不定形耐火材料的炉衬砌筑及形状设计

为了电气上的紧密耦合，炉衬的厚度力求在不影响使用寿命的条件下，越薄越好。

为了保证感应电炉的正常工作，对炉衬耐火材料提出以下要求：

1）耐火度应大于1700℃，软化温度应高于1650℃。

2）良好的热稳定性。

3）化学稳定性好。炉衬材料在低温时不得水解分化，在高温时应不易分解和还原，在熔炼过程中应不易与炉渣形成低熔点的物质，不易与金属熔液和添加剂产生化学反应，不会污染金属熔液。

4）热膨胀系数小。

5）具有较高的力学性能。低温状态时要能经受得住炉料的撞击；在金属处于高温熔融状态时应能承受金属液的净压力和强烈的电磁搅拌导致的冲刷作用，具有较高的耐磨和耐侵蚀性。

6）绝缘性能好。

7）材料的施工性能好，易修补及烧结性能要好，筑炉及维修方便。

3.4.1.1 筑衬材料

1.无芯感应电炉炉衬

无芯感应电炉炉衬常用耐火材料及其主要性能见表3-14。

表3-14 无芯感应电炉炉衬常用耐火材料及其主要性能

熔化铸铁时，耐火材料的化学成分见表3-15。其开始烧结温度为800℃，最终烧结温度为1370℃，最高使用温度为1815℃，中高温烧成刚玉基的尖晶石结合。经过烧结膨胀后具有优良的体积稳定性。

表3-15 熔化铸铁用耐火材料的化学成分

成型炉衬的耐火材料采用了多级颗粒粒度（6～8种），甚至是更多级（8～12种）粒度配比组合，这样才能使成型炉衬孔隙小，更加致密，结构均匀一致。

结合剂主要有以下几种：硼酸（硼酐）、硅酸盐、磷酸盐、氯酸盐、金属卤素化合物、树脂类、α-Al₂O₃微粉等。不同的耐火材料及熔炼不同种类的金属要选用不同的结合剂。

改性材料的应用。通过添加少量的特殊材料，可以使耐火材料的某些性能得到明显的改善：

1）以α-Al₂O₃微粉做结合剂可以有效地防止炉衬龟裂纹的产生。

2）适当地添加合成尖晶石或合成尖晶石材料可以提高炉衬的高温抗渣化学反应侵蚀。

3）适当地添加锆英粉可以增强炉衬的高温抗磨性能。特别是在倾倒熔液的侧面和炉口部位。

4）适当地添加碳化硅或石墨粉可以改善炉衬的挂渣现象。

5）适当地添加高铬粉可以提高炉衬的高温抗机械冲击性能。

6）适当地添加陶瓷纤维可增强成型炉衬的结合强度，防止裂纹的产生。

2.酸性炉衬

硅砂属酸性炉衬材料，被广泛用作坩埚式感应电炉的炉衬材料。

采用硅砂打结的炉衬寿命相差很大，以熔炼铸铁为例，炉衬寿命从几十炉到几百炉不等。产生上述差异的原因除了在使用和管理上的问题以及熔渣对炉衬的侵蚀等因素外，还与能否根据硅砂的特性来掌握好选料、配料、打结、烧结工艺以及有无合理的炉衬结构设计等因素有关。

3.中性炉衬

采用坩埚炉保温球墨铸铁时，为了避免金属液内残余镁与炉衬反应，导致炉壁侵蚀，往往选用中性耐火材料打结炉衬。

中性炉衬材料主要成分为氧化铝，常用主材质有高铝矾土、刚玉、莫来石等耐火材料。

通常用作中性炉衬的耐火材料是高铝质耐火材料，属于硅酸铝质耐火材料，Al₂O₃质量分数大于46%。Al₂O₃的质量分数大于71.8%时的平衡相组成为莫来石和刚玉，到1810℃才出现液相。因此适合用作坩埚炉衬。

