他部位的捣筑也应仔细。捣筑也需使其尽可
能致密。
⑩修筑炉口和炉嘴时，可用水玻璃作为结合剂，使其快速成型。
用适量的硼酸水、水玻璃与打结料混合，湿度要合适，能用手捏成
团即可，先在已打好的炉口上涂上适量的玻璃水，然后用填筑混合
料，用锤打实。通常炉口和炉嘴应修成内低外高的斜面，以防金属
液外溢。
电动或机器筑炉程序和要求基本一样，只是代替了人工捣筑炉
料，节省了人力。但也必须细心，不能错过每一个环节。捣筑也要
致密，围绕进行，打结方向要靠近内模。内重外轻。其配料和加料
等都与人工筑炉相同。
4、炉体的中、小修:
（1）根据炉衬烧损情况， 确定修理范围、并准备材料。
（2）清理损坏部分，尤其是孔、洞、缝的清理，必须小心仔细
进行,清掉炉渣、烧黑的沉淀物。
（3）清理过程中不能碰伤线圈，不准损坏好的炉衬。
（4）个别面积大的损坏处,清理后先做弧形钢板模或钢管并采
用支撑固定位置。
（5）在清理出的表面，先涂一层水玻璃，用细料配入 3-5%硼酸
混合沙料，填充到缝隙及孔洞中，打结实要不分层，用钢模压紧的
也要打结密实。
（6）对于炉底烧损部分，在完全倒空铁水的情况下，可采用趁
热填砸配入 3-5% 硼酸的细石英沙料热补，用力打实。
（7）中小修 完成后,清理现场，小心加入符合配比要求的铁料。
为烘炉和熔炼作好装炉工作。
三、炉衬的烘烤和烧结（即烘炉工艺）
烘炉和烧结时炉衬获得优良高温性能的一个重要环节，在炉衬的
打结完毕后即可进行烘炉和烧结，其目的是充分排出炉衬中的水分，
并使硅砂充分均匀变相，最后在高温下烧结成具有高强度的密实的陶
瓷表面。这一环节也会影响炉衬的使用寿命。
炉衬的烘烤和烧结应遵循低温缓慢烘烤、高温满炉烧结的原则，
烘烤烧结时可加首批金属料，并尽量减少金属炉料之间的缝隙。以≤
100℃/h（对于大于 15 吨的熔炼炉升温速度应≤85℃/h）的升温速度
达到 1000～1100℃并保温 2～6（对于大于 15 吨的熔炼炉保温时间应
≥4h）小时，继续以≤100℃/h 的升温速度使金属炉料熔化量达到 90%，
再以≤220℃/h 的升温速度达到正常金属炉料温度的 50℃后保温二
小时后达到正常需要的溶液温度倒出炉。烘炉和烧结工艺受到熔炼炉
容量和金属材料的要求各有不同。一般按熔铁的工艺步骤烘炉和烧结。
烘炉和烧结的测温应用热电偶进行，热电偶在坩埚模或熔模的上中下
三个部位安装备以测量。烧结温度不超过 1600℃.
（1）、炉衬的烘炉工艺注意事项：
①、烘炉前要对冷却水系统、倾炉系统、控制回路及各种标记进
行检查核对；
②、烘炉时一定要加入一定数量的金属炉料，约为炉膛的70%左
右，以保证温度升降的均匀性；
③、尽可能选用无锈的炉料，以减少炉渣，大料装在四周，小料
装在中心的原则在升温过程逐步加料；
④、烘炉要采取低功率、慢升温，送电前要先通冷却水，熔炼钢
铁升温速度为≤100℃/h（对于大于 15 吨的熔炼炉升温速度应≤85℃
/h）至 800～900℃；
⑤、炉衬温度到达1000℃以上时，改用50%的供电功率，使坩埚
模和炉料换慢升温，炉料缓慢熔化，以减小冲刷作用。
⑥、熔液高于 50℃，保持 1～2 小时，使炉衬均匀烧结，第一炉
烘炉烧结时间应不低于正常工作的 2～3 倍时间进行。最好连续熔化
2～3 炉才能完成整个烧结过程。若是烧结温度低，保温时间不够，冷
却后炉衬容易开裂。
烘炉时应遵循分级调压送电、低温缓慢烘烤、高温缓慢烧结，初
始加炉料应清洁。
②、烘炉温度曲线举例
炉衬的烘炉和烧结工艺举例表（烘炉和烧结时间总计 39 小时）
温度区间 升温速度℃/h 温度×保温时间
/℃
室温～150 25 150℃×2h
150～500 25 500℃×2h
500～600 60 -
600～900 100 900℃×2h
900～1500 80 （1500～1550）℃×2h
四、成型炉衬
成型炉衬指的是以各种不定形的耐火材料混合配制而成，采用炉外
预制成型的方法制作的炉衬。适用于中频熔炼炉熔化各类黑色金属及
有色金属及有色合金的炉衬。
成型炉衬和感应器线圈之间在使用时需要增加安全炉衬（也称为
外衬），一般为未烧结层，能保护感应线圈的安全。同时具有传递电
磁能量、均匀散热的功能。成型炉衬和密度较低的安全炉衬的结合也
称为复合炉衬；安全炉衬一般用干式打结法施工。其材料采用多级颗
粒的配比，如石棉布、水玻璃、结合剂（1%的硼酸或硼酐）、捣筑料，
结合剂；步骤是先安装成型炉衬、捣筑安全炉衬。炉嘴和炉口采用传
统方法制作。
五、中频感应熔炼炉炉衬的维护和保养
（1）、熔炼炉的炉衬维护和保养
①、当炉衬壁出现纵向裂纹时，应采取缓慢升温方法，是裂纹弥
合后在进行熔炼；
②、当炉衬壁出现横向裂纹时，按实际情况在裂纹内填上细粉耐
火材料，进行加热熔化。
③、当炉衬底倍侵蚀，可用炉衬料修补，修补后用金属炉料覆盖，
低功率熔化一段时间再开满功率。
④冶炼结束后短时间不用时，应在炉口覆盖石棉板或其他保温
措施，让其缓慢冷却；长时间不开炉，在使用时应缓慢升温；
（2）、熔炼炉的炉衬寿命的提高措施
①、用于第一炉次烘炉和烧结的炉料选用不锈和干净的金属炉
料；
②、清除回炉料上的型砂及附着物，以防炉衬结瘤；
③、加厚渣线部分烧结层，及时出渣，在炉料过热前应先除渣
一次；
④、尽量缩短炉衬在高温时的工作时间，炉料较少时应减小输
入的电源功率；
⑤、不超过炉衬耐火材料的坐高温度区间工作。
⑥、安装炉体或重新打结炉衬后应保证各个部件之间的安装稳
定性和紧固性；
⑦、重新打结炉衬综合考虑耐火材料性能选料；
⑧、按正确的筑炉工艺筑炉操作，加料操作禁止直接加入大块
料，减少棚料发生；