中频感应电炉经济运行的技术管理实践

肖连华，曹瑞荣

（唐山钢铁集团重机装备有限公司，河北唐山063036）

中频感应电炉经济运行的技术管理实践

肖连华，曹瑞荣

（唐山钢铁集团重机装备有限公司，河北唐山063036）

根据唐钢重机轧辊铸造使用中频感应电炉生产实践经验及其技术原理、使用要求，从减少熔炼时间提高生产效率、提高使用寿命、降低冶炼电耗，降低成本及生产设备事故预防等方面，介绍酸性中频感应炉经济运行的技术管理的模式，提供必要的技术数据作为可行性分析和方案选择参考。

中频感应电炉；经济运行；技术管理；实践

中频感应炉应用电磁感应原理，在被熔化的炉料内部产生热量而使炉料熔化[1]。特别是在近年来冶金行业不景气的背景下，因其投资少、使用寿命长、电效率高且电能单耗低、操作方便、冶炼合金元素烧损量小、脆性夹杂物少、纯净度高等优点，在冶金及铸造行业中得到广泛运用。

使用中频炉做为轧辊生产设备，通过摸索总结使用方面技术要点，实现长寿、节能、高效及必要的事故预防，对同行业有很好的借鉴意义。

1 酸性中频感应炉的长寿技术

1.1 采用优质的炉衬材料

图1为炉型结构图，表1为炉衬材料，表2为炉料配比。

表1 炉衬材料

图1 炉型结构图

表2 炉料配比

1.2 实施严格的筑炉工艺

采用气动打结，先用筑炉底机将炉底打结，再下入胎具，在胎具与绝缘层之间加入筑炉材料，用振捣器振动胎具使材料紧实[2]。

1.3 连续的烤炉工艺

1.3.1 烘烤工艺特点

烘烤工艺特点为“低温阶段慢升温”，而且烧结阶段温度比最高出铁温度高50℃～80℃左右。

1.3.2 烘烤过程控制

以50℃／h缓慢升温4 h，再以100℃／h的速度将坩埚模加热至600℃，保温4 h；以50℃／h升温至900℃，保温3h，以100℃／h速度升温至1200℃，保温3 h；以50℃／h升温至1 470℃，保温1 h.石英质材料烘烤转化过程如图2.

图2 石英质材料转化温度图

1.3.3 烧结层的形成

高温烧结有利于在炉衬的径向上从内到外形成各占1/3厚度的烧结层、过渡层、松散层。

1.4 维护使用要求

1.4.1 加料

炉料小批量、小块度多批加入，不能蓬料，减少炉料对炉壁、炉底的冲击。

1.4.2 保护炉领措施

在炉沿上加一个铸铁圆形防护压圈，在筑炉时最后一层上平面应低于炉沿20 mm～30 mm，对炉领部位有良好的防护作用。

1.4.3 随时掌握炉况

加强日常检点，注意炉衬的侵蚀、裂纹状况，用专用量具测量其总高度和不同高度部位的直径，做好定期维护是提高炉衬材料使用寿命的重要因素。

1.4.4 补炉

在炉底腐蚀小于50 mm情况下将筑炉材料适当调湿，将炉底杂质清除用捣固锤捣实进行“热补”。

1.4.5 掌握好停、拆炉时机

在炉壁圆周方向出现肉眼明显可见的水平环状裂纹、炉衬侵蚀和剥落严重，功率和电流达到甚至超过额定的5%～10%，炉内铁液翻转比平时明显剧烈时必须考虑停、拆炉。

1.5 熔炼操作

1.5.1 熔炼温度制度

熔炼过程中尽量避免高温熔炼。在高温状态下会发生反应，SiO2+2C→Si+2CO，温度越高、C越高、Si越低，炉衬的蚀损将加剧，尤其在新炉时更严禁高温熔炼，是提高炉龄、降低电耗的好方法[3]。

1.5.2 避免炉衬过热

炉料出现“架桥”现象使炉衬出现局部高温甚至超过炉衬的耐火度，可使炉衬熔融而蚀损，降低炉衬的使用寿命。

1.5.3 铁水对炉衬寿命的影响

铁水在电磁作用下产生的搅拌力会冲刷炉衬，高温时炉衬中的SiO2会被铁水中的C还原，影响炉衬寿命。

1.5.4 炉渣对炉衬的影响

炉料中铁锈、回炉料含有FeO等炉渣，与炉衬中的SiO2反应形成低熔点的熔渣，大量熔渣严重侵蚀炉衬；并且炉渣会掩盖炉衬真实裂纹，因此及时清渣是延长炉衬寿命的一个因素。

1.5.5 钢铁原料要求

应严格防止含Zn、Pb过高的材料加入，因这两种元素的熔点相对于铁较低，在铁还未熔化时，就以蒸汽的形式穿透整个炉衬，导致石英砂炉衬烧蚀洞及裂纹产生[4]。

2 高效化生产

为实现高效化生产，要根据中频电炉的冶金特性编制合理的熔炼工艺，从料斗装料、温度控制及在各不同温度下加入合金、增碳剂、造渣剂以及出铁温度、快速成分分析等各个环节严格控制，力求用最短的熔炼时间、最小的合金烧损与氧化，达到控制和稳定金相组织，提高轧辊质量的目的[5]。