4.碱性炉衬

碱性炉衬材料是指以烧结镁砂或电熔镁砂为骨料的炉衬材料。碱性炉衬主要用于熔炼高锰钢、耐热钢以及球墨铸铁等。一般碱性炉衬由镁质耐火材料捣制而成。它主要由方镁石组成。我国大石桥镁砂属优质镁砂，其主要成分的质量分数为：MgO达90%，CaO小于4%，SiO₂为4%左右，FeO和Al₂O₃均为1.5%左右。

向铁液内加入碳化钙、石灰、苏打粉等进行脱硫处理时，由于炉渣呈碱性，通常采用碱性炉衬来避免碱性炉渣的侵蚀。又如，铁液中锰的添加量较大时，酸性的硅砂炉衬由于与锰反应显著而被侵蚀，锰的烧损也增大，此时采用碱性炉衬也会改善这种状况。

5.成型炉衬

（1）成型炉衬的优点 成型炉衬是指以各类不定形耐火材料混合配制而成，采用炉外预制成型的方法，适用于无芯感应电炉熔化各类黑色金属及有色合金的炉衬。成型炉衬具有以下优点：

1）安装简便，省时省力，仅为炉内捣制炉衬时间的20%左右。

2）不需烘炉，节能省电，省电15%以上，节约燃料费用支出。

3）快速熔化，提高效率，有功功率增大，熔化时间缩短10%左右。

4）防止耐火材料进入熔液造成夹杂，减少夹杂，减少气孔，金属液纯净。

5）维护简单，更换快捷，只需简单养护修补。

6）炉龄更长，产量大（炼钢100炉次以上，炼铜300炉次左右）。

7）采用双层炉衬复合结构，有效防止渗液，避免穿炉，安全性高。

8）侵蚀均匀，寿命稳定，方便了生产的计划安排。

（2）成型炉衬的材料 无芯感应电炉成型炉衬用不定形耐火材料主要有石英砂（SiO₂）、刚玉及高铝矾土（Al₂O₃）、镁砂（MgO），它们的酸碱性见表3-16。

表3-16 不定形耐火材料的酸碱性

（3）成型炉衬的形状与结构

1）成型炉衬的形状。

成型炉衬的形状为上端开口，中间空心，下部实底的圆柱形。图3-15所示为其中心对称轴剖面图。其结构特征及力学性能如下：

①成型炉衬的外壁与外底面为直角，方便施工，安装易紧实。

②成型炉衬向内的侧壁厚度由上至下逐渐增厚，有针对性地抵抗了由上至下逐渐增大的熔液静压力。

图3-15 成型炉衬

a）成型炉衬纵向剖面图 b）炉衬的复合结构

③成型炉衬的内壁与底部结合部位为弧形连接，圆角半径大、结构预应力增强，更适应于承受热膨胀时侧壁外扩与熔液静压力联合作用所造成的撕裂作用。

④成型炉衬的底部较厚，更适应于承受熔液的正向静压力。

2）成型炉衬的安装形式

①炉衬的复合结构。成型炉衬安装完成后如图3-15，由密度较高的成型炉衬与密度较低的安全衬组合形成了一个完整炉衬，这种双层结构称为炉衬的复合结构。

②应力缓冲式炉衬。在熔炼金属的过程中，当达到烧结温度时，成型炉衬的热层界面才产生烧结，热面以下的过渡层并未烧结，这样可以有效地防止烧结层的裂纹在过渡层中继续延伸，这种不完全烧结的炉衬称为应力缓冲式炉衬。

3）成型炉衬的烧结。金属熔炼时，温度在炉衬内的分布并不是均匀一致的。熔炼过程中，随着金属熔液液面反复上升、下降，成型炉衬由内向外依次形成了烧结层、过渡层（半烧结层）、未烧结层（安全衬捣打层）。

