感应炉衬不良解析对策.ppt

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1、感感 应应 电电 炉炉 炉炉 衬衬问题解问题解析析与防止对策与防止对策主講人主講人:易金生易金生熔熔 解解 教教 育育 訓訓 練練 講義講義-3 前前言摘要言摘要:一一.炉衬之开裂炉衬之开裂:垂直裂隙与水平开裂现象之产垂直裂隙与水平开裂现象之产生生 与防止对策与防止对策 二二.薄片或薄层的炉衬剥落现象之产生与防止对策薄片或薄层的炉衬剥落现象之产生与防止对策 三三.炉衬异常的熔蚀现象之产生与防止对策炉衬异常的熔蚀现象之产生与防止对策:1.炉衬表面为光滑玻璃状的不均匀熔蚀炉衬表面为光滑玻璃状的不均匀熔蚀:2.炉衬表面为不光滑状的不均匀熔蚀炉衬表面为不光滑状的不均匀熔蚀:3.底部异常严重熔损底部异常

2、严重熔损:4.底部及下锥部之异常严重熔损底部及下锥部之异常严重熔损(象足形状之熔蚀象足形状之熔蚀):5.下锥部之异常严重熔损下锥部之异常严重熔损:6.炉壁部位之异常严重熔损炉壁部位之异常严重熔损:7.炉壁上方部位之异常严重熔损炉壁上方部位之异常严重熔损:四四.炉衬呈现不同色泽或脱色现象之探讨炉衬呈现不同色泽或脱色现象之探讨:五五.炉衬的异常磨损现象之产生与防止对策炉衬的异常磨损现象之产生与防止对策:1.带状沟槽式之磨损带状沟槽式之磨损:2.局部性的口袋状之磨损局部性的口袋状之磨损:3.在同一水平而呈现不规则程度之磨损在同一水平而呈现不规则程度之磨损:4.整体炉衬呈现不规则程度之磨损整体炉衬呈现

3、不规则程度之磨损:六六.金属渗透及穿透的现象之产生与防止对策金属渗透及穿透的现象之产生与防止对策:1.鱼翅状之渗鱼翅状之渗/穿透现象穿透现象:2.在炉衬一定深度有金属渗入或一层深色层之现象在炉衬一定深度有金属渗入或一层深色层之现象:3.炉衬局部位置有不纯异物侵入的现象炉衬局部位置有不纯异物侵入的现象:七七.积渣或挂渣现象之产生与防止对策积渣或挂渣现象之产生与防止对策:1.低熔点渣之生成与积附现象低熔点渣之生成与积附现象:2.高熔点渣之生成与积附现象高熔点渣之生成与积附现象:八八.电相不平衡或过高电流现象之产生与防止对策电相不平衡或过高电流现象之产生与防止对策:1.出现在初次烧结过程中出现在初次

4、烧结过程中:2.出现在停炉后出现在停炉后,再次启用的过程中再次启用的过程中:3.出现在电流跳脱后出现在电流跳脱后,再次启用的过程中再次启用的过程中:4.出现在停炉炉衬补修后出现在停炉炉衬补修后,再次启用的过程中再次启用的过程中:九九.干式震动捣打料之异常现象判断与处置干式震动捣打料之异常现象判断与处置:1.颗颗粒偏析与粒度异常现象粒偏析与粒度异常现象:2.二氧化硅含量过低时之处置二氧化硅含量过低时之处置:3.发现不纯物时之处置发现不纯物时之处置:十十.使用寿命不稳定现象之产生与防止对策使用寿命不稳定现象之产生与防止对策:一一.前言摘要前言摘要:无心式感应电炉之炉衬耐材问题的追踪与探讨无心式感应

5、电炉之炉衬耐材问题的追踪与探讨虽然无心式感应电炉之虽然无心式感应电炉之炉衬使用寿命的长短炉衬使用寿命的长短,主要地主要地,是是取决于其操作条件与操作环境取决于其操作条件与操作环境;但是但是,不可讳言的不可讳言的,是否是否要停炉修护要停炉修护,还是取决于耐材炉衬的损坏程度而定。极还是取决于耐材炉衬的损坏程度而定。极少是因为电器设备或机械装置与水冷或油压设备的问少是因为电器设备或机械装置与水冷或油压设备的问题题,而需停炉修护。而需停炉修护。作业炉衬之设计作业炉衬之设计,本来就是会被熔蚀损耗的本来就是会被熔蚀损耗的;但往往但往往有些有些使用者会有些错觉使用者会有些错觉,认为所有的问题皆可怪罪于炉衬材

