上引法熔炉耐火材料捣筑及烧结
发布日期： 2020-07-30 13:50:55 阅读量（900） 作者：1 感应体的耐火材料施工方式
感应体筑炉分为直立式和侧立式两种，上引炉熔铜感应体一般采用干打直立式捣筑方式。直立式捣筑，是比较传统的方法，捣筑时，感应体中的熔沟模直立放置，分层次填料和捣筑，熔沟模周围的耐火材料是沿着熔沟高度方向自下而上，一层接着一层捣筑。
1.2 感应体耐火材料捣筑所需设备
(1)铜实心模必须用 X- 光或其他方法进行无损检查，确定其不存在浇不到。也可以对铜实心模称重与其理论重量比较，来判断铜实心模内部疏松程度，防止起熔时引起断沟。
(2)需要粘贴内腔的陶瓷纤维纸。
(3)在准备过程中必须用含氧化铝 90% 的橡皮膏或用水玻璃泡过的陶瓷纤维绳密封逢隙以防止漏料。
(4)对接前用 50% 的水玻璃处理暴露的耐火材料面。
(5)叉捣和除气工具。
(6)直边钢条，用来刮耐火材料以得到坚实的平面，也可用来施工熔沟和水套的安装平面。
(7)垂直捣筑时需要一个架来牢固地定位熔沟模。
(8)振动设备。
1.3 感应体耐火材料捣筑准备工作
(1)检查设备是否完全符合设计，保证法兰、侧板和名义板平整且和壳体配套并且没有变形，如果需要，修复一切损坏。
(2)在壳体的内表面贴一层 85mm 厚的陶瓷纤维纸。
(3)检查水套是否有弯曲或变形，检查内部尺寸使其与线圈很好地配合 , 检查水套顶部绝缘的情况，如裂开或损坏要更换 , 用胶带封住冷却水管接头防止进入杂物。
(4)用含氧化铝 90% 的泥膏或陶瓷纤维从内密封所有接缝后用水玻璃粘牢，防止干料漏出。
(5)对于感应体中的熔铜模，钻一个最大 1.5 mm 的孔，用来装置热电偶。
1.4 感应体耐火材料捣筑施工
在每次填料前，为了防止分层，都需要把上次的捣固层表面划松。如果是多人手工捣筑应该每隔一定时间轮换一次工人站位，以求捣筑均匀。为了捣实，每层加料厚度 100~120mm 左右为宜。
(1)加入最多 75mm 的松料，用叉子和铲子捣四遍来捣平和除气。
(2)使用装有合适尺寸捣头的 Bosch 振动器每层最少四遍，振完后材料必须平且硬，顶面约有6mm 的松料。
(3)用叉子把暴露的耐火材料表面 12mm 的一层插毛，这不仅是为了防止叠层而且也是为了重新分配 振捣头周围的大颗粒材料。
(4)重复前面的步骤直至材料顶面高出熔沟模位置 12mm，往回刮材料以使熔沟模和材料平面完全接触，定位并固定熔沟模。
(5)如果感应器装在热的炉体上，在捣筑到熔沟模一半的位置后，①把热电偶头插入模具中1.5mm 的孔中， 用有球尖的锤子轻轻地把它敲入孔内，使其紧密配合。②把去掉绝缘皮的导线平铺在材料表面并延伸到侧板。一定要保证使两导线间距在 40mm 以上，以保证两线的唯一接触点在焊头。如果裸线在其他任何点接触都将导致误读数。③在接触侧板处绝缘不要弄坏，不要让裸线接触侧板，因为这样也将导致误读数。④沿侧板走线并用胶带固定 (最好使用陶瓷纤维胶带)，导线必须在顶部喉口法兰处引出。⑤所有电偶装好后可继续捣筑，头几层一定要注意不要弄乱导线，同时也要仔细的叉捣以使导线周围的耐火材料达到合适的密度。
(6)继续施工直到耐火材料顶面高出侧面顶部12mm，用直边钢尺刮平耐火材料，并在捣筑好的材料顶面铺一层陶瓷纤维纸，然后装上侧板，待后续工作完成后和炉体对接感应体。
1.5 烧结
1.5.1 感应体耐火材料烧结原理
根据捣打混合料的特点，按照不同的温升曲线进行烘炉。上引炉熔铜感应体一般采用实心金属熔沟模板筑炉，直接向感应体送电即可完成起熔(开始熔化)过程。感应线圈通以电流时，相当于二次回路金属模板内则有感应电流产生，并且此感应电流足以将金属模板加热直至熔化，并在起熔过程中完成耐火材料的干燥、硬化和初步烧结。感应体起熔后，要进行 24h 的烧结，方可进行正常的熔炼过程。
石英砂的烧结过程，即石英的晶型转变过程见图1。
天然存在的 SiO2 均呈β石英。573~870℃时，β石英转化为α石英，体积稍膨胀。鳞石英在天然原料中不存在，但其属于矛头状双晶开型晶体，晶体间彼此较好的搭接在一起形成骨架，提高了软化温度，晶型转变时体积变化小，希望在烧结过程中越多越好。矿化剂促进了多晶转变，硼砂在878℃时熔化成液相，粒状石英首先从棱角或边缘表面被溶解，即α石英和双方石英等溶解于液相中，液相中 SiO2 增加到鳞石英的溶解度时，饱和的鳞石英便从液相中析出。α石英的不断溶解和鳞石英的不断析出即是理想的烧结过程。
图1 石英晶型转变图
从 SiO2 的晶型转变过程可以看到 ：573℃，天然 β 石英开始向 α 石英转化。由于只有 α 石英才能向鳞石英转化，因此该转化过程一定要进行充分。1200~1470℃，α 石英向鳞石英转化。由于该转化属于迟钝型的，因此需要充分的转化时间。
1.5.2 感应体烧结工艺
(1)在烧结熔铜模的干振料施工的感应体的初期，应给感应体送最低的功率，通常小于 30kWs。
(2)按 111℃ /h 的速度加热感应体的熔化模至540℃，540℃ 保温 4h。
(3)继续以 111℃ /h 的速度加热感应体的熔化模至 800℃，800℃保温 8h。
(4)继续以 111℃ /h 的速度加热感应体的熔化模至 1100℃。
(5)然后加入铜水至满炉保温至少 8h 后投入生产。
(6)如果没有铜水，先烧结一只感应体后，使用小块料逐渐加入至喉部，然后在烧结另一感应体。
(7)如果开始送电时温度已达到某一温度，则在此温度下保温到规定时间。
(8)烧结完成后，温度降至 1175℃加料 48h，方可正常生产。见图 2。
图2 感应体升温曲线
作者：刘婉容，田 军
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