①作为内衬的成型炉衬分布了烧结层、过渡层。内衬的厚度即成型炉衬的壁厚。其烧结层、过渡层厚度的合理比例及保持时间的长短，决定了成型炉衬使用寿命的长短。

②作为外衬的安全衬是未烧结层。安全衬的存在保护了感应线圈的安全，同时还具有传递电磁能量、均匀散热的功能。

4）成型炉衬的安装及使用

①成型炉衬的安装。成型炉衬安装时，安全衬捣打层应采用干法施工。这样可以防止安全衬因为去除水分的过程造成气孔和渗透；同时，也避免了由于长时间的低温烘烤造成成型炉衬表面的过氧化和潮气侵入，使成型炉衬变得粉碎疏松。

a.准备材料：石棉布、水玻璃、结合剂、捣打料等。采用多级颗粒粒度（3F～5F）配比，加入1%硼酸或硼酐做结合剂，混拌均匀。

b.制作工具。第一次安装炉衬时，应按照生产厂商的现场指导技术人员的要求，制作安装的专用工具（捣叉、捣棍用2～3把，捣锤1把）。

c.捣筑安全衬。筑衬底：逐层加料，用捣锤逐层捣实至成型炉衬安装的底面高度，刮平，用吊具（厂商提供）吊放成型炉衬居中，炉膛内以块料压实；筑衬边：逐层加料，用捣叉、捣棍配合，逐层捣实至炉口。注意：安全衬一定要捣制紧实，否则会影响炉衬的使用效果和寿命。安全衬的厚度，一般情况为25～45mm（电炉容量50～500kg），45～55mm（容量500～1000kg），55～65mm（容量1000～2500kg），＞65mm（容量3000kg）。

d.用传统方法制作炉口、出液槽。

②成型炉衬的使用。冷炉初起：功率30kW，5min观察循环水温度；50kW，15min左右取热料烘炉口、出液槽；最大功率跟踪至炉料完全熔化。

停炉时，倒净炉内金属液，炉口加盖封砂。

③冷炉重起

a.将炉体倾斜至适当位置。

b.以光源照明炉衬内壁并仔细检查。

c.以补炉胶泥（厂商提供）修补裂纹、凹坑。

④注意事项

a.及时清除浮渣。

b.必须满炉熔炼。

c.炉料不得有水分和杂质，下料时要轻投轻放。

d.尽量选用弱碱性造渣剂。

e.结壳时，将炉体适当倾斜，使金属液融解凝壳。

f.成型炉衬不具备机械加工性能，不可进行开口、钻孔等改动。

⑤需要特别关注的“四个环节”

a.安装环节。确保安全衬的结实，安装不实可能造成成型炉衬的开裂。

b.熔炼环节。防止投料冲击，防止结壳、“架桥”，及时除渣。

c.停炉环节。熔液倒净，加盖封沙。

d.修补环节。冷炉重起前要及时修补，防止烧结层剥落。

⑥炉衬使用寿命的判断方法

a.测量法。用尺测量炉膛内径已至成型炉衬外径的4/5，或成型炉衬已完全耗尽。

b.读表法。接近成型炉衬使用寿命时，电流表指示电流陡然增大，电压变小。

c.炉内观察法。熔液出炉时从炉口观察炉膛内有局部发暗现象。

d.炉外观察法。熔液满炉时从炉外观察感应线圈有发红的现象。

6.捣打料

例1 湖北某炉衬材料公司炉衬材料的配制

（1）颗粒配比 粗粒度一般指直径3～8mm砂料，所占比例为20%～25%；中等粒度一般指0.5～3mm的砂料，所占比例为25%～30%；细粒度一般指0.5mm以下的砂料，所占比例为40%～50%。

（2）黏结剂加入量（体积分数） 对于酸性炉衬材料，通常用硼酸（H₂BO₃）或硼酣（B₂O₃）做烧结剂。硼酸含有43%的结晶水，烘炉时大量析出，熔炼铸铁时加入量为2.0%～2.5%，用于铸钢时加入量为1.0%～2.0%；硼酣不含结晶水，烘炉时可快速升温，加入量为硼酸的57%，当工作温度为1500℃时，硼酣的加入量约为1%，温度越高加入量越低，温度越低加入量越大。硼酸加入量过大，会使耐火材料的耐火度降低，影响炉衬寿命。

