李铁锋
（豫联集团中孚技术公司 河南郑州 451200）
摘要：合金生产大多采用中频炉作为熔炼设备。可通过提高中频炉坩埚质量、筑炉及烘炉工艺、日常操作与维护来提高中频炉坩埚使用寿命。
关键词：中频炉; 石墨碳化硅坩埚；使用与维护。
引言：作为合金车间的主体设备，如何有效提高中频炉炉龄尤为重要。石墨碳化硅坩埚以天然鳞片石墨为主体原料，以可塑性耐火粘土或炭质为粘结剂加工而成，具有耐高温、导热性能强、抗腐蚀性能好，使用寿命长等特点。由于石墨碳化硅坩埚具有以上优良特性，被广泛用于合金工具钢冶炼和有色金属及其合金的冶炼。
1. 筑炉材料的准备
1.1 对筑炉用石英砂的处理
石英砂选用主要有两种方法，一是手选，主要作用是去除块状物及其他杂质；二是磁选，使用这种方法时必须完全去除磁性杂质。
1.2 筑炉材料的选用及配比
1.2.1 筑炉材料的选用
不是所有SiO2 ≥99% 的石英砂均可用作感应炉炉衬材料，重要的是石英晶粒大小，晶粒越粗大，晶格缺陷越少越好 ，炉子容量越大，对晶粒的要求越高。
1.2.2 炉衬用石英砂配比(表1)
表 1 炉衬用石英砂配比
2. 石墨碳化硅坩埚使用的注意事项
2.1 检验
在生产使用前一定要检验石墨碳化硅坩埚，防止任何可能的损坏，确保石墨碳化硅坩埚的完好。在使用过程中一定要随时检查石墨碳化硅坩埚，包括：埚壁的磨损、损伤。
2.2 安装
首先，在安装前需要先检查线圈泥浆填塞状况是否良好，形状近似圆形，如果在检查过程中发现形变，则需要进行必要的修复并进行充分的干燥，然后紧贴线圈泥浆填塞一层光滑的云母布，并保证叠加层方向相同。其次，安装要注意接地保护和布置地线。最后，在炉子底部加入3~4英寸的垫料，并轻轻捣打，每层除掉气体且在作下一层前刮平捣打的垫料。
2.3 存放
由于石墨石墨碳化硅坩埚害怕潮湿，存放时必须放在干燥处或木架上。搬运时一定要轻拿轻放，严禁摔震。在使用前需在干燥设备或炉旁热烘烤，使温度逐升到500℃。另外，在加料时应根据石墨碳化硅坩埚溶量，不可加料太多、太紧，避免涨破坩埚。使用出炉工具和坩夹要符合石墨碳化硅坩埚外形，夹其中部避免局部受力损坏坩埚。
当需要清除石墨碳化硅坩埚内外壁溶渣和粘焦时，应轻敲坩埚，避免损坏。除此之外，坩埚应放在炉内正中，与炉壁之间保持适当距离。如果使用过量助燃剂、添加剂将减少坩埚使用寿命。在使用过程中，每周将石墨碳化硅坩埚转动一次，可延长坩埚使用寿命。
2.4 浇注
在使用坩埚进行浇注时，应严格按照操作规范进行，以免损坏坩埚。当金属溶液达到预定的铸造温度时，需除渣、除气后尽快进行浇注。在进行浇注时，不能持续加热，以免坩埚壁腐蚀不均，缩短坩埚使用寿命。在使用旋转坩埚炉时，完成一次浇注作业后，应将坩埚恢复到原有位置。金属溶液在坩埚中保温不可时间过长，否则会缩短坩埚的使用寿命，降低熔炼金属的质量。
2.5 注意事项
石墨碳化硅坩埚底部不能低于最低的线圈。如果放在线圈中心，可能会产生过热点和裂纹。因此在使用过程中要检查坩埚的高度和水平，若在检查过程中发现异常，必须进行调节。用木楔将石墨碳化硅坩埚固定在电炉线圈中心，在石墨碳化硅坩埚和炉壁之间加入干燥的振动背衬细粉（必须是非烧结的）厚度为石墨碳化硅坩埚直径的十分之一。捣打到离石墨碳化硅坩埚顶部大约50~75MM时，应当使用可塑料密封石墨碳化硅坩埚顶部，并在可塑料上制作通风孔，可助其干燥。
3. 石墨碳化硅坩埚的使用
3.1 石墨碳化硅坩埚的预热
石墨碳化硅坩埚预热是延长坩埚使用寿命的方面之一，很多时候石墨碳化硅坩埚是在预热期间损坏的。当养护炉子内有耐火材料时，不要加热坩埚，否则温度的变化将会粘结剂氧化。如果是对坩埚初次进行加热，那么需要每隔10分钟，增加20%功率，直到达到最理想的操作功率。
