中频炉的筑炉补炉炉衬烧结工艺模板.doc

中频炉筑炉、炉衬烧结
使用操作及维修

目录
一 概念
1、感应加热、熔化工作原理 ………………………………………… 5
2、工频炉和中频炉概念 ……………………………………………… 6
3、工频炉和中频炉比较 ……………………………………………… 8
二 中频炉安装、检测
1、炉体安装 …………………………………………………………………11
2、水系统安装 ………………………………………………………………11
3、液压系统安装…………………………………………………………… 11
4、电气安装………………………………………………………………… 11
5、母线部署……………………………………………………………… 12
三 中频炉炉衬筑炉、烘炉
1、筑炉前检验…………………………………………………………… 13
2、筑炉……………………………………………………………………… 13
3、烘炉、炉衬烧结机理及三层结构……………………………………… 16
四 炉衬损坏机理及预防
1、过热……………………………………………………………………… 20
2、裂纹……………………………………………………………………… 21
3、剥落……………………………………………………………………… 22
4、侵蚀……………………………………………………………………… 23
5、炉瘤……………………………………………………………………… 25
6、浸润……………………………………………………………………… 25
7、其它延长炉衬使用寿命方法………………………………………… 25
五 炉衬修补
1、热补法…………………………………………………………………… 27
2、冷补法…………………………………………………………………… 28
六 中频炉使用
1、开炉前准备及检验…………………………………………………… 28
2、开机操作………………………………………………………………… 29
3、停机操作………………………………………………………………… 29
4、冷开启…………………………………………………………………… 30
5、使用中操作…………………………………………………………… 30
6、严格严禁操作………………………………………………………… 33
七 中频炉日常维护和检修关键点
中频炉日常维护检修关键点（见“周期表”）…………………………… 34
八 事故处理
1、停电……………………………………………………………………… 34
2、漏液……………………………………………………………………… 35
3、冷却水事故……………………………………………………………… 36
九 其它
1、中频炉熔化率和生产率……………………………………………… 36
2、冷却水泵供电…………………………………………………………… 37
3、冷却水…………………………………………………………………… 37
4、中频炉熔化比工频炉快关键原因…………………………………… 37
5、中频炉比工频炉节能…………………………………………………… 38
6、冷却水塔………………………………………………………………… 38
7、感应圈和磁轭间绝缘材料…………………………………………… 38
8、关键元件制造商（国外）…………………………………………… 38
9、熔化炉额定功率配置………………………………………………… 38
10、保温中频炉最小功率配置………………………………………………39
11、冷却水管接头卡篐材质要求……………………………………………39
12、磁轭作用………………………………………………………………39
13、无碳胶管作用…………………………………………………………40
14、坩埚（炉衬）作用和厚度……………………………………………40
15、感应器及坩埚高度……………………………………………………41
16、影响熔化单耗指标原因………………………………………………42
17、相关“防电蚀管”………………………………………………………44
18、感应炉冷却水特点及对水质要求 ……………………………… 44

中频炉筑炉、炉衬烧结、使用操作及维修