（3）按工作温度产品分类 电熔石英质酸性炉衬材料产品适用环境见表3-17。

表3-17 电熔石英质酸性炉衬材料产品适用环境

例2 天津某外国矿产公司筑炉材料

石英捣打料以干粉混合料的形式运至用户，其中含有预先混合好的顾客要求的硼酸或硼干含量，这种材料可以马上投入使用。

技术数据：氧化硅的质量分数为99.2%，氧化铝的质量分数为0.5%，氧化铁的质量分为0.1%，其他成分的质量分数为0.2%，材料密度为2.15g/cm³，粒度不大于4mm，使用温度上限为1650℃，施工方法为干捣或振动。

例3 长沙某石英砂公司筑炉材料（见表3-18）

表3-18 产品规格

烘炉曲线见图3-16。

例4 自配制捣固料

1）对于2t以下中频电炉石英砂炉衬配制，一般酸性炉衬的材料是石英砂（SiO₂），黏结剂为工业硼酸。

①炉衬材料的选用和配比。

对石英砂的要求：w（SiO₂）≥99%、w（Fe₂O₃）≤0.05%、w（CaO）≤0.5%、w（H₂O）≤0.5%，耐火度不低于1700℃。

对硼酸的要求（见表3-19）：w（H₃BO₃）≥98%、w（H₂O）≤0.5%，粒度≤0.5mm。

②筑炉材料混制要求

a.按比例称量加入混合。

b.混合料预先过筛除去杂质并要校正标号是否符合要求。

图3-16 烘炉曲线

表3-19 硼酸的要求

c.硼酸应粉碎过筛。

d.如用人工混合砂料，按表3-20配比，放在铁板上混合时，边混边用喷壶均匀喷水，不得集中倒入。

e.如用混砂机混合，应将按一定比例配好的砂料及硼酸倒入混砂机内，一次混合量应视混砂机大小及炉衬用量而定，混合时间30min左右，具体时间应以混制均匀为准。

2）大吨位电炉整个耐火炉衬（炉底、炉壁）均采用酸性炉衬材料打结。炉衬对石英砂的要求：w（SiO₂）≥99%、w（Fe₂O₃）≤0.05%、w（CaO）≤0.5%、w（H₂O）≤0.5%，粒度≤8.1mm，耐火度1700℃以上。对硼酸的要求：w（H₃BO₃）≥98%、w（H₂O）≤0.5%，粒度≤0.5mm。炉衬石英砂配比要求见表3-20。

表3-20 炉衬石英砂配比

7.浇注料

（1）常用耐火浇注料

由耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂、水或其他液体材料组成。一般在使用现场以浇注、振动或捣固的方法浇筑成型，也可以制成预制件使用。表3-21列出了几种常用浇注料。

表3-21 常用浇注料

（续）

（2）浇注料筑衬工艺要求

1）施工时所用的模型应防水处理。模板表面应光滑，为防止粘模，模型安装前应将其表面用厚纸糊上，以便脱模。

2）施工场地要求清洁，不得有泥沙、石灰、石子、硅酸盐水泥等其他杂物混入浇注料中，并要求与浇注料接触的所有工具和设备上不能粘有以上物质。

3）在施工时应采用搅拌机拌料，严禁不同牌号的浇注料混合使用。

4）在施工浇注料时膨胀系数应严格按照规范控制。按照膨胀缝系数规定，在与浇注料接触的浇包钢板铺设石棉板保证膨胀间缝。

5）使用时将整袋材料（包括大袋骨料和小袋粉料）全部倒入搅拌机内，不得有余留，也不能取出部分使用。

6）适宜的施工环境温度为10～30℃。夏季施工时，严禁将浇注料置于露天暴晒。应放在阴凉处，施工部位应作遮阳处理，拌和水温不高于20℃；冬季施工时，当环境温度低于5℃时，应采用温水（40～60℃）搅拌，施工后，采取适当的保温措施，保持环境温度在5℃以上，并且脱模时间不少于48h。当施工环境温度低于5℃时，严禁施工。

