炉衬

烘炉焙烧
炉衬烘炉与烧结焙烧过程，主要是将石英→石英→磷石英→方石英转变过程。随升温速度变化，第一阶段500℃以下时，主要是排除水分，包括硼酸变为硼酐放出结晶水，石英处于松散状，水蒸汽易透出，但炉衬四周妨碍蒸汽外逸。因此，前期速度可快点。因为400℃左右为保温排气阶段，应保持1h。进入500～650℃期间，硼酸开始变化，低温石英开始转变，周界出现液相。为防止硼酸蒸发转移，应加快升温速度。850～1250℃，石英开始向鳞石英转变，进入初步烧结，应减慢升温速度。1250℃石英激烈转变为鳞石英，超过1470℃逐渐转变为方石英，膨胀开裂倾向很大，应慢速升温。在1500℃~1550℃，保温2～3h。烘炉期间，应注意以下事项。①烘炉结束后，SiO2多晶转变十分缓慢，靠铁水为烧结层，中间为过渡层，近感应器为松散层。即使烘炉烧结完成，那也是表层很薄一层。使用前，应严格控制温度变化，防止温度大起大落，产生裂纹，影响坩埚寿命。靠这种结构能防止透烧开裂，保持炉衬整体性和可靠性。②炉料要低碳少锈，低温缓慢升温，高温满炉烧结。出一炉铁水时，先倒出容量的1/3后重新加满，再倒出容量的1/2重新加满，第3次全部倒完。停炉后用石棉布把炉口封好，减少供水量，延缓冷却速度避免产生裂纹。③新筑好的炉衬必须连续使用7-8炉以上，以便烧结层的形成。此阶段，由于炉衬中仍有水汽，烧结层没有完全形成。为防止对感应圈绝缘的影响，炉衬强度较差，所以送电不超过额定功率85%，以减少金属液在磁场搅拌时冲刷坩埚。
1 坩埚模具的确定
中频炉坩埚是中频炉重要组成部分，要具有耐高温、绝缘、隔热、能量传导作用，要具备抗冲涮，抗压的能力，此外，还必须具有电气特性和不影响磁场的搅拌能力。模具的大小、深度，决定炉壁和炉底厚度。模具过大，炉壁会变薄，其静压强随坩埚容量而增加，坩埚壁承受的冲刷力增加影响炉龄，但可以提高功率因数。模具过小，炉壁变厚，静压强随坩埚容量相应减小，坩埚壁承受的冲刷力减小，有利于延长炉龄，但电阻也随着增加，降低了功率因数，增加了生产成本。因此，选择适宜模具相当重要。
2 坩埚炉料的选择
除要求的理化指标外，炉料膨胀系数越小越好，以免使用中因反复的温差效应产生膨胀裂纹，影响坩埚寿命。根据设备的型号、熔炼物料的酸碱度和熔炼时的温度控制来确定。目前，国内的中频炉坩埚的砌筑料多采用石英砂和高铝土料。高铝土料较适应500kg以下的中频炉，500kg以上中频炉坩埚制作,则采用干式石英砂，2t熔炼炉用石英砂料最合适。石英砂料材料由天然矿石精选加工而成，其质量好坏主要取决与SiO2含量的高低及其粒度配方。改变坩埚的制作可以提高炉龄，酸性坩埚是用酸性氧化物制作的坩埚。用于制作酸性坩埚的氧化物主要为SiO2。几乎所有的酸性坩埚都是用SiO2为主的耐火材料制作，特别适用于5~30t容量的大型感应炉。通过试验，表1中，石英砂理化指标第1种的膨胀系数为7%～９％，第2种的为0.5%～2％，第2种和粒度配较合适。
3 捣筑工艺
捣筑工艺，主要取决于捣筑的均匀程度和密实度。①捣筑现场，一定要清洁无杂物。②捣筑前，要将所用工具检查一遍，不能有铁锈和掉渣现象存在。③检查线匝的耐火保护层。若有缺损，应用耐火材料修补，对线匝进行保护，防止熔炼的液体物侵入后接触线匝。④安装漏炉报警系统，使测试系统确保正常运行。⑤铺炉。用长于炉深300mm的石棉布，将炉膛壁铺两层，接口错开，并用涨圈撑紧。⑥炉料用前要精选。使用时，不能将炉料拆开包装后直接加入炉膛内。最好是备一个容器（容量为15袋左右炉料），把多袋料倒在一起混合、彻底搅拌，把炉料中可能存在的纸片、线头等杂物拣出，并用高磁铁把炉料处理一遍。⑦筑炉底。炉底承受的温度最高，而且炉底在使用一定周期后会形成凹槽，该凹槽上部就成为炉壁。捣筑不密实，很容易造成漏炉现象发生。⑧铁坩埚模，使用时，要先除锈，其透气孔在4mm以下，必须用透明胶布粘住，防止漏石英砂而使捣筑不密实。炉底打到所需高度时，将底部刮平，即可放置坩埚模。应保证坩埚模与感应圈同心，上下垂直，模样尽量与所筑炉底紧密结合。坩埚调整同心后，将坩埚固定，避免炉壁打结时石英砂产生位移。坩埚放置不同心同样影响炉衬的使用寿命（中心偏差不大于5mm）。⑨炉壁捣筑，每次加料前，先将接触面刮毛，底层加料深度不能大于150mm，以便能和底部更好筑成一体。底层以上部加料100～130mm，捣筑30min左右，依次振捣直到筑炉结束。先用叉后用铲，叉要垂直叉下，垂直拔起，不能摇晃，每一圈分3层叉，即靠坩埚一层、靠胶泥一层，中间一层。捣筑人员要交叉作业，用力均匀。
6 小结
①对于中炉炉衬的寿命，筑炉选用的材料很关键，应注重理化指标、颗粒度的配比。②严格控制筑炉工艺，虽说工艺不复杂，但至关重要。③合理控制烘炉温度，保证各阶段的目标能实现。④注重后期管理，严格控制熔炼物理化指标与合理配比，认真执行熔炼工操作规程，精心维护，科学操作，即可延长坩埚的使用寿命，把生产成本降下来
5 后期管理
新筑的炉衬要作好以下几方面工作。①熔料要选用干净，干燥，无油污的材料，以便建好炉壁的烧结层。②前几炉避免大功率送电熔炼，大功率会产生很大的电磁搅拌力，把还没有完全牢固的炉衬烧结层冲刷掉。③加铁要轻、要匀用力掷铁，碰到炉壁容易把很薄的烧结层损坏，造成消耗脱落，影响炉衬寿命。均匀加铁能平衡炉温防止结壳。④使用中要勤捞渣，炉渣的熔点高于熔料的熔点，炉渣结壳熔料不能和溶液接触，熔化困难炉衬坩埚底部受高温侵蚀。⑤熔炼过程中切记避免温高。温度与炉料的消耗成正比，温度越高炉料消耗越快，危险度越高。浇注铁水的出炉温度要控制在1450℃以下，熔炼温度控制在1300℃左右，保温温度控制在液面不结壳为宜。⑥炉衬日常检查，开炉时检查炉壁有无裂纹、掉块现象，若有及时处理。