3.2 石墨碳化硅坩埚的加料
将大块金属锭垂直加入石墨碳化硅坩埚，保证金属锭和石墨碳化硅坩埚壁之间有适当的间隙。不要将冷金属锭水平地楔入石墨碳化硅坩埚中，因为加热期间，金属的膨胀会导致坩埚破裂。金属锭或者其它重金属块应当使用专用钳子小心的放入石墨碳化硅坩埚，加入前必须进行烘干，金属料应宽松的放入石墨碳化硅坩埚底部，最好先将小块料加入坩埚底部，为大的金属锭料铺垫。在石墨碳化硅坩埚中留有一些液体金属，可加快将金属料熔化。避免将大块金属锭加入到少量液体金属中，引起激冷或者金属凝固，使坩埚破裂。
若加入的是液体金属，要避免夹得过满。在炉子停电时，石墨碳化硅坩埚必须完全清空。否则由于膨胀率不同会造成金属料凝固在石墨碳化硅坩埚中，在下次加热时，导致坩埚破裂。
3.3 除渣、除气和精炼
3.3.1 精炼除渣
为了延长石墨碳化硅坩埚的使用寿命，需要严格按照制造商的说明，使用添加剂。只有加入要求的最少量，完成除渣，才能使石墨碳化硅坩埚的使用寿命增长。在每天工作结束时，应当清洁坩埚的粘渣。如果未清洁粘渣，就会使未使用的清渣剂渗入熔渣，扩散进坩埚，增加精炼剂侵蚀的危险。由于石墨碳化硅坩埚与精炼剂反应的速度是与温度成比例的，坩埚过热将会严重地缩短使用寿命。而流动性好的精炼剂将会穿过坩埚壁，在氧气和燃烧气体中，从外面攻击石墨碳化硅坩埚，气泡的釉面和较大的深坑是这种侵蚀的象征。除此之外，石墨碳化硅坩埚外面的精炼剂溢出或飞溅会产生同样的后果。
3.3.2 浇铸
当金属液达到所要求的铸造温度，并且按要求进行了除渣和除气后，就应当尽快浇铸，不建议金属液在石墨碳化硅坩埚中长时间保温，这样会缩短石墨碳化硅坩埚的使用寿命和降低冶金质量。如果继续加热，就会导致吸气，金属的烧损，石墨碳化硅坩埚壁腐蚀不均匀，提前损坏。当从大的倾转石墨碳化硅坩埚炉倒出少量的金属时，在下一次浇注之间，石墨碳化硅坩埚应恢复至垂直的位置。当石墨碳化硅坩埚盛有熔化金属时，搬运石墨碳化硅坩埚的设备必须牢固而且一直适当地支撑坩埚底部。
3.4 熔渣的形成与清洁
熔渣产生于金属熔池，为了消除液体金属中的污染物、氧化物和夹杂物，进行精炼处理时部分熔渣粘附在石墨碳化硅坩埚壁上。在其刚刚形成时，熔渣是相当软的和容易去除的。当熔渣保留下来时，它们就变得极其坚硬和难以去除。另外石墨碳化硅坩埚壁上多层的熔渣将会抑制石墨碳化硅坩埚的性能，而且是石墨碳化硅坩埚提前损坏的最常见原因之一。
掌握正确的清除熔渣方法是非常重要的。在完成首次加热后，当石墨碳化硅坩埚还在发热时，应当彻底刮掉熔渣，随后，每天工作结束时，清洁石墨碳化硅坩埚。
4. 经济效益
合金车间 2018 年平均每月筑炉6次，每月生产铝中间合金850吨左右，目前中频炉炉龄提高到450炉次左右，2019年实计筑炉35次，筑炉次数明显减少，按照每台中频炉消耗18000元计算，2019年预计将节约近666000元。
同时，通过生产实践，对烘炉曲线进行了调整，烘炉曲线比设备生产厂家提供的34h减少了12 h，按照中频炉平均使用功率计算: 700kW × 12h = 8400kW·h，即每烘一次炉可节约电8400kW·h
5.结语
对于中频炉石墨碳化硅石墨碳化硅坩埚的寿命，除保证正常使用外，还应注意平时的操作维护，筑炉选用优质干净的筑炉材料，合理配比，精心安装，科学烘烤，严格操作工艺，即可延长炉子使用寿命。
参考文献
[1]易致达中频炉如何保持较高炉龄［J］．铸造设备研究，2009(2)
[2]顾金才，徐卫明，褚耀．大型中频感应炉冶炼工艺的开发［Ｊ］,冷热工艺
作者简介:李铁锋(1975.09),男，汉族，河南省巩义市。电气责任工程师，豫联集团中孚技术公司，研究方向：电气机械