7）搅拌时先拌均匀后，再加水，施工所用的水应是纯净的饮用水，其pH值应控制在7～7.5之间。

8）加水应按照不同产品加水量进行加水，不能超过加水量的最大限量。

9）加水后搅拌2～3min，应搅拌均匀，不得有干料夹带和结团现象。拌好的料在30min内用完（开始搅拌时要抓紧施工，掌握好时间），凝结后的料不能再加水搅拌使用（就算报废了）。施工时抓紧时间操作，减少损失。

10）型腔内一次装料高度不得超过300mm，料加入后摊平进行振棒振动，要插入深，直到下层，保持表面内衬，四角度的振动，达到标准。

11）浇注料施工完毕要求在24h后脱模，脱模后自然养护24h。

12）模板拆除时要整体检查是否有蜂窝、剥落和空洞等质量问题，如有应及时处理，继续保护，禁止用水泥、灰浆抚平缺陷。

表3-22为黏土质和高铝质致密耐火浇注料的理化指标。

施工完毕48h升温烘烤，升温曲线见图3-17。

（3）使用浇注料前准备工作

1）检查浇注料施工部位现场清理工作。

2）检查施工浇注料的用具是否齐全、是否清洁。

3）检查施工场是否有杂料，场地是否清洁。

4）检查施工用水，严格控制，加水宜少不宜多。

表3-22 黏土质和高铝质致密耐火浇注料的理化指标（YB/T5083—2014）

5）检查浇注料是否过期失效，要看发货单及生产日期。过期失效的材料不得使用。

6）检查电源，在浇注料施工中确保不停电，中途不能中断施工。

7）检查模板尺寸，安装是否正确、密缝、牢固。浇注前，模板内涂上机油。

8）检查膨胀缝。

（4）浇注料的保存

1）浇注料存放在有顶盖通气库房内，不得淋雨，不得受潮。

2）浇注料在库内，不要堆放太高。

图3-17 升温曲线

注：如现场情况与之不符，则按实际情况进行相应调整。

3）浇注料存放日期（保持期）为三个月。

4）如品种多一定分开堆放，距离要保持2m左右。

3.4.1.2 感应炉筑衬

1.筑炉工艺

（1）材料准备

1）绝缘隔热材料。绝缘隔热材料用于炉衬和感应圈或炉壳之间，用以隔离炉膛内的热量向外传递。常用的绝缘隔热材料见表3-23。

表3-23 常用的绝缘隔热材料

2）1t电炉修炉用材料见表3-24。

表3-24 1t电炉修炉用材料

3）2t电炉修炉用材料见表3-25。

表3-25 2t电炉修炉用材料

4）20t电炉修炉用材料见表3-26。

表3-26 20t电炉修炉用材料

（2）筑炉前的准备

1）仔细检查机械油压及水冷系统是否正常、控制阀是否动作灵敏、感应圈是否有透漏。打制炉衬前一定要对炉体、感应圈等进行彻底的清理和检查，首先保证感应圈应固定可靠，匝与匝之间要保留一定的间隙，冷却水管与感应圈、水冷电缆与感应圈等的连接可靠，特别禁止使用铁丝等磁性材料进行绑扎。若感应圈匝与匝间隙太小，会造成短路而击穿感应圈，所以一定要把缺损的螺杆、螺母配齐，间隙过小时要用绝缘材料进行隔离。