3 节能技术

3.1 合理配料

科学管理与使用好炉料，做到主要化学成分符合要求，有害杂质元素含量尽可能少、避免因调整成分而拖延熔炼时间，杜绝因成分不合格而报废。

在加料过程中应尽量使金属保持密实状态充满整个炉腔，以保证热效率的最大利用，提高熔化效率[6]。

3.2 合理冶炼操作

供电时先供给60%左右的功率，待电流冲击停止后，迅速将功率增到最大值，以加快炉料的熔化[7]。

3.3 合理控制出钢温度

熔炼采用浇注前5 min～10 min升温至符合工艺要求的温度，而其余时间铁液保持较低温度可减少高温铁液对炉衬的侵蚀，延长炉衬使用寿命，降低电耗。

4 高合金回收率技术

感应炉中Si、Mn、Cr等易氧化元素的烧损，多在3%～5%.一般发生在熔清时间过长，又未注意造渣保护的阶段。

4.1 避免元素烧损过大的办法

炉料尽量干净，形状不要枝叉，尺寸不能过大、过薄；杜绝架料；熔炼前期要及时造渣，后期高温下有熔渣覆盖；熔炼后期调频不要过度；过热温度不要过高，切忌高温下长时间保温[8]。

4.2 调整成分顺序原则

铁液温度超过平衡温度，反应SiO2+2C=Si+2CO向右进行，造成铁液降C增Si.所以配料时要补C.后期调整成分，要采取先Mn再C后Si的顺序。

5 感应炉熔炼过程喷溅与爆炸原因分析

5.1 感应炉内铁水喷溅

碳、氧反应及铁的氧化物的高温分解反应在钢液内持续进行，炉料潮湿和锈蚀使铁液内部产生了不断外涌的动力，进而发生喷溅。

5.2 熔渣结壳，铁水喷爆

熔渣的散热速度高于钢液的传热速度时，熔渣表面结壳。渣壳下部空间形成密闭环境，熔炼产生的气体不能及时释放，达到一定压力气体会顶开渣壳造成金属液、熔渣喷出，造成较大的安全事故[9]。

5.3 炉料架桥

炉料架桥原因包括：一次加料过多，上部炉料堆放过紧，炉料卡死、架空；炉料结构不合理，上部料块小、熔点高，下部料块大、熔点低；炉壁不平滑，不利炉料顺行。炉料架桥后，下部熔池温度则不断升高，在炉内形成高温、高压气氛，金属液对炉衬耐火材料侵蚀严重，甚至导致炉体局部金属液泄漏，使其冷却水进入金属熔池引起大爆炸。

5.4 感应圈漏水

中频炉内因电磁搅拌铁液会冲刷炉衬材料，导致熔蚀加剧，炉衬的某些部位被严重侵蚀而失效，铁液会穿炉，造成两层感应圈之间短路、烧穿，线圈内的冷却水进入炉内导致爆炸。

6 效果

1）通过以上技术管理措施综合实施，实现了中频炉经济运行，具体指标见表1（以20 t炉2016年1～6月平均为例）。

表1 中频炉经济运行前后对比

2）中频感应炉炼钢时金属料和合金收得率显著提高。钢铁料的收得率可达到97%～98%，合金收得率显著提高1%左右。因此，节约钢铁料和合金成本优势较为显著。

3）冶炼调整成分比较方便，满足工艺对铁液较窄成分范围的要求，使轧辊性能更加稳定、冶炼成本更低。

4）中频炉电源功率大，升温能力很强，可以对不同材质及规格轧辊给出不同的温度范围来满足铸造工艺要求。

7 结论

通过对中频炉感应炉使用过程严格控制，加强技术管理可实现中频炉经济、高效运行。进一步研究中频感应炉长寿技术、高效熔炼技术、事故预防等问题，可更好地满足产品技术要求，更好地实现经济运行。

［1］耿振伟，安杰，等.30 t中频炉的生产实践［J］.工业加热，2014（5）：63-64.

［2］陈晓光，杨贵成.中频无芯感应电炉炉衬的气动筑炉与维护［J］.铸造设备与工艺，2010（3）：15-17.

［3］高修启，孙家聚.中频电炉熔炼高强度铸铁炉前控制技术［J］.铸造技术，2006（10）：1043-1044.

［4］周育.中频炉酸性炉衬使用寿命的探讨［J］.铸造设备研究，2004（2）：10-11.

［5］郭建平.中频感应炉生产的节电途径［J］.铸造设备研究，2005（4）：26.

［6］王成刚，马顺龙.用中频感应炉熔炼铸铁的几个技术问题［J］.现代铸铁，2012（4）：44.

［7］赵健.中频感应熔炼炉节能技术研究与现状［J］.工业加热，2016（1）：51-54.

［8］钱立.感应炉熔炼铸铁常见问题及对策［J］.铸造，2015（64）：181.

［9］张新法，赵青，郝银贵，等.感应熔炼过程喷溅与爆炸原因及预防措施［J］.工业加热，2012（4）：58-59.

Management Practices of Economic Operation of the Medium Frequency Induction Furnace Technology

XIAO Lian-hua，CAO Rui-rong
（Tangshan Iron and Steel Group Heavy Machinery&Equipment CO.，LTD.，Tangshan Hebei 063036，China）

According to the medium frequency induction furnace production practice experience of roller casting and its technical principle，usage requirement，this paper introduces the economic operation technology management model of acidic medium frequency induction furnace，including reducing smelting time，improving production efficiency and service life，reducing melting cost，and production equipment accident prevention，etc.，which provides necessary technical data for the feasibility analysis and scheme selection reference.

medium frequency induction furnace，economic operation，technical management，practice

TG232.3

A

1674-6694（2017）01-0010-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.01.004

2016-09-19

肖连华（1967-），男，汉族，高级工程师，工程硕士学位，从事轧辊生产工艺研究。