6、认为所有的问题皆可怪罪于炉衬材料料,而忽略了最大的原因是在于操作条件与操作环境而忽略了最大的原因是在于操作条件与操作环境,甚甚至误认为较厚的炉衬会有较长的使用寿命。其实至误认为较厚的炉衬会有较长的使用寿命。其实较厚较厚的炉衬反而不利于熔化效率的炉衬反而不利于熔化效率,而且不易形成良好的烧结而且不易形成良好的烧结层层,在使用初期会有较高的熔蚀速率。在使用初期会有较高的熔蚀速率。诚如上述诚如上述,炉衬之熔蚀损耗速率与操作条件与操作环境有炉衬之熔蚀损耗速率与操作条件与操作环境有 极大的关联极大的关联;如如:所所添添加的加的地金地金(铁块及回炉料铁块及回炉料)之杂质成份之杂质成份 与含量与含量;如何加

7、入炉如何加入炉內內;熔熔出出什么种类的铁水什么种类的铁水;与添加什么与添加什么 样的添加剂样的添加剂;熔熔解解操作温度操作温度;铁水的高度铁水的高度;是连续性是连续性的的或是或是 间断性的操作等种种间断性的操作等种种操作因素操作因素,会直接造成炉衬之化学熔会直接造成炉衬之化学熔 蚀蚀;机械及应力损坏与热震开裂与剥落的影响。机械及应力损坏与热震开裂与剥落的影响。在作业炉衬使用末期在作业炉衬使用末期,若发生炉衬穿若发生炉衬穿刺刺现象时现象时,小心紧慎地小心紧慎地 在炉底在炉底;锥部锥部;炉壁及上部采取适当的样本加以分析及研究炉壁及上部采取适当的样本加以分析及研究 ,将将有有助于炉衬材料之改善与使用

8、寿命之延长。助于炉衬材料之改善与使用寿命之延长。本文搜集了过去所经常发生的问题与现象本文搜集了过去所经常发生的问题与现象,并加以深入并加以深入 探讨其发生的原因与解决的对策探讨其发生的原因与解决的对策,可以将此当作工具书来可以将此当作工具书来 参照应用。参照应用。本文末了本文末了,有一份检查表有一份检查表,其中表列了二十道检查项目其中表列了二十道检查项目,若若 是符合这二十道检查项目是符合这二十道检查项目,就可防止并解决大部份可能发就可防止并解决大部份可能发 生的问题。生的问题。本文不可能含盖所有的状况与问题本文不可能含盖所有的状况与问题,重要的是重要的是,要能累积要能累积 个人的经验并予以文

9、字化个人的经验并予以文字化,尤其是碰到特殊的情况尤其是碰到特殊的情况,如何解如何解 决与防止的成功经验决与防止的成功经验,能够予以详细记载与回馈能够予以详细记载与回馈,是十分重是十分重 要的工作。要的工作。养成随时随地及随手作记录的习惯养成随时随地及随手作记录的习惯,正所谓打铁要趁热正所谓打铁要趁热,正正 当记忆犹新之际当记忆犹新之际,详细记录下如何发生详细记录下如何发生;过程演变过程演变;如何解如何解 决决;其结果如何其结果如何.等等,将有助于个人之经验积累与回馈分享将有助于个人之经验积累与回馈分享 他人他人。編寫編寫之目的之目的,在于帮助个人能迅速地防范并解决问在于帮助个人能迅速地防范并解

10、决问 题题,并借助并借助大家大家的经验累积的经验累积交流交流,更加充实本更加充实本文文之完整性。之完整性。一一.炉衬之开裂炉衬之开裂:垂直裂隙垂直裂隙 与与 水平开裂水平开裂 现象之产生与防止对策现象之产生与防止对策 A.垂直开裂之现象垂直开裂之现象:较常发生在较大型的感应电较常发生在较大型的感应电 炉炉衬炉炉衬,主要是由于冷却收缩所造成的应力开主要是由于冷却收缩所造成的应力开 裂裂,其其防止对策为防止对策为:1.依照烧结作业指示依照烧结作业指示(升温与烧结温度曲线升温与烧结温度曲线),使炉衬产生足使炉衬产生足 够厚度的烧结层够厚度的烧结层,用以抵抗冷却收缩所造成的应力开裂。用以抵抗冷却收缩所