一 概述
1、感应加热、熔化工作原理
（1）一个无芯感应炉，关键由线圈及放入其中熔化金属炉料所组成，运行基础原理是电磁感应。
感应电炉中有一个感应线圈，当它通上交流电时即建立交变磁场。要加热金属炉料放置于交变磁场中（见图1），因为电磁感应作用，金属炉料内产生电流，电流经过金属炉料电阻时使金属炉料发烧。可见，感应电炉是应用电磁感应原理将电能传输给金属炉料，而电能交换为热能方法属于电阻加热。
Q=I2 R t(J)
式中：Q－电流经过电阻产生热量（J）
I－电流（A）
R－金属炉料等效电阻（Ω）
t－通电时间（S）
感应炉就是利用这个热量使金属炉料发烧熔化。
我们能够看出，要进行感应加热，必需满足两条件：
1) 用交流电；
2) 被加热物体必需是金属材料。
因为注入线圈中电流总是滞后于电压，熔炼时感应线圈经典功率因数仅为0.1。所以，就要把电容同线圈并联连接以进行功率因数赔偿，因为电容电流总是超前于电压，所以选择正确电容、线圈组合，功率因数可达成1.0，这就是使用赔偿电容原因（见图2）。

2、工频炉和中频炉概念
1) 工频炉
工频感应电炉是直接利用城市电网交流电（频率为50HZ或60HZ）工作。小容量电炉由380V网提供，大、中容量电炉由6KV以上高压电网供电。
2) 中频炉
（1）概念
中频感应电炉采取大电流半导体（如：IGBT、可控硅）组成变频器，将电网50HZ交流电经过变频器升为200HZ～10000HZ中频电流，然后送至电炉感应圈。中频电流产生磁场含有更高耦合效率，能够使更多能量送到炉内被熔化金属中，从而能够取得高效和快速熔化。
中频电源工作功效为（见图3）：

4
交流（50HZ) →直流→交流（100HZ～10000HZ）→炉体线圈

6

7
1
5
3
2

图3 中频电源工作功效示意图
1－三相交流输入 3－ 滤波器 5－ 逆变器 7－感应线圈
2－全波整流 4－ 单相直流电 6－单相交流电
（2）常见二种逆变电路
a、并联电路（电流型逆变器，见图4）
并联型逆变器通常含有一个产生可变直流电压整流器，一个直流电抗器和一个全桥逆变部分，其高频输出同炉子线圈相连，线圈两端接有并联功率因数赔偿电容。

图4 并联电路原理

1－三相交流电 3－整流器 5－滤波电抗器 7－赔偿电容器 I－ 电流
2－输入端 4－单相直流电 6－逆变器 8－炉子感应圈
优点：
电流I只在赔偿电容和线圈间流动，所以效率较高。其结构严密，控制全方面，运行可靠性高。
缺点：低功率运行状态下其功率因数较低。
b、串联电路（电压型逆变器，见图5）
串联型逆变器通常含有一个固定直流输出电压整流器和一组较大直流电容，向逆变部分提供了一个低阻抗电压源。现代串联电路使用二分之一桥逆变器，电源输出连接到同功率因数赔偿电容相串联炉子线圈上。

图5 串联电路原理
1－三相交流电 3－整流器 5－滤波电容器 7－赔偿电容器 I－电流
2－输入端 4－限流电抗器 6－逆变器（串联）8－炉子感应圈
关键优点是：（1）在全部功率水平下全部有很好功率因数。（2）采取不控整流，工作时整流可控硅全导通，所以高次谐波分量小，对电网影响小。（3）其开启成功率不管是冷炉还是热炉均为100％。关键缺点是电流I不仅流经赔偿电容器和线圈，还流经SCR，使SCR长久在大电流下运行，影响寿命。
3、 中频炉和工频炉比较
即使中频炉和工频炉均属感应电炉，但除了使用电源频率不一样以外，还有很多差异：
（1） 中频炉升温快，熔化率高
中频炉功率密度大，每吨容量炉料功率比工频炉大50％～200％。工频：250KW/t，而中频500KW/t以上（高密度达成700～1000KW/t）
（2） 适用性和灵活性
中频炉在空炉、满炉情况下全部能100％开启，并在很短时间内达成满功率。同时，中频炉能够倒空铁水，更换炉料方便，适应多个牌号铁水生产。因为没有存留铁液，调整铁水成份方便，不受限制，宜少批量、多品种材质生产方法。另外，中频炉投入熔化功率能够从5％～100％无级调整，铁水温度控制也正确。
（3） 中频炉由电子控制，连续可调，能够恒定满功率输入。
（4） 相同容量中频炉占地面积比工频炉小（无庞大电容空间，中频炉赔偿电容少，能够安装在一个柜子内），一次投资可降低10％～15％。
