工業爐應用最重要的是以生產現場為基準

天津一汽內燃機制造分公司制造技術課工程師 汪海峰

鑄造行業用感應電爐主要有工頻感應電爐和中頻感應電爐來熔煉鑄鐵，我廠早期使用過5t工頻電爐，主要優點是在金屬熔化升溫過程中加熱均勻，在調節鐵液成分方面較為便捷，但由于其存在熔化速度慢，功率因數低，耗能大，報警形式較簡單等缺點，現在已經較少被鑄造企業使用。2009年建設新工廠，我們采用了8t一拖二中頻感應電爐，通過四年的使用，我們發現其具有電效率、熱效率高，熔煉時間短，節省電能，過程自動化，保證生產靈活性等顯著優點。同時，隨著設備的不斷改進和耐火材料的不斷發展，中頻感應電爐的應用也日益廣泛，其對爐料的較強適應性及可熔煉各種鑄鐵的卓越優勢也越來越受到行業的青睞，據我們考察調研，全國各大中型鑄造企業90%都在使用各種形式的中頻感應電爐，如無錫一汽柴油機廠、中國重汽杭州汽車發動機、奇瑞汽車、新偉祥等知名鑄造企業。

在設備的選型上，中頻感應電爐作為鑄造車間的重要熔化設備，我們綜合考慮了多種因素，包括設備的安全性、經濟性、操作維護性等方面。在安全性上，要保證設備具有完整合理的機械、液壓系統的保護功能，各種應急設備的設計，靈敏、準確的報警系統，以及用于冷卻爐體和線圈的冷卻水循環系統等。對于經濟性，我們全面、合理地評估選用先進電爐系統所支付的較高的一次性投資額與該系統的較低的日常運行、維護費用及生產率提高之間的關系，綜合評估后選擇性價比最優設備。而對于鑄造車間的工人來說，最關心的莫過于操作性及設備的維護保養的難易程度，設備的生產廠家必須充分的考慮到這一點，從操作者的角度進行具體設計，才能得到現場人員對設備的愛護。

盡管如前面提到的，中頻感應電爐在熔化鑄鐵方面具有絕對的優勢，但在實際應用中依然存在著不足亟待改進。我廠在中頻爐投產這幾年時間里，出現了以下幾個問題：如電源電器柜內晶閘管經常燒損，柜內存在結露現象；長時間的使用，鐵液澆注時飛濺，水管油管溫度過高，出現過爐體循環水管破裂的事故；爐襯使用壽命較短，雖然經過分析改進，已經由最初的150余爐次提升到240余爐次，但對比行業內其他企業還有差距，通過與耐火材料廠家溝通，確定今后嚴格按照廠家提供的工藝進行操作，有無改善仍需持續關注；漏爐報警系統的設計，最近的一次拆爐中發現，爐底耐火材料已經全部燒盡，推出塊上已留有鑄鐵仍沒有報警，說明目前僅針對于爐壁線圈設計的漏爐報警并不能滿足實際生產需要；作業者在爐上進行挑釉子操作較為危險且很耗體力，這是一個行業內的難點，需要大家共同的力量；設備出現故障時無法實現遠程處理，雖然設備廠家在全國分布了多個售后維修人員，但出現問題時等待服務人員過來最快也要半天時間，可能會耽誤生產。

綜上，根據我們幾年來對感應電爐的實際使用和對同行業其他企業使用情況的調研，我們認為感應電爐的應用、推廣，極大地改善、推動了鑄鐵熔化的發展，但依然存在需要改進的地方，在此提出幾點建議希望可以起到拋磚引玉的成效。

（1）提高電爐控制系統電器元件的安全系數。

（2）雖然幾年的使用證明了當今電爐的報警裝置是相對可靠的，但建議廠家在今后的設計時針對爐底鉆鐵的報警多作考慮。

（3）增加遠程診斷處理功能，以便出現問題能夠及時解決。

（4）水冷系統的改進。目前電爐冷卻塔主要有封閉式和開放式，其中封閉式基礎簡單，維護方便，我廠也正在使用，對于封閉式冷卻塔來說如何防止北方冬季結凍是一項重要課題，我們也計劃將封閉式冷卻塔的水槽放在電爐地下室，方案是否可行還有待考證。

另外，我廠目前使用的爐襯材料為DV 463，是一種設計用作無芯感應電爐熔化灰鑄鐵、球墨鑄鐵的氧化硅基干振耐火材料，具有較為優異的抗熱沖擊性能、低滲透性和優異的體積穩定性。對于如何提高此類材料所打結爐襯的使用壽命，我們在結合生產實際的基礎上同材料生產廠家進行了多次溝通并總結為以下幾點：

（1）爐襯的施工及燒結工藝對爐襯的使用壽命有著很大的影響，在施工中一定要嚴格按材料廠家提供的工藝執行，不能存在任何偷工減料及僥幸心理，對于爐襯的燒結一定要確保按時間及溫度的要求進行，并且要定期使用手動燒結工藝，與自動燒結工藝作對比，及時調整，確保燒結的質量，如果爐襯密度較低或燒結時產生早期滲鐵，就會降低爐襯材料的抗侵蝕性和抗沖刷性。

（2）爐襯的壽命原則上是以侵蝕厚度作為拆除爐襯時的參考，一般來講，如果爐襯整體侵蝕超過爐襯側壁1/3，爐底超過1/2或局部侵蝕超過側壁厚度的1/2，就可考慮進行修補或拆除爐襯處理。

（3）嚴格執行冷啟動工藝。重新啟動前可對爐襯進行封閉處理，及時清理粘鐵，當決定停爐前，可適當升溫，以保證鐵液能完全清空，避免冷鐵粘掛。

（4）由于我廠經常存在單班生產，剩余鐵液需長時間保溫的情況，容易使熔池出現低液面過熱現象，爐襯因高溫抗侵蝕性能下降，表現為熔蝕加快，保溫時間越長，耐火材料的損耗越大，這是爐襯侵蝕加快的主要原因。

（5）鐵液中的金屬氧化物大多數為堿性氧化物，會與酸性爐襯材料發生反應，在熔煉時強烈侵蝕爐襯。另外，各種成分的原材料混合使用，成分超過1%的非必要氧化物就超過5種，這些氧化物形成的渣具有高流動性，對爐襯有很強的滲透性，因此在生產中建議使用干凈的爐料，提高分渣效果，控制鐵液在包內的停留時間，盡可能減少鐵液中非必要氧化物的含量。

其實，不管是設備生產廠家還應用企業，最重要的都是以生產現場為基準，在保證操作便利的基礎上充分考慮設備的安全性、經濟性及對環境的保護，以期實現鑄造行業優質、高效、綠色環保的目標。