11、造成的应力开裂。2.避免将二氧化硅质之炉衬放空冷避免将二氧化硅质之炉衬放空冷,应保温在应保温在800以上以上;即使是间歇性性的操作即使是间歇性性的操作,亦不可放空冷。正确的作法为亦不可放空冷。正确的作法为:首先将铁水出清首先将铁水出清,再吊入红热的再吊入红热的激活激活铁块铁块,盖上炉盖盖上炉盖,不可不可 关闭冷却水关闭冷却水,继续保温在继续保温在800以上。以上。3.尽可能二十四小时尽可能二十四小时,不间断地连续生产操作不间断地连续生产操作;若必须在周若必须在周 末停止生产末停止生产,也应如上述也应如上述第第2項項之保温。之保温。4.若在停止生产时若在停止生产时,而要检视炉衬而要检视炉衬,不可

12、使用风扇吹冷炉壁不可使用风扇吹冷炉壁,以防急冷开裂之现象产生。以防急冷开裂之现象产生。B.水平开裂之现象水平开裂之现象:主要是由于粒度偏析及施工产主要是由于粒度偏析及施工产 生层间所致生层间所致,如干打料经由运输搬动而在包装袋如干打料经由运输搬动而在包装袋 内已造成粒度偏析内已造成粒度偏析;或在打炉时布料不均匀或在打炉时布料不均匀;或或 打炉工具及工艺不良打炉工具及工艺不良;或模具有间隙导致细粉外或模具有间隙导致细粉外 流流;或层间接合面不良等原因。其次或层间接合面不良等原因。其次;有可能是在有可能是在 生产操作时生产操作时,机械撞击或震动所致机械撞击或震动所致,其防止对策为其防止对策为:1.

13、在打炉前在打炉前,先检视干打料的包装是否完整先检视干打料的包装是否完整,袋内之材料是袋内之材料是 否有粒度偏析的现象否有粒度偏析的现象,若有粒度偏析若有粒度偏析,则应再次均匀拌匀则应再次均匀拌匀 合后合后,才可使用。才可使用。2.检视内模是否完好检视内模是否完好,接合部位是否密合接合部位是否密合,若有破动或间隙若有破动或间隙 ,应予以补修。应予以补修。3.加料时需均匀的布料加料时需均匀的布料,绝对不可以单点布料绝对不可以单点布料,以防止布料以防止布料 不均匀所导致粒度偏析的情况产生。不均匀所导致粒度偏析的情况产生。4.最好选用最好选用原原公司所推荐的施工震动工具公司所推荐的施工震动工具(高震动

14、频率高震动频率)及及 模具设备模具设备(十字型内模震动或三臂式气锤十字型内模震动或三臂式气锤),可以减少施可以减少施工工 工艺的缺失工艺的缺失,缩短施工时程缩短施工时程,提高炉衬密度提高炉衬密度(较手工打炉要较手工打炉要 高出高出10%左右左右),提高炉衬的耐用性能。提高炉衬的耐用性能。5.若是手工打炉的话若是手工打炉的话,不可采用平头式气锤头打炉不可采用平头式气锤头打炉,应选用应选用 叉式或十字型锤头打炉叉式或十字型锤头打炉,以防止层间现象之产生。以防止层间现象之产生。6.适度的震动或打炉适度的震动或打炉,可获得最佳的充填密度可获得最佳的充填密度,过分或不足过分或不足 皆有害。皆有害。7.在

15、作接合层面时在作接合层面时,应先将表面作花应先将表面作花,以利材料的接合效果以利材料的接合效果 8.记录并比较每次打炉的用料量记录并比较每次打炉的用料量,用以判断并了解炉衬的用以判断并了解炉衬的 施工状况。施工状况。9.减少及降低对炉衬之机械撞击减少及降低对炉衬之机械撞击,改善工作平台之不必要改善工作平台之不必要 的震动。的震动。二二.薄片或薄层的炉衬薄片或薄层的炉衬剥落现象之产生剥落现象之产生与防止对策与防止对策 在熔化操作过程中在熔化操作过程中,有时可观察到一些炉衬材料有时可观察到一些炉衬材料悬浮在铁水的表面悬浮在铁水的表面,此乃是一种薄片或薄层的炉衬此乃是一种薄片或薄层的炉衬剥落现象。此