（5） 中频炉内铁水搅拌力和功率密度成正比，和频率平方根成正比，所以轻易控制。既能充足搅拌，又不像工频炉那样猛烈翻滚。因为工频炉频率（50HZ）固定，但随功率改变而改变，所以当功率提升时，搅拌力提升很大，能把浮在铁液上面炉渣卷入铁液内，且铁水在翻滚中不停同空气中O2接触而氧化，元素烧损严重（1小时烧损1％），使铁液纯度下降，影响产品质量。
中频炉实际上也是变频炉，熔化过程频率在改变，会自动全过程跟踪。频率改变范围：下限为额定频率50％，上限为额定频率120％。 附：铁水驼峰计算公式
H=695×N×P÷ρ÷÷÷
式中：H－铁水驼峰高度(mm) F－频率（HZ） A0－坩埚直径（英寸） N－线圈效率（0.838） L－线圈高度（英寸） W－炉料重量（磅） P－输入功率（KW） ρ－熔化金属密度（0.26磅/立方英寸） R－金属电阻率（200微欧姆/cm）
(6)假如倒空铁水后加料，则炉料干湿程度不受限制。工频炉因为不能倒空铁水熔炼，所以熔化过程不能加湿料，不然会产生爆炸。
(7)中频炉冶炼时间短，从冶金角度看，熔化金属液只存在一次过热，而不像工频炉那样数次、长时间过热，铁水内在质量好。
(8)中频炉电效率比工频炉高
中频炉在批量熔化作业前期，因为金属炉料电阻大，磁性固态冷料开启时线圈电效率高达95％。在温度高于居里点（799℃）以上时，因为炉料间存在接触电阻，线圈电效率可高达90％左右。当金属炉料完全熔化时，此时线圈电效率为80％左右，和工频炉残液熔化法时线圈电效率相同。可见中频炉批料熔化法在整个作业周期内平均电效率可达88％，高于工频炉残液法熔化周期内80％。
（9）中频炉在节假日不生产时能够倒空铁水，无须像工频炉那样要做液态保温，故能够降低保温铁水用电耗，也无须派人值班。
(10)中频炉炉衬寿命比工频炉低，其原因是：
1）经过把功率和频率很好匹配，中频炉有效电磁场集中在炉衬热表层而成功地提升了熔化效率，其炉料从外向里开始熔化，外部炉料和其接触炉衬会很快过热(无芯工频炉则从里向外熔化炉料)，对炉衬不利。
2）作为熔化炉中频炉因为熔化率高，意味着炉衬长久处于高温铁水浸蚀。炉料中碳等元素在高温下会发生“坩埚反应”，使炉衬SiO2被还原成Si，形成炉渣，故炉衬逐步被浸蚀变薄。
SiO2+2C→Si+2CO↑
（11）中频炉电源柜可控硅、电容器均应用水冷却，对水质要求高，而工频炉电器无须水冷却。
（12）中频炉电耗比工频炉低
因为中频炉电效率高，熔化率高，一样熔化相同炉料所需时间中频炉比工频炉短，熔化过程热损失相对比较少，所以电耗低。
（13）因为中频坩埚式感应电炉功率密度较工频坩埚式感应电炉高，在相同熔化率要求下，其炉子容量小，对应热损失也小。
二 中频炉安装检测
中频炉安装要注意以下问题：
1、炉体安装 首先要在平地基上安装炉架，然后安装倾炉油缸、炉体等。
2、水冷系统安装 安装前应检验系统中多种管道、软管和对应接头尺寸是否符合设计要求。开式水冷系统进水管最好使用镀锌管，和中频炉配套闭式水冷系统全部水管应选择铜管或不锈钢管，备用水源及其它切换系统也应安装完成。
水冷系统安装完成要进行耐压试验（试验水压为使用压力1.5倍保持10min，全部焊缝及接头均无渗漏为合格。
3、液压系统安装 油泵站通常安装在有一定高度基础上，便于维修时从油箱内排油。同时，即使发生严重漏炉事故也能确保油箱不受金属溶液侵害（安装油管也应做此考虑）。
液压系统安装完成也应做耐压试验（1.5倍工作压力保持10min）。然后做倾炉试验。
4、电气系统 电气系统安装应注意以下问题：
1）全部控制线两端均应有端子号。安装完成后要认真检验并试验电气动作，使全部电气及其连接装置工作正确无误。
2）感应器通水前，检测感应器绝缘电阻，并做耐压试验。感应器应能承受2Un+1000V(但不低于V)绝缘耐压试验1min而无闪络和击穿现象（Un为感应器额定电压）。在高压试验时，电压从1/2要求值开始，在10S内达成最大值。
感应器中不一样感应圈之间、感应圈和地之间和感应圈和磁轭间电阻要满足以下要求：
额定电压在1000V以下，用1000V兆欧表，其绝缘电阻值不低于1MΩ；额定电压1000V以上者，用2500V兆欧表，其绝缘电阻值不低于1000Ω/V。若发觉绝缘电阻值低应对感应器进行干燥处理（可借助放于炉内加热器或吹热风），但此时应注意预防对绝缘有害局部过热。