2）检查坩埚钢模尺寸，误差不应超过±1.5mm，焊缝要平整，外表面铁锈和黏附物应清除干净。

3）筑炉工具要备齐好用，场地要保持清洁，并通电检验电器系统是否正常。一切正常时方可进行筑炉。

（3）绝缘耐火线圈胶泥的敷设 中频电炉感应线圈匝间空隙约为10～45mm，电炉容量越大空隙越大。为防止石英砂从匝间漏出，可敷设线圈胶泥。线圈胶泥属刚玉基质，设计时考虑了耐火、可操作性、绝缘性。使用高质量硅酸耐火水泥为结合剂，使耐火度和高温强度大大提高，对有顶出机构的炉体，起到导向和防止线圈擦伤的作用。

1）线圈胶泥理化指标及包装标准：

w（Al₂O₃）＞87%，w（SiO₂）＜3%，w（CaO）＜6%，粒度不大于2mm，材料密度为2.8g/cm³，25kg/袋（防潮纸包装），存放期12个月。

2）线圈胶泥敷设要求：

①取适量线圈胶泥料，手工搅拌，加入适量干净的自来水拌匀即成线圈胶泥。

②用线圈胶泥将线圈间隙填实抹平。整个施工过程不宜超过30min。初始硬化：1～2h，最后硬化：4～5h。

3）线圈胶泥敷设方法和步骤：

①为防止感应线圈匝间放电，提高其绝缘性能，先将线圈与线圈之间填充胶泥（方法自下而上）。

②在线圈内侧均匀涂抹一层4～5mm厚的绝缘耐火胶泥。

③待第一层胶泥充分凝固后再涂抹第二层3～5mm。

④最后涂抹一层1mm左右的光滑层胶泥。

⑤胶泥层整体厚薄均匀，误差≤1mm。

4）线圈胶泥烘烤方法：

①施工完成后，自然养护干燥24h。

②用加热管加热24h，保持温度300℃左右，以利于水分充分挥发，保证线圈匝间及整体绝缘性能。

（4）绝缘隔热等辅助材料的敷设及安装

1）炉壁四周的敷设：

①首先在感应线圈内部涂一层硅有机漆或酚醛绝缘漆，然后在感应器匝间和内圈充分填充和涂抹绝缘耐火胶泥（厚8～10mm）并烘烤完成。

②安装一层2mm厚的云母板（5t以下感应线圈电压小于1000V，无需安装）。

③安装一层或两层3mm厚石棉板（5t以下安装一层，2t以下无需安装）。

④安装一层3mm厚的石棉布，并将炉壁报警电极网穿引安装在其上（2t以下无需安装）。

2）敷设炉底。在炉底的耐火砖上敷设重叠的二层3mm厚石棉板，与其连接的斜面用随形的石棉板敷设，层与层之间互相搭接交叉三分之一，并接好报警底线。

3）其他：在绝缘隔热材料的敷设过程中，为将已铺好的材料定位，可使用涨紧圈。当绝缘隔热层铺好之后，应在距炉底250mm，中间每500mm及炉口设置涨紧圈各一个。

4）对绝缘隔热材料敷设的要求：

①按工艺要求敷设绝缘材料和绝热材料，并固定牢靠。云母板、石棉板、石棉布安装时不得发生裂纹和褶皱，连接处应相互搭接，搭接宽度≥100mm。不得损坏绝缘隔热材料，每敷设一层必须用涨紧圈压紧。各层材料敷设要平整，紧贴感应圈尽量减少间隙。报警电极敷设后作一次试报警后方可筑炉。

②炉底石棉板的敷设与炉壁绝缘隔热材料，必须覆盖衔接，并且一定要超过感应线圈的底部。

③在敷设过程中严防落入金属物品及一切导电材料。

（5）炉衬打结

1）炉底的捣固。将混合的炉衬材料逐步分层填筑，每层厚度为40～50mm，每层捣固时间为10～15min，加下一层料时先要耙松已捣实的表层，先用捣固叉再用平锤打结匀实紧密，炉底高度通常填筑到比要求尺寸高出4mm左右，然后将高出的部分去掉、打实，放入坩埚（20t电炉炉底厚400～450mm，是炉衬厚度的2倍）。