16、种现象产生的可能原因为剥落现象。此种现象产生的可能原因为:过快的干过快的干燥升温速度燥升温速度,所导致的水蒸汽爆裂而产生炉衬表层所导致的水蒸汽爆裂而产生炉衬表层之脱离之脱离;干式捣打料本身含有太高量之残留水份干式捣打料本身含有太高量之残留水份;使使用铁模坩埚加热用铁模坩埚加热,而未在铁模坩埚预作排气孔而未在铁模坩埚预作排气孔,导致导致水气无法有效地从炉衬表面散逸水气无法有效地从炉衬表面散逸;安全背衬之湿式安全背衬之湿式捣打料或浇注料及线圈泥捣打料或浇注料及线圈泥,未经完全干燥未经完全干燥,所残存的所残存的水份所造成的水份所造成的;干式捣打料本身的粘干式捣打料本身的粘;烧结剂不均匀烧结剂不均匀分

17、布所造成的结果分布所造成的结果,或是由于粒度偏析所造成的后或是由于粒度偏析所造成的后果。其防止对策为果。其防止对策为:1.硼酸与硼甘是一般常用的干式捣打料之烧结剂硼酸与硼甘是一般常用的干式捣打料之烧结剂,前者含前者含 有结晶水有结晶水,故其升温曲线要稍缓于后者。炉子的大小与故其升温曲线要稍缓于后者。炉子的大小与 炉衬之厚度炉衬之厚度,亦会影响升温曲线亦会影响升温曲线,下列之升温速率可作为下列之升温速率可作为 参考参考:2.干式捣打料之残留水份必须控制在干式捣打料之残留水份必须控制在0.5%以下以下;一般一般公司公司 的产品控制在的产品控制在0.3%以下以下;并且并且,材料必须存放于室内材料必须

18、存放于室内;并并 注意防潮及防止阳光直接照射注意防潮及防止阳光直接照射;过冷或高温皆不适宜。过冷或高温皆不适宜。无心炉之大小无心炉之大小硼硼 酸酸硼硼 甘甘1 3 吨吨每小时每小时120之速度之速度每小时每小时180之速度之速度4 15吨吨每小时每小时100之速度之速度每小时每小时150之速度之速度16 35吨吨每小时每小时60之速度之速度每小时每小时100之速度之速度 3.若使用铁模坩埚加热时若使用铁模坩埚加热时,需在铁模坩埚预留透气孔需在铁模坩埚预留透气孔,以利以利 水气之排除。大约每隔水气之排除。大约每隔225mm的间距的间距,需要有一个直径需要有一个直径 2至至3mm的透气孔。当然的透

19、气孔。当然,在震动捣打炉衬时在震动捣打炉衬时,要将透气要将透气 孔封闭孔封闭,待完成后再将透气孔打开。待完成后再将透气孔打开。4.在早期干燥过程中在早期干燥过程中,或可使用辅助加热设备或可使用辅助加热设备,如燃气喷火如燃气喷火 设备或电热管等装置设备或电热管等装置,防止火焰直接冲击炉衬表面防止火焰直接冲击炉衬表面,并注并注 意气流循环将水汽排出意气流循环将水汽排出,及延长干燥时程。锥形感应线及延长干燥时程。锥形感应线 圈及锥形炉衬之设计圈及锥形炉衬之设计,需要较高的干燥温度需要较高的干燥温度,并要打开冷并要打开冷 却循环水。尽量避免在炉衬表面形成一层不透气的干却循环水。尽量避免在炉衬表面形成一

20、层不透气的干 硬表层。硬表层。5.不要自行在干打料中添加额外的添加剂不要自行在干打料中添加额外的添加剂,避免粘避免粘;烧结剂烧结剂 不均匀分布。不均匀分布。6.改善施工筑炉工艺及工具改善施工筑炉工艺及工具,防止炉衬产生颗粒偏析现象防止炉衬产生颗粒偏析现象 三三.炉衬异常的熔蚀现炉衬异常的熔蚀现象之产生与防止对策象之产生与防止对策 均匀的熔蚀均匀的熔蚀,本是耐材炉衬之设计原则本是耐材炉衬之设计原则;在一个在一个廿廿四小四小 时连续性操作的无心炉时连续性操作的无心炉,生产单一种生产单一种類類成份之产品成份之产品,及及使使 6680%之残留铁水液面的操作条件下之残留铁水液面的操作条件下,其二氧化硅质