3)磁轭每一个穿芯螺栓对硅钢片及对地面应有良好绝缘，用1000V兆欧表测量，其绝缘电阻值不低于0.5MΩ。
5、母线部署
1）尽可能缩短母线距离，比如赔偿电容和炉体尽可能靠近；
2）从改善冷却效果提升母线载流量角度出发，母线宜竖放，即母线宽一面相互相对（母线平放则许可负荷将降低8％左右）；
3）邻近效应也会造成导体有效截面利用率降低，单相多条并联母线宜采取交错组合，三相系统则以A、B、C、D交替排列，使导体电感降低。
4)不一样极性母线间距离在绝缘强度许可下，要尽可能靠近，因母线感抗伴随母线间距离增大而增大。
5）不应用铠装或有金属包皮工频单芯电缆传输中频电流，可用两芯或四芯铠装或有金属包皮电缆，但芯线必需载往返方向电流，同极性芯线要对角部署（四芯电缆）。
6）当母线电流大于1500A时，在其周围300mm范围内不应有钢铁构件。

三 中频炉衬筑炉、烘炉
1、筑炉前检验
1）检验电气、液压、水冷系统，作送电、倾炉、通水试验。
2）检验感应器绝缘情况。
3）检验报警器。
4）选择适宜坩埚 坩埚模用δ＝6～10mm钢板卷焊而成。模体带一定锥度，采取连续焊接（避免通电时焊缝打火，造成电流不稳，甚至过流保护）。焊缝外面应打磨光滑，并消除氧化锈（以免渗透炉壁结渣影响炉衬寿命）。整个坩埚模外表面应光滑平整，尤其是侧壁和底部相连圆弧处应选择较大为宜（通常取坩埚模内径0.1倍为最大许可圆弧半径）。
另外坩埚模表面应充满φ3.0mm小孔供烘炉时排放水汽，孔距200mm。
5）筑炉人员应穿戴洁净工作服，鞋子也要洁净，戴帽；炉台周围洁净无杂物，整个筑炉过程不得有杂物（尤其是残铁）进入炉衬内。
2、筑炉
1）、铺设绝缘层、隔热层及报警电极
a、炉壁 自感应器至炉子中心次序铺设
耐火水泥（抹上δ＝8～10mm）→钢丝网（报警电极）→耐火水泥（δ＝8～10mm）→云母板（δ＝1.5mm）→石棉板（δ＝3～4mm）→石棉布（δ＝2mm）。
铺设时用张紧圈顶紧，每层平整无皱折，竖缝搭接，横缝对接，相邻两层接缝错开，不得有杂物混入。
不锈钢丝网上部和引出线连接（第二电极），接入报警线路，抹第一层耐火水泥时予留引出孔。
2）炉底 铺设石棉板（δ＝3～4mm）。不锈钢丝穿过石棉板后应分布于以炉子中心为圆心称为第一电极，应和炉内金属液有良好接触。引出线从底部穿出，接入报警系统。
安装不锈钢丝网作第二电极方法用于“接触式”漏炉报警装置，在第一、二电极间加上低压直流电。正常情况下，炉衬材料和隔热石棉板全部有很大绝缘电阻（硅砂打结炉衬，绝缘电阻在5～10KΩ左右，电流很小，30V直流电压时约10mA以下，而且也较稳定）。当金属液渗漏进炉衬中并接触第二电极时，造成第一、二电极短路，此时电流忽然增加，当达成报警设定值（在30V时约70～80μA）报警装置发出信号并切断电源。此种接触式漏炉报警装置早期用于坩埚式感应电炉上，因为在炉衬中安装第二电极，给筑炉工作带来麻烦，有时还会因为干扰电动势而引发误动作，故使用受限制。
现在另一个报警装置为“地漏监视装置”，不需要在炉衬材料内安装上述第二电极（但底电极仍需要），直流低压电加在感应圈电源线和地之间。炉衬正常时电阻很大，电流很小。假如发生炉衬低电阻现象（如炉衬变薄，金属液渗漏全部会造成炉衬低电阻），这时电流表读数很大，装置跳闸继电器动作并发生报警信号。
3）筑炉底
a、若有炉底打结机，则用炉底打结机打结。手工打结用风动平锤，分两次打结，打实四遍以上。打结后其体积密度达成2.3Kg/cm3。在第二次加料前拆除下部张紧圈，刮平炉底表面料层，用平板和水平仪沿各个方向检验，确保炉底底料水平。
b、每次投料后，首先用钢叉插一遍，除去炉衬材料中气体，再将炉料刮平，然后从中央开始捣固，逐步向外缘扩展。
c、再次投料前，用钢叉将捣固炉衬划一遍，预防炉衬分层。
d、最终一次捣固后要确保炉底厚度比实际厚度突出50mm以上，再刮出多出炉料，并用水平尺找平，注意找好中心，炉底以外部分不要刮出，不然安放坩埚钢模后处理打结好炉底较困难，轻易产生分层。
4)坩埚模放置（清除外表面铁锈及污物）
放中后，四面用固定尺寸木块固定，测量坩埚模和铺设石棉板间距离，以确保炉衬侧壁尺寸均匀。各方向误差控制在±5mm之间，确保模子对中。
