摘要：針對某鑄造廠 3 噸中頻爐的生產(chǎn)特點，研制出適合該廠中頻爐間歇式生產(chǎn)工藝特點的酸性干式振動料；通過對該廠筑爐設備的調(diào)整，大幅度縮短了筑爐時間，同時提高了筑爐質(zhì)量。工業(yè)試驗結果表明，采用氣動自動筑爐機以及酸性干式振動料，使該廠 3 噸中頻爐的使用壽命由原來的不足 150 爐次提高到463 爐次，噸鐵綜合冶煉成本降低 50.4%，大大提高中頻爐的生產(chǎn)效率，降低中頻爐冶煉的綜合成本，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

關鍵詞：中頻爐 酸性干式料  筑爐工藝

1    試驗中頻爐的工況
    河南某鑄造廠現(xiàn)有公稱容量為 3t 的中頻爐 1 座，爐深 1300mm，直徑為 830mm，主要熔煉 HT200、HT300、QT400-18 等系列鑄鐵件，單爐冶煉時間 2h 左右，冶煉終點溫度為 1500～1550℃左右，澆注溫度控制在 1320～1350℃。

    該廠 3t 中頻爐以前使用某公司生產(chǎn)的酸性干式料，基于該廠中頻爐白天停爐、晚上生產(chǎn)的工作特點，在使用到 100 爐次以后，經(jīng)常出現(xiàn)大尺寸裂紋、剝落和不可預見的鐵水穿爐事故等現(xiàn)象，增加了中頻爐安全生產(chǎn)的不確定性。此外，由于爐襯平均壽命不足 150 爐次，導致頻繁筑爐，不但增加了爐前工人的勞動強度，而且嚴重影響生產(chǎn)計劃、交貨計劃的順利進行，迫切需要提高爐襯的使用壽命。

2    試驗過程
    我們結合該廠的實際工藝情況，從原料的選用、干式料的粒度組成、燒結劑、熱震穩(wěn)定性、熱膨脹率及高溫體積穩(wěn)定性等方面著手，研制出了適應間歇式生產(chǎn)工藝特點的個性化干式料，以期提高中頻爐爐襯的使用壽命、降低筑爐工人的勞動強度。

    首次試驗采用該廠現(xiàn)有的手工電動筑爐機，按照該廠習慣的筑爐工藝進行筑爐，整個筑爐時間為10~12 小時，需要 8 名工人。圖 1 為試驗爐襯在 53 爐次和 100 爐次后的狀況，可見爐襯表面光滑，無裂紋。首次酸性干式料試驗壽命達到 275 爐次，因與爐底接觸的斜坡部位出現(xiàn)裂紋而導致停爐，經(jīng)共同分析，主要原因為筑爐時斜坡部位沒有振動密實所致。圖 2 為試驗酸性干式料使用 275 爐次后的斷面圖，可見在該廠的生產(chǎn)工藝條件下，試驗酸性干式料的變質(zhì)層僅有 15mm，燒結層厚度為 40mm 左右，過渡層厚度為 35mm 左右，散料層厚度 30mm 左右，三層結構分布合理，且十分致密。如果斜坡部位不出現(xiàn)裂紋，該干式料可獲得更高的使用壽命。

  第二次試驗時，仍然采用手工電動筑爐機筑爐，但加強對斜坡部位振動的管理，這一措施的采取使得爐襯使用壽命大幅度提高，達到 353 爐次，比第一次提高了近 80 爐次。但是，爐襯在使用后期，爐壁上也出現(xiàn)橫裂紋，并最終導致停爐。

  經(jīng)分析，這種橫向裂紋的產(chǎn)生與所使用的電動筑爐機有關，手工電動筑爐機在筑爐過程中容易出現(xiàn)粉料分層、偏析，即使采取一定措施，也只能是減少偏析，而不能杜絕偏析。在粉料集中的地方容易燒結，收縮較大，因而易出現(xiàn)裂紋。

  基于上述分析，該廠購買了氣動自動筑爐機，進行第三次試驗。通過調(diào)整筑爐設備，爐襯壽命再創(chuàng)新高，達到 463 爐次。拆爐時爐況還比較好，無裂紋，據(jù)估計還可以再使用 50 爐次左右。
               

  采用自動筑爐機后，筑爐工人由原來的 8 人減少到 2 人，筑爐時間由原來的 10~12 小時縮短為 2~3小時，在減輕工人的勞動強度的同時大大縮短筑爐時間，最重要的是提高了筑爐質(zhì)量，充分發(fā)揮酸性干式料抗侵蝕能力強的優(yōu)點。 