21、干其二氧化硅质干 用用打料之原单位耐材耗用量打料之原单位耐材耗用量,应在每吨铁水耗用应在每吨铁水耗用12公斤公斤 之间之间,一个正常的二氧化硅质干打料之炉衬一个正常的二氧化硅质干打料之炉衬,在使用后在使用后,应应 可清楚地见到三层结构可清楚地见到三层结构:a.作业层表面作业层表面,约占炉衬厚度的约占炉衬厚度的 三分之一三分之一,是所谓的玻璃质化的表层。是所谓的玻璃质化的表层。b.其次其次,约占炉衬约占炉衬 厚度的三分之一厚度的三分之一,是所谓的坚硬的烧结层。是所谓的坚硬的烧结层。c.剩下的剩下的另另 三分之一三分之一,靠近感应线圈的部份靠近感应线圈的部份,则为粉状的不烧结层。则为粉状的不烧结层

22、。当然当然,不同之保温与绝热的设计不同之保温与绝热的设计,或多或少会改变此三或多或少会改变此三 层之厚薄层之厚薄分布分布;一一般炉衬使用终了之厚度般炉衬使用终了之厚度,大约是原始炉大约是原始炉 衬厚度之衬厚度之40%。A.炉衬表面为光滑玻璃状炉衬表面为光滑玻璃状,但有不均匀的熔蚀现象但有不均匀的熔蚀现象:过量的烧结剂过量的烧结剂,所导致炉衬快速之熔蚀所导致炉衬快速之熔蚀;高流动性高流动性;低粘低粘 度之炉渣度之炉渣;所导致炉衬快速之熔蚀所导致炉衬快速之熔蚀;或是偏碱性之炉渣或是偏碱性之炉渣,与酸性与酸性(二氧化硅二氧化硅)炉衬反应炉衬反应,所导致炉衬快速之熔蚀。所导致炉衬快速之熔蚀。其改善与防

23、范对策为其改善与防范对策为:1.首先再次使用同一产品首先再次使用同一产品,观察并确认同一现象之产生观察并确认同一现象之产生;随后随后,试用两次含较低量烧结剂之产品试用两次含较低量烧结剂之产品,观察并确认改观察并确认改 善效果善效果;或再试用两次含更低量烧结剂之产品或再试用两次含更低量烧结剂之产品,观察并观察并 确认改善效果。确认改善效果。2.炉渣对耐材炉衬之熔蚀炉渣对耐材炉衬之熔蚀,有着直接且巨大的影响有着直接且巨大的影响;倘若倘若 使用者本身未小心使用者本身未小心,稳定及谨慎地管理并控制炉渣的稳定及谨慎地管理并控制炉渣的 含量与成份含量与成份,将很难了解并改善炉衬耐材之熔蚀将很难了解并改善炉

24、衬耐材之熔蚀。3.若是已确认是偏碱性之炉渣若是已确认是偏碱性之炉渣,则应选用碱性则应选用碱性(氧化镁质氧化镁质)或中性或中性(高氧化铝质高氧化铝质)之炉衬材料。之炉衬材料。B.不均匀熔蚀不均匀熔蚀,而且在使用末期而且在使用末期,表面松散表面松散,似无烧结层之似无烧结层之 现象现象:可能是由于没有作好烧结作业可能是由于没有作好烧结作业,或干打料本身的烧结剂或干打料本身的烧结剂 不足不足,所导致的结果。其改善与防范对策为所导致的结果。其改善与防范对策为:1.遵照烧结作业标准遵照烧结作业标准,进行烧结作业进行烧结作业;或稍为加长烧结时间或稍为加长烧结时间 2.选用较高烧结剂含量的干打料进行试验选用较

25、高烧结剂含量的干打料进行试验,观察并确认改观察并确认改 善效果。善效果。C.底部异常严重熔损底部异常严重熔损:可能是由于施工工艺不良可能是由于施工工艺不良,尤其是中尤其是中;大型无心炉底部捣大型无心炉底部捣 打不扎实打不扎实;或是由于下料时的冲击与撞击或是由于下料时的冲击与撞击,所导致的结果所导致的结果 ,其改善与防范对策为其改善与防范对策为:1.最好选用最好选用原公原公司所推荐的施工震动工具司所推荐的施工震动工具(高震动频率高震动频率),可以减少施工工艺的缺失可以减少施工工艺的缺失,缩短施工时程缩短施工时程,提高炉衬密度提高炉衬密度 ,提提高炉底的耐用性能高炉底的耐用性能。或是在正常炉底厚度