①炉底做多次打结。

②每次加料前将已打实表面扒松10mm，使层与层之间相互咬合。

③加料后扒平，用振动叉插实三遍，自外而内。

④用平锤自外而内打结三遍，要求第二锤压第一锤1/3，不漏锤。

⑤打完第三层后，用水平尺找平，刮出多余浮砂，吊入坩埚钢模。

2）装入坩埚钢模。20t电炉坩埚钢模结构尺寸如图3-18所示。

坩埚钢模可按图3-18所示，用δ=10mm厚的钢板焊接而成，在接缝处每层留出3～4个定位点焊、联成整体，焊缝要光滑，圆度偏差不得超过±5mm。用吊车放入炉内。为了使坩埚壁厚均匀，在安放坩埚钢模时要与感应线圈对正中心，当壁厚偏差调到小于±5mm后，在四周用四块厚度相同的楔形木块卡紧定位，为了防止在捣固时发生偏移，在坩埚内放入压铁压牢。再将点焊的联结点切开，只留下最下层，其余先吊出待打结层上升到离钢模上口100mm时，依次对号按定位放上各层坩埚模焊牢，依次打结，这样做基本上能保证炉壁的偏差。

图3-18 20t电炉坩埚钢模结构尺寸

3）炉壁四周的填筑：

①填筑之前要耙松已捣实的砂层表面，每层加料厚度为50～65mm为宜。

②对炉口、炉嘴易损坏的地方，采用在混好的材料中，另加入10%的水玻璃混成塑性状态，为了保证使用强度，该处需用小手锤仔细捣实30～50mm厚，再用压勺压光。靠炉膛口的内侧要倒角，炉口应砌成外高内低的倾斜面，可防止铁液外流。一定要将石棉板和耐火砖接缝处密封好，防止铁液漏到感应线圈上。