5）捣固斜坡部位
斜坡部位是关键部位之一，因为该部位机械冲刷厉害，侵蚀严重（俗称“大象脚”现象），也是捣固最困难地方，是整个炉衬最微弱步骤，必需确保打结质量。
a、首先用钢叉将炉底面拉毛，划松，以预防分层。
b、确定没有异物掉入后，开始加料。每加入一遍料要用钢叉叉一遍（手工除气），然后再捣固。捣固时尽可能贴近坩埚模，以免损坏感应圈内壁云母绝缘片。检验确定没有异物掉入后，再加料，反复上述过程。
6）侧壁部位捣固
捣固方法同上。但炉口应留尺寸，因为炉衬再烧结时，体积会膨胀。同时整体炉壁打结完后，刮去坩埚模多出部分。
注：假如使用电动筑炉机，可采取整体筑炉壁方法：
坩埚模安放好后从四面加入筑炉材料，一次加满。开动坩埚模内底层、第二层振动器15～20min，然后关掉第一层，开第三层，振动15～20min，然后关掉第二、三层，再开第四层，振动15～20min（每次振击时间确实定以料面停止下降为准）。再次振击前，从四面补料至平炉口。
7）筑制铁流槽
用耐火砖水玻璃石英砂和筑炉用石英砂筑制流铁槽。炉衬本体和流铁槽结合处不得有间隙和孔洞。
3、烘炉、炉衬烧结机理及三层结构
(1)炉衬烧结过程机理及结构
1）机理
a、当炉衬被加热到573℃时，炉衬中β-石英快速转化成α-石英，体积膨胀0.82％。
b、温度继续上升到1200～1400℃经半安定方适应转化为α-鳞石英，体积膨胀16％。
c、当炉衬温度继续升高到1470℃，α-鳞石英转化为α-方石英，此时炉衬完成烧结过程。
在烧结过程中，因为晶型转变，硅质干振炉衬发生急剧改变，它把捣结炉衬变得愈加致密。因为石英慢改变过程是不可逆转，这就使取得烧结良好炉衬膨胀和收缩变得比较稳定。含有较多α-方石英烧结层含有较长使用寿命。
2）炉衬三层结构及影响
三层结构炉衬：烧结层、半烧结层、缓冲层（松散层）。各层初始厚度各占炉衬厚度1/3，界线清楚。烧结层表面光滑呈釉面状，截面内无显著粗大裂纹，挂渣少。
缓冲层作用：万一铁水钻过烧结层和半烧结层时能在此停住。
a、炉衬材料
含有高SiO2 含量和低Fe2O3含量优质石英精细晶型硅砂，沉积岩型为最好。
b、含有科学配比颗粒等级，以达成理想捣实密度（2.1g/cm3以上）。最大粒度6～7mm。
c、尽可能选择硼酐做粘结剂，以缩短烘炉时间。硼酸在301℃时被分解为水和硼酐， 采取硼酐用量为硼酸58％左右，且升温速度快50％。
d、选择适宜保温层厚度，可有效控制烧结层厚度，调整炉衬热损失；
过厚保温层虽能够降低热损失，但却显著提升了保温层和炉衬接口温度，其结果是降低了炉衬内温度梯度，使合理分层结构受影响。
（2）烘炉过程控制
新炉炉衬筑完后应立即烘炉，不宜长久搁置。
a、送电烘炉前，首先应检验炉子电气、水冷系统、液压系统等各个方面是否正常，确定没有异常情况后方能进入烘炉程序。
b、送电前，经过炉盖观察孔设置热电偶。为预防加料时砸坏热电偶，可采取保护方法（将热电偶置于钢管内并焊在钢制坩埚模内壁）。同时热电偶轻易伸入底部，此时冷却水压调整为0.05～0.08Mpa。
c、严格根据烘炉曲线烘炉烧结，经过调整电压严格控制中频炉输入功率以控制升温。严格控制烘炉过程，升温速度极为关键。只有严格控制升温速度，使石英在多个温度区范围内，有充足时间完成所需晶型转变，是获取理想烧结层必需条件。烧结过程中，最高电压不能超出额定电压70％～80％。同时严格控制冷却水流量，在炉温升高过程中逐步增大冷却水流量（炉子温度达成600℃时，水压调整为0.18～0.2Mpa。
d、烘炉温度达成1100℃时应装入清洁无锈生铁块（也有在烘炉前先将炉料加入钢坩埚内），逐步提升功率至额定值。继续加料至金属液面和炉衬上端口齐平。
e、铁液温度达成1550℃时，降低功率保温3～4个小时后才出铁水。
f、在1350℃保温烧结期间，严格控制铁水搅拌，努力争取炉衬静态烧结。
g、烘炉加入炉料选择
因为不使用起熔块，所以大块生铁和不规则回炉料使负荷变动增大而妨碍频率变换（另外并联变频电炉在处于高负荷时产生频率变换错乱；因为存在“坩埚反应”（在金属液中：SiO2+2C→Si+2CO↑）而烘炉时炉衬未烧结好，铁水易浸入和炉衬发生上述反应，对炉衬不利。
基于上述二个原因，烘炉时最好选择小块回炉料，而不采取生铁（生铁含碳量高），同时要填堆密实（可在层间用铁屑填补空隙）。当然还要轻放（连续逐次加入）。