26、上或是在正常炉底厚度上,再加一再加一 层层50100mm厚之炉衬作为缓冲厚之炉衬作为缓冲,用以敌挡巨大铁块之用以敌挡巨大铁块之 加料冲击。加料冲击。2.若是手工捣打之施工工艺的作业情况的话若是手工捣打之施工工艺的作业情况的话,设法让施工设法让施工 人员能进入炉内人员能进入炉内,或立于炉子上方进行捣打或立于炉子上方进行捣打,务必将炉底务必将炉底 打实。打实。3.尽量避免大型铁块及有尖锐角的铁块加料尽量避免大型铁块及有尖锐角的铁块加料(应事先予以应事先予以 切割切割),以免直接伤及炉底。以免直接伤及炉底。4.若是上述措施皆无法有效地解决问题若是上述措施皆无法有效地解决问题,极有可能是感应极有可能是

27、感应 线圈的位置过低线圈的位置过低,或炉底部位的绝热保温过度或炉底部位的绝热保温过度,造成炉底造成炉底 过热因而加快熔蚀速度。应与炉子设备公司讨论并予过热因而加快熔蚀速度。应与炉子设备公司讨论并予 以改善。以改善。D.底部及下锥部之异常严重熔损底部及下锥部之异常严重熔损(象足形状之熔蚀象足形状之熔蚀):象足或梨子形状之熔蚀现象象足或梨子形状之熔蚀现象,主要的反应机构为碳将二主要的反应机构为碳将二 氧化硅质炉衬还原之化学反应氧化硅质炉衬还原之化学反应,可由化学反应方程式可由化学反应方程式 SiO2+2CSi+2CO来表示。来表示。造成此一现象的造成此一现象的主要原因为主要原因为:残留在无心炉内的

28、铁水残留在无心炉内的铁水,经经 过长时间与过高温度的保温过长时间与过高温度的保温,而产生的化学反应所致。而产生的化学反应所致。其改善与防范对策为其改善与防范对策为:1.严格管控铁水之液面高度。无论残留铁水液面之高或严格管控铁水之液面高度。无论残留铁水液面之高或 低低,一般每单位小时所熔化铁水的速率是相同的一般每单位小时所熔化铁水的速率是相同的;若能经若能经 常保持原始容积的常保持原始容积的66%以上之液面高度以上之液面高度,不但可节约化不但可节约化 铁的电能耗用铁的电能耗用,更可以有效地防止产生象足或梨子形状更可以有效地防止产生象足或梨子形状 之熔蚀现象。至于大型铸件之生产之熔蚀现象。至于大型

29、铸件之生产,尽量安排在周休停尽量安排在周休停 炉前炉前,并将铁水出清。并将铁水出清。2.若是在周休停炉前若是在周休停炉前,并无大型铸件或浇包可承载铁水时并无大型铸件或浇包可承载铁水时,可将铁水倒出可将铁水倒出,制成小铁块制成小铁块,留至尔后使用。千万要注意留至尔后使用。千万要注意,低液面之铁水低液面之铁水,是很容易造成过热现象是很容易造成过热现象,因而产生化学熔因而产生化学熔 蚀之反应。蚀之反应。3.在日常操作中在日常操作中,若残留铁水液面较低时若残留铁水液面较低时,应徐徐的加入小应徐徐的加入小 铁块铁块,这些小铁块会很快地沉入并熔化这些小铁块会很快地沉入并熔化,铁水液面即可提铁水液面即可提

30、高。切忌加入大型铁块高。切忌加入大型铁块,它较不易熔化它较不易熔化,当其沉入炉底时当其沉入炉底时,反而会过快的提高炉底温度反而会过快的提高炉底温度,造成过热之现象。造成过热之现象。E.下锥部之异常严重熔损下锥部之异常严重熔损:由于倾斜角度的构造由于倾斜角度的构造,在手工垂直捣打之施工工艺在手工垂直捣打之施工工艺,下锥下锥 部斜坡部位部斜坡部位,较不容易打实较不容易打实;因而在生产操作中因而在生产操作中,较易被较易被 损毁。其改善与防范对策为损毁。其改善与防范对策为:1.从设计结构上着手从设计结构上着手,尽可能不要采用有下锥部之设计尽可能不要采用有下锥部之设计;直直 筒型略带一点点斜度的炉衬筒型