3 效益分析
  筑爐人工成本：50 元/人 x8 人=400 元，烘爐電費：800 元/次

  以前該廠使用的酸性干式料價格為 2500 元/噸，3 噸爐筑爐一次及修補共計使用酸性干式料 1.4 噸，每個爐役消耗綜合成本為：2500x1.4 元（干式料）+800 元（電費）+400（人工費）=4700 元，爐襯平均壽命按 150 爐次計算，則噸鐵水的爐襯綜合成本為：4700 元/（150x3）=10.44 元。

  采用的新式酸性干式料價格為 3700 元/噸，筑爐及維修使用干式料共計1.7 噸，每個爐役消耗綜合成本為：3700x1.0 元（干式料）+100 元（人工費）+800 元（電費）=7190 元，爐襯壽命按 463 次計算，則噸鐵水的爐襯綜合成本為：7190 元/（463x3）=5.17 元。

  新的噸鐵水爐襯綜合成本降低 5.27 元，較原來的噸鐵水爐襯綜合成本降低 50.4%。

  該廠年產(chǎn)鑄件 8000 噸左右，其中鐵水與鑄件的比列為 1.5/1，則每年鐵水的總量將達到 12000 噸，按照噸鐵水綜合成本降低 5.27 元計算，則每年在使用酸性干式料方面所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益為：

                     12000 噸 x5.27 元/噸＝63240 元

  此外，還可減少大量筑爐時間，生產(chǎn)更多鑄件，為該公司創(chuàng)造更多的間接經(jīng)濟效益。

  以上試驗結果表明，使用手工電動筑爐機筑爐，工人的勞動強度大，對筑爐工人的要求很高，筑爐質(zhì)量不易控制，爐襯的壽命波動很大，在本試驗中，爐襯壽命相差近 80 爐次，壽命波動近 30%；使用氣動自動筑爐機后，筑爐工人數(shù)量大幅減少，筑爐時間大幅縮短，筑爐質(zhì)量得到顯著提高，爐襯壽命大幅攀升。3 噸中頻爐用氣動筑爐機的市場價格為 2 萬元/套，手工電動筑爐機的市場價格為 4500 元/套，雖然氣動自動筑爐機的一次投入比手工電動筑爐機的投入高，但是從長遠來看，由于筑爐質(zhì)量的提高而產(chǎn)生的直接和間接經(jīng)濟效益遠高于氣動筑爐機的投入。其經(jīng)濟效益和社會效益的產(chǎn)生可以歸納如下幾個方面，第一，爐襯壽命的提高，直接降低噸鐵冶煉綜合成本；第二，噸鐵爐襯消耗的降低，降低了爐襯對鐵水的污染，提高了鐵水的內(nèi)在質(zhì)量，提升了鑄件的品質(zhì)；第三，噸鐵爐襯消耗的降低，降低了耐火材料資源的消耗，爐襯壽命的提高減少了烘爐消耗的電能，筑爐現(xiàn)場粉塵減少，工人的工作環(huán)境得到改善，符合社會可持續(xù)發(fā)展所要求的節(jié)能環(huán)保、綠色鑄造以及社會的和諧發(fā)展；第四，隨著經(jīng)濟發(fā)展，國內(nèi)人力成本越來越高，氣動自動筑爐機的使用將有效降低人工成本。第五，筑爐次數(shù)的減少，可以節(jié)省更多的時間，生產(chǎn)更多的鑄件，間接創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

  由此可見，爐襯實現(xiàn)長壽命除了爐襯本身質(zhì)量外，必須有高性能的筑爐設備來保障，二者缺一不可。

隨著中國鑄造業(yè)由鑄造大國向鑄造強國的發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)在開發(fā)長壽命爐襯的同時，也應該推動高性能筑爐設備的使用，才能有效降低鑄件生產(chǎn)成本，提高鑄件內(nèi)在質(zhì)量，最終提高鑄件的市場競爭力，逐步走向世界鑄造強國之列?？梢灶A見，在未來 5~10 年，隨著中國鑄造生產(chǎn)各種成本的不斷攀高，中國鑄件的產(chǎn)品結構將發(fā)生重大改變，目前占有較大比例的低檔次、低附加值鑄件將退出市場，轉而生產(chǎn)高附加值的高檔鑄件，因而高性價比爐襯材料以及高性能的筑爐設備將被鑄造生產(chǎn)企業(yè)廣泛接受，這也是中國走向鑄造強國的必經(jīng)之路。

4、結論
  針對試驗鑄造廠中頻爐的生產(chǎn)工藝特點，成功開發(fā)出長壽命的酸性干式料，通過對筑爐設備的調(diào)整，大幅度縮短了筑爐時間，同時提高了筑爐質(zhì)量。使該廠 3 噸中頻爐的使用壽命由原來的不足 150 爐次提高到 463 爐次，噸鐵綜合冶煉成本降低 50.4%，大大提高中頻爐的生產(chǎn)效率，降低中頻爐冶煉的綜合成本，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。