h、烘炉统计：从开始送电至首次出铁水，每15min统计炉内温度1次，水压1次。
i、新炉稳定后，三天内每次出铁水量不超出1/3.半个月内严格控制炉温，不得超出熔炼工艺所要求铁水温度；无生产任务班次，应把4/5铁水保温在1350℃左右，30天内不得停炉（特殊情况例外）。
J、烘炉完成后倾炉让铁水滞留在出铁槽上5～8min，便于铁流槽首次烧结。

四、炉衬损坏机理及预防
炉衬好坏直接影响炉衬寿命，也和生产亲密相关。中频炉炉衬损坏机理关键有过热、裂纹、剥落、侵蚀、结瘤或浸润等原因。
1、 过热
过热原因关键有：
1)不合理加料引发炉料搭桥；
2)捣筑时炉衬截面遗留金属物料；
3)炉温失控引发溶池超温；
具体分析以下：
a、冷炉料堆积在溶池表面时（尤其是浇冒口料），易形成搭桥。如搭桥炉料仍处于固态而继续送入较大功率电时，则能够使溶池底部金属液出现过热现象。
b、当炉衬开始烧结时，遗留在炉衬材料中金属物件大量吸收功率并使局部过热，炉衬被快速熔化并被侵蚀掉），形成空穴。
c、硅质干料熔点温度为1704℃，炉温失控在短时间内会超出该温度，从而引发过热而烧熔(最好高温不超1540℃)。
作业：（周日）不生产班次铁水保温1300～1350℃，浇注前送高功率快速升温。
2、 裂纹
金属翅浸透进炉衬截面而会引发炉衬损坏。金属翅是因为炉衬出现裂纹渗进金属液所致，裂纹有三种：
1）横面裂纹 因为筑炉时炉衬材料分层，或因为炉子结构上原因使炉衬松动所致。
分层：振动捣实时，最小颗粒（尤其是粉状料），集中表面形成薄薄粉层，强度很低。再次加料时没有耙松，则上层捣实后即形成份层。
筑炉过程为了预防分层，每层加料前要把表面耙松，（20mm左右）。在筑炉时每层炉料加入厚度要依据筑炉方法和使用筑炉工具不一样而调整（使用电动筑炉工具时每层加料厚度以60～80mm为宜）。大型炉子底部和侧壁下部炉衬材料加入（加料厚度大于500mm时）要求用漏斗加入，以预防炉衬材料掉落过程中产生颗粒偏析现象。
引发横向裂纹另一个可能原因是炉子冷却时靠近出铁口炉衬被粘附挂住，炉衬冷却而收缩时，产生裂纹。
u 抬炉：保温铁水过低，造成上部铁水冷凝，再用大功率投入时，下部铁水（温度快升）将上部冷却料向上抬，从而带动炉料横向裂纹。
u 预先砌筑出铁口时，使它内外轮廓和上部炉圈耐火材料轮廓相同，便于炉衬冷却收缩时能自由滑落，不被挂住。
2）垂直裂纹（纵向裂纹）
当炉衬经受了急剧冷却循环冲击后冷却下来时，整个炉衬上会出现径向弥散状较大纵向裂纹（即垂直裂纹）。在以后升温、熔炼过程中，熔融金属液会经过未能弥合裂纹渗进热面，并在截面内冻结，形成金属翅。
降低冷热循环冲击程度，选择合理炉衬冷却和加热程序（旧炉衬从预热后再加料熔化应有一个适宜升温曲线），炉子容量为4～15吨时，加热速度不超150℃/h，大于15t则不超出100℃/h。
3）随机裂纹
因为脱模时引发炉衬材料损伤或坩埚模下部倾斜锥度不合理及存在锐角所致。
3、 剥落
剥落现象是烧结层炉衬材料忽然从炉壁上破裂并掉落下来现象。引发原因关键是筑炉或烧结不妥所致，但有时也会随冷热循环不妥或机械应力产生所致。
1）因水蒸气引发炉衬剥落现象往往发生在水量过多炉衬材料中。当这种炉衬被加热过快时，炉衬内部急剧产生水蒸汽会因无处排放而增压，最终冲破烧结层表面引发炉衬剥落。另外线圈涂料或用浇注料做成上部线圈养护处理及烘烤不妥时，也会因产生水蒸汽进入炉衬，造成炉衬热面爆裂剥落。炉衬炸裂剥落在炉子冷却系统渗漏特殊情况下也会产生，通常这一现象多出现在炉衬烧结阶段。因为炉衬材料含水量过多（应控制在0.5％以下），烘炉时炉衬升温速度过快（采取硼酸做结合剂时推荐升温速度为100℃/h，而采取硼酐做结合剂材料推荐升温速度为150℃/h），烧结工艺不合理及坩埚模没有排气孔等。
另外，干式炉衬材料（仍有3％水份）水份排除不洁净会在炉衬中形成气泡。
2）因机械损伤引发炉衬剥落，通常是因为加入大块料冲击炉壁所致。在炉衬烧结很快烧结层不厚情况下，尤其易发生此种现象。
3）因不一样膨胀率所致炉衬剥落发生在炉衬热面被铁水严重浸润场所。在交替变换冷热循环中，被铁水严重浸润热面炉衬截面膨胀率大，于是引发被铁水浸润和未被铁水浸润热面炉料交界处分离。