31、略带一点点斜度的炉衬,较无问题。采用本公司标较无问题。采用本公司标 准推荐的内模坩埚及震动施工工具准推荐的内模坩埚及震动施工工具,乃是最佳解决之乃是最佳解决之 道道。2.或是尽可能地减缓其斜角坡度或是尽可能地减缓其斜角坡度(20左右左右),亦即拉长其亦即拉长其 斜线斜线;此种方法此种方法,虽然在操作初期会减少化铁容积虽然在操作初期会减少化铁容积,但不但不 失为一种解决的办法。失为一种解决的办法。3.若无法改变现有设计的状况下时若无法改变现有设计的状况下时,只有借助人力只有借助人力,一次一次 较少的加料量较少的加料量,慢慢地将下锥部打实了。慢慢地将下锥部打实了。F.炉壁部位之异常严重熔损炉壁部位

32、之异常严重熔损:若在使用含有高铁锈成份及其它氧化铁成份之铁块的若在使用含有高铁锈成份及其它氧化铁成份之铁块的 操作条件下操作条件下,其中的一氧化铁其中的一氧化铁(F e O)很容易与二氧化硅很容易与二氧化硅 质质(SiO2)炉衬起反应炉衬起反应,生成低熔点生成低熔点(1205)之之F a y a l i t e (2FeOSiO2)矿物相矿物相,进而造成二氧化硅质进而造成二氧化硅质(SiO2)炉衬炉衬 之快速熔蚀反应。最好应尽可能地避免使用含有高铁之快速熔蚀反应。最好应尽可能地避免使用含有高铁 锈成份及其它氧化铁成份之铁块锈成份及其它氧化铁成份之铁块,但若其不可避免时但若其不可避免时,其其 改

33、善与防范对策为改善与防范对策为:1.尽可能保持较高的铁水液面高度尽可能保持较高的铁水液面高度,用以避免较高化铁之用以避免较高化铁之 输出功率输出功率,防止过高温的操作温度。防止过高温的操作温度。2.尽快地将含有高铁锈成份及其它氧化铁成份之铁块熔尽快地将含有高铁锈成份及其它氧化铁成份之铁块熔 化化,必要时予以搅拌必要时予以搅拌;切忌超高的操作温度。切忌超高的操作温度。3.尽快而经常地除渣尽快而经常地除渣,务使铁锈能快速地熔入铁水。务使铁锈能快速地熔入铁水。4.最好采用缓慢而固定的加料速度最好采用缓慢而固定的加料速度;若是采用一次性投料若是采用一次性投料 方式的话方式的话,在后面加一铁块。维持炉浴

34、温度在后面加一铁块。维持炉浴温度,保持在保持在 1400以下之操作条件。以下之操作条件。5.添添加冶金级的碳化硅加冶金级的碳化硅(S i C),其具有增碳及增硅的效用其具有增碳及增硅的效用,亦是相当有效的解决方式。在添加铁锈料之同时亦是相当有效的解决方式。在添加铁锈料之同时,加入加入 适量的碳化硅适量的碳化硅,保持在保持在1400以下之操作条件以下之操作条件;在在12 15分钟内分钟内,碳化硅会分解为碳及硅碳化硅会分解为碳及硅,而将铁锈的一氧化而将铁锈的一氧化 铁还原为铁铁还原为铁,防止生成低熔点防止生成低熔点(1205)之之F a y a l i t e (2FeOSiO2)矿物相矿物相,进

35、而确保炉衬不被熔蚀。在很多进而确保炉衬不被熔蚀。在很多 实炉经验中显示实炉经验中显示,当有添加碳化硅的操作条件下当有添加碳化硅的操作条件下,其炉衬其炉衬 寿命得以相当明显的改善寿命得以相当明显的改善;可以用下列的反应方程式可以用下列的反应方程式,来来 加以解释加以解释:在在1400以下时以下时,应避免应避免F a y a l i t e之生成之生成:SiO2+2FeO2FeOSiO2 在在1400以上时以上时,首先碳化硅分解为碳及硅首先碳化硅分解为碳及硅:S i C S i+C 之之后后,碳及硅将一氧化铁还原碳及硅将一氧化铁还原:Si+2FeOSiO2+2Fe C+Fe OF e+C O 部份

36、之硅会夺取铁水中的氧部份之硅会夺取铁水中的氧,形成二氧化硅形成二氧化硅:Si+O2SiO2 (防止耐材炉衬中的二氧化硅被熔蚀防止耐材炉衬中的二氧化硅被熔蚀)而部份之碳会将二氧化硅还原而部份之碳会将二氧化硅还原,提供新的硅提供新的硅,再将一氧化铁还原再将一氧化铁还原:SiO2+2CSi+2CO G.炉壁上方部位之异常严重熔损炉壁上方部位之异常严重熔损:炉壁上方部位之异常严重熔损现象炉壁上方部位之异常严重熔损现象,可分为渣线部位与可分为渣线部位与 感应线圈以上之部位。渣线部位之熔损现象感应线圈以上之部位。渣线部位之熔损现象,主要地是主要地是 由于炉渣之侵蚀反应所造成的由于炉渣之侵蚀反应所造成的;而