③无论用振动叉或振动锤都要垂直打结。每筑一层要求检测紧实度，可采用ϕ6mm钢筋磨制的钢锥扎入砂层自检，保证紧实度大于2.05g/cm³。

4）填筑时的注意事项：

①筑衬工作应连续一次完成。

②加料时不应过高倾倒，以防粗细砂粒分层。

③在捣固炉衬过程中，除了要保证筑炉材料本身的纯度外，不允许掉入任何杂物，一旦掉入必须取出。

5）捣固原则：

①每次加料要薄。

②捣固顺序：里→中→外，捣实用力：重→中→轻。

③捣固时每人每层都要走全过程，绕炉子四周均匀捣固，捣固锤要与水平面垂直捣固。

6）打结完炉衬，将坩埚钢模取出，小心放入大块规则的炉料按烘炉曲线进行烘炉，放料时不要碰坏炉壁。

7）在炉料熔化后加入0.5～1kg碎玻璃，这样即可使坩埚上部得到很好的烧结，也能得到光滑的釉面。第一炉熔炼后再连续熔炼三四炉次，石英砂烧结才能更完善。

8）在前6炉加料时要轻轻放入，严防砸伤坩埚。

2.炉衬的维修

在熔炼过程中，由于熔渣和炉衬起化学反应，炉衬很容易侵蚀。当侵蚀到1/4～1/3厚度时，需要进行修补，以延长使用寿命。

（1）2t以下电炉的中修和小修

1）当炉衬大部分侵蚀严重或局部侵蚀很严重，又不易小修时可进行中修，方法如下：

①按打结炉衬材料配置炉衬材料。

②清除要修补处的烧结釉面，直至露出干净的炉衬材料为止。

③倾转炉体，将炉内清理干净。

④在炉衬表面均匀地掸上一层结合剂，如石英砂炉衬用浓度为1.5%的硼酸水。

⑤放上坩埚模，按炉衬打结原则进行打结。

⑥按烘炉工艺烘炉。

当炉衬损坏严重，不易中修时，可将炉衬全部清除，进行大修。

2）当炉衬局部侵蚀严重或损坏时，可进行小修。小修的方法：

①将该处表面铲去，使内部炉衬材料露出。

②仔细观察该处有无残铁，如有应清理干净，当黏铁严重，面积较大时，可进行中修。

③均匀地在修补处掸上一层结合剂。

④把事先选好的钢板，挡在要修补处，并将其固定在炉衬上。

⑤加入混制好的炉衬材料进行打结。

⑥把炉内浮砂清理干净。

（2）20t电炉的中修 准备好炉衬材料。清除应修补处铁块、渣块，放上合适的坩埚钢模（或一部分，轴向切开一缝，以便调整直径），按炉衬打结要求进行打结，使炉壁恢复到原来的尺寸。按加料要求加满炉后，再按每小时50℃提温进行熔炼烧结。

若中修上部三分之一炉壁，先将上三分之一炉衬清除，并将截断面尽量铲平整，清理干净，按顺序敷设绝缘报警、隔热层，然后在坩埚截断面上撒上少量结合剂，放入高度合适的坩埚钢模部分（轴向切开一缝，以便调整直径），按炉衬打结要求进行打结后，按加料要求加满炉，再按每小时50℃升温速度进行烘炉烧结。

3.炉衬烧结

（1）2t以下电炉坩埚烧结工艺

1）烧结原则：

①采用空炉烘烤，炉内坩埚中设有开炉块，通过炉盖取样孔，设置测温热电偶。

图3-19 2t以下感应电炉烘炉规范

②以二段线圈串联送电，为按要求控制升温速度，应根据热电偶测温值，控制间断送电时间。

③100℃以下，水压应在0.2～0.25MPa。

2）具体烘炉规范见图3-19。

3）最初几炉应连续熔化，不熔化时，炉内留有3/4以上铁液保温。为防止炉内铁液升温过高，可用间断送电方式来控制铁液温度在1300～1400℃，这样，既可获得良好的炉衬烧结，也可防止因急冷急热导致炉衬开裂。

4）烘至1100℃时，即可加料熔化。加料时应逐块用铁钳轻轻加入，避免损坏炉衬，直至炉内铁液面达到炉口为止。

5）铁液保温期间，应每隔1h检查一下水温，以便将感应圈出水温度控制在20～40℃之间。

6）烘炉记录应认真填写，妥善保存。

（2）5～20t电炉烧结工艺

1）烧结原则：

①采用空炉烘烤，炉内仅有一个坩埚模，通过炉盖取样孔设置热电偶，进行温度测量。测量使用2m长热电偶测烘炉温度，测温位置设在坩埚模上，测温示意图如图3-20所示。

②以低电功率熔炼烧结炉衬，并密封炉盖进行保温，使炉内温度均匀，减少炉内上下温差。

③1100℃以下，水压为0.22～0.24MPa，1100℃时可卸掉热电偶，采取间断检测，谨防烧损。

2）具体烘炉规范见图3-21。

图3-20 测温示意图

图3-21 5～20t电炉烘炉规范

①加入冲天炉的铁液前，须保证整个烘炉时间为28～30h。

②20t电炉合入冲天炉铁液16t左右（炉底预先放置3t左右开炉块），合铁温度1300℃，分几次合完，合铁时间0.5h。合铁液完成后，铁液面应保持在炉口以下500mm，炉内铁液温度1250℃。

③低温烧结温度1300～1350℃，中限1320℃。

④高温烧结温度1490～1510℃，中限1500℃，保温时间不得超过1h。

⑤高温烧结完成后，可少量出铁浇注铸件，不需出铁可加冷料入炉，迅速将铁液温度降低至1400℃以下。

3）新炉衬前期控制注意事项：

①新炉衬烘烤烧结后，第一周内禁止高温、大功率使用，规定最高使用温度1460℃，最高保温温度1420℃。

②新炉衬烧结后，熔炼初期（十天左右），每次出铁不超过1/3，并加料补足，使坩埚内铁液保持在第一炉的高度，这样可以增加烧结层厚度，提高坩埚强度和使用寿命。