4）当炉衬过于严重挤压状态时，会产生挤压而引发炉衬剥落，这种现象常发生在炉底。当炉衬捣筑不平整或呈轻微中凹状态时，炉底耐火材料膨胀使炉底耐火材料中压缩应力积聚，最终造成炉衬材料翅裂或剥落。
5）尽管硅质干捣材料含有良好耐热冲击能力和裂纹弥合能力，但急剧温度改变仍会引发炉衬内应力发展，最终造成炉衬剥落，必需避免。
▲ 熔化过程采取残液熔化方法能减轻炉衬受急剧冷热循环损害程度，对预防炉衬剥落有利（三班作业制度比一、二班要好）。
4、 侵蚀
1）加入生铁炉料中碳或合金添加剂及脱S剂中氧化铁或Zn、Mg、Cu等残余量元素和炉衬中SiO2在高温下发生所谓“坩埚反应”，使SiO2被还原成Si，形成炉渣，使炉衬逐步被侵蚀、变薄。炉衬烧结早期，假如加入炉料含C量较大或含有较多铁锈等其它有害物质，它们易和还未烧结炉衬材料发生化学反应，加紧炉衬侵蚀。
酸性硅质炉衬易受碱性富FeO炉渣侵蚀，熔炼过程中炉渣，尤其是含氧化铁炉渣，对炉衬侵蚀严重。降低形成这种炉渣起源及降低它流动性，是降低炉衬被侵蚀路径。
a、锈蚀废钢：FeO反应生成低熔点铁橄榄石。
b、残留炉渣凝聚剂（SO2 A12O2 CaO MgO K2O NaCO）在高温下和炉衬起反应。
c、被氧化合金元素（MnO）和炉衬反应生成低熔点，对液面线侵蚀尤为严重。
d、不洁浇冒口回炉料（SiO2 A12O3 Na2O）和并存FeO化合时，形成高熔点结瘤附于侧壁中部，极难分离。
e、Fe-Mn氧化物（FeO－MnO）能在低温下和炉衬快速反应。避免加入含Mn废钢。
f、富MgO炉渣（MgO）和炉衬反应形成“象脚”侵蚀现象。控制球铁浇冒口回炉料总量，避免过热。
g、锌（Zn）和炉衬反应有侵蚀和浸润现象并对炉衬烧结有影响。避免加入含Zn废钢。
h、因机械损伤引发炉衬侵蚀关键发生在采取机械化加料作业炉子中。因为加料时炉料总会撞击炉子炉衬某一部位，逐步将该部位炉衬磨损变薄。工频或较低频率感应炉中强烈铁液搅拌作用也会引发炉衬壁侵蚀加剧，尤其在坩埚上部金属液驼峰部位及坩埚底部侧壁部位（俗称“象脚炉底”，采取上下感应线圈时发生）侵蚀更为严重。
5、 炉瘤
和炉衬材料呈惰性金属氧化物沉淀或粘附在炉衬热面上，使炉衬逐步增厚形成所谓炉瘤。
在加入炉料中如含较多残留型砂铸件浇冒口或回炉料时会出现此种现象。严重结瘤会使炉衬变厚，造成炉子功率降低，缩短寿命。
6、 浸润
1）金属或金属氧化物渗透进炉衬热面（烧结层）达一定程度时，即出现浸润现象。原因是炉料筑捣密度过低或烧结层还未形成之前受到融溶金属液侵蚀。
2）炉衬受到非金属物浸润原因是溶渣对捣筑密度较低炉衬化学冲蚀。受到非金属浸润炉衬截面看起来像海绵状。受浸润炉衬寿命将缩短，并将影响炉衬整个化学、力学和热态性能。
7、 其它延长炉衬使用寿命方法
延长炉衬使用寿命，除了上述各损坏机理中提到以外，还可采取下列方法：
1）依据铁液浇注温度和性质选择对应炉衬材料。
2）炉衬应被捣筑到2.3g/cm3以上密度，筑炉时严禁吸烟及夹带杂物进入作业现场。
3）筑炉前，线圈涂料及上部浇注砌块应予先烘干，应检验线圈漏电流量是否在许可范围以下。
4）检验坩埚钢模尺寸正确性，锥形部位是否存在锐角，必需时应予整体打磨。模在炉子中定位是否正确。
5）标准上筑炉后应立即开始烘烤烧结，切忌放置长时间。
6）炉衬还未烧结好，铁液尚在熔化时，尽可能避免无谓倾动炉体，以防损伤炉衬。烧结好炉子最好连续运行，方便使炉衬烧结层形成足够厚度和机械强度。
7）尽可能立即清除炉渣尤其高温过热先除一次（时间在提升铁水温度到浇注温度之前）。
8）保持较高待用金属液面，使炉型侵蚀均匀，浇注前时段低温（1300－1350℃）保温，缩短炉衬处于高温状态时间。
9）炉子应尽可能三班连续作业，避免炉衬常常经受冷热冲击。三班作业制度较一、二班作业制度增加0～25％炉衬寿命。
10）炉子停止使用应盖好炉盖，降低冷却水量，让炉衬缓慢冷却，避免对炉衬过分冷热冲击。
11）炉内铁液量少时，应避免使用高功率作业。
12）新炉衬出铁水应少出勤加料，而先出1～2包铁水后加料熔化，再逐步增加出铁水量，不能一次出空。熔化出铁水后，最好先使满炉铁水泡浸炉衬一个班才用。
13）尽可能清除回炉料表面粘结型砂等杂物，降低锈蚀严重炉料加入百分比，（国外资料:锈蚀严重炉料加入百分比为30％时，炉衬寿命将降低75％）。
14）尽可能在许可范围内降低出炉浇注温度。每降低10℃出炉温度，炉衬寿命可提升10％。
15）缩短炉衬在高温下保温时间。
16）炉料预热时，预热温度应低于600℃，不然将降低炉衬使用寿命。
17）炉料中尽可能避免加入A1、Mn、Zn、Mg等渗透物，因为它们会严重影响炉衬寿命。
18）避免炉料搭棚过热，加料要合理。
五、炉衬修补
1、热补法
常见于炉口。将松动石英砂铲除掉，清理洁净后，将高度和直径适宜钢圈放在碗口状坡度上填上石英砂捣实，送低压3～4小时，然后送高压化料。
2、冷补法
当炉子冷却后修补。冷补包含局部修补和剥皮修补两种。
1）局部修补：指炉衬任意一个部位修补。其方法是将修补部位氧化层铲除掉，然后放上适宜钢埚模填上石英砂捣实后即可。烘炉时按旧炉烘炉曲线工艺实施即可。
2）剥皮修补:关键是整个炉衬变薄达不到工艺要求标按时采取。其方法是将炉衬里面氧化层全部铲除剥平，底部放石英砂捣固后再将焊好整体炉胆放入炉腔，然后分批放入拌好石英砂，分批量捣固筑紧，完成后按新炉烘炉曲线实施。
3）底部修补：在底部“象脚”部位，将原烧结层用浇冒口划破（无须全部铲除），放一钢锅（高度视损坏程度而定）加料捣实即可。

六、中频炉熔炼使用
1、开炉前准备和检验
1）水表压指示是否正常，以确定冷却水压；
2）检验冷却水箱，管路是否堵塞；
3）检验可控硅管、电容器、滤波电抗器及水冷电缆冷却水管接头是否腐蚀或漏水；
4）检验进水水温是否达成要求；
5）感应圈外侧表面、闸门、底部是否有附着物（如导电尘屑、残铁等）。假如有应用压缩空气吹净；
6）炉衬内壁炉衬和出铁口交界处有没有裂纹，裂纹3mm以上要填入炉衬材料修补，底部及渣线部位炉衬有没有局部蚀损、变薄；
7）检验主回路各铜排导线接头是否有因接触不良而引发发烧变色现象，若有应拧紧螺钉；
8）检验柜内控制仪表指示面版上仪表指示是否正常；
9）检验漏炉报警装置是否正常，指示电流是否在确定值以内；
10）试运行油泵，检验液压系统油位、压力、漏泄、倾炉和炉盖油缸动作是否平稳、正常、灵活；
11）炉底坑是否有杂物(磁性物质)，不清除会发烧；
12）出铁水炉坑内是否有水或潮湿，若有应消除、干燥；
2、开机操作
1）合上进线低压开关框开关，观察三相进线电压、电流表指示是否正常，将调功电位器调至最小值；
2）按控制电源接通钮，经过2～3秒后按“主电路接通钮”，再按“逆变开启钮”，中频电源开始工作，此时直流电压表、电流表，中频频率表、功率表全部有指示；
3）开启成功后，慢调功率旋钮至所需功率位置，输入功率；
假如中频没有建立（即开启失效）,则按“逆变停止”钮使之复位，再重新按“逆变开启”即可。
3、停机操作
1）停机时，先将调功功率钮旋至较小位置，再按“逆变停止”钮。
2）若需较长时间停机，则先按“逆变停止”，再按主电流断开钮，最终按“控制电源断开”钮。
Ø （上述步骤不能倒置操作！）
此时，能够关闭中频电源、电热电容内循环冷却水（指停止该系统循环水泵运行），而炉体内外循环系统则应待炉衬表面温度降低至100℃以下时（通常应经过72小时），才能停泵、停水运行。
3）冬季停止冷却水，必需考虑管道内水结冰会将水管冻裂问题（能够采取保温、放干水、加水乙二醇等方法）。
4、 冷开启
冷开启过程需要给炉衬材料足够时间来发生可逆膨胀，在任何熔融金属液接触炉衬之前密封因为冷热冲击而产生裂纹。
冷开启过程需使用3～4把K型热电偶检测温度，热电偶需要紧贴炉壁或炉底放置。对中频炉来说，有效线圈中部热电偶温度为控制温度。另也可在炉底部位加煤气燃烧来帮助降低炉子上部和整个炉衬温差。
比如5吨炉冷开启时间：2h之内将炉内固体料加热到1100℃（加热速度：4t～15t炉不超出150℃/h，大于15t炉则不超出100℃/h），并在1100℃下保温3h,保温结束后快速将炉料熔化，投入正常使用。
开始用低功率送电，逐步升高功率（至满功率20%～30%得15min）后，使炉衬冷却时出现细小裂纹弥合，最终才送满功率）。
5、 使用中操作
（1）随时观察内外循环水系统上冷却水（温度、水压、流量）情况。
Ø 若发觉某支路水流量小、渗漏、堵塞，或温度过高则应降低功率运行，或停机处理；
Ø 若发觉炉体冷却系统停电或故障停泵，使炉体