37、感应线圈以上之部位而感应线圈以上之部位 的损坏的损坏,主要是因温度较低主要是因温度较低,不易形成烧结层不易形成烧结层,机械强度机械强度 不足不足,无法抵抗机械性的损伤。其改善与防范对策为无法抵抗机械性的损伤。其改善与防范对策为:1.在熔解操作过程中在熔解操作过程中,设法上设法上;下调整铁水面之高度位置下调整铁水面之高度位置,扩大渣线扩大渣线 上上;下部位之下部位之距離距離,藉此分散熔蚀部位藉此分散熔蚀部位,达到平均熔损的效果。达到平均熔损的效果。2.或是在渣线部位或是在渣线部位,选用较高档的材料选用较高档的材料,达成整体炉衬平均熔蚀的效达成整体炉衬平均熔蚀的效 果。果。3.在感应线圈以上之部位

38、在感应线圈以上之部位,选用含较高烧结剂之产品选用含较高烧结剂之产品,以利烧结。以利烧结。4.采用小块加料采用小块加料,或利用漏斗型加料装置或利用漏斗型加料装置,避免大块加料的撞击。避免大块加料的撞击。5.定期补修。定期补修。四四.炉衬呈现炉衬呈现不同色泽或脱色不同色泽或脱色现象之探讨现象之探讨 A.整体炉衬呈现淡粉红色整体炉衬呈现淡粉红色:是由于天然原料中是由于天然原料中,所含有的微量原素而呈现之淡粉红所含有的微量原素而呈现之淡粉红 色泽。并无任何不当与害处色泽。并无任何不当与害处,不会有任何不良的影响不会有任何不良的影响,不不 必担心。必担心。B.整体炉衬呈现浅灰色整体炉衬呈现浅灰色:与上述

39、原因相同与上述原因相同;或是可能由于添加含有过多的铁锈或是可能由于添加含有过多的铁锈,因因 而产生而产生Fayalite(2FeOSiO2)矿物相矿物相,倘若此时有发生倘若此时有发生 较快之熔蚀速率较快之熔蚀速率,则应采取下列改善措施则应采取下列改善措施:使用不含铁锈之干净铁块加料。使用不含铁锈之干净铁块加料。或是依照熔蚀的程度或是依照熔蚀的程度,适量地添加碳化硅适量地添加碳化硅(S i C)与硅铁与硅铁 (F e S i),用以还原一氧化铁用以还原一氧化铁,减缓炉衬之熔蚀。减缓炉衬之熔蚀。C.部份炉衬厚度呈现深黑色或有金属光泽部份炉衬厚度呈现深黑色或有金属光泽:可能是由于铁水渗透之故可能是由

40、于铁水渗透之故,其防范与改善措施其防范与改善措施。请参阅本文之请参阅本文之(六六 B),有较详细的注载。有较详细的注载。D.拆炉后拆炉后,在整体炉衬中在整体炉衬中,可见到有很多黑色班点的现象可见到有很多黑色班点的现象:此乃由于铁水之氧化与还原反应时此乃由于铁水之氧化与还原反应时,所产生的一氧化碳所产生的一氧化碳 (CO)气体气体,渗入并积存在耐材炉衬之气孔中渗入并积存在耐材炉衬之气孔中,所产生的碳所产生的碳 积长的现象积长的现象;若碳积长的现象过于严重时若碳积长的现象过于严重时,会导致炉衬导会导致炉衬导 电并产生电弧之不良后果。其防范与改善措施为电并产生电弧之不良后果。其防范与改善措施为:1.

41、尽尽量避免在出铁水时量避免在出铁水时,过高温度过高温度(过热过热)及过长之保温作及过长之保温作 业；否则铁水中的碳成份会开始与炉衬起反应业；否则铁水中的碳成份会开始与炉衬起反应,而生成而生成 一氧化碳一氧化碳(CO)气体。气体。(详见本文详见本文三三F之介绍之介绍)2.正确的施工筑炉工艺正确的施工筑炉工艺,降低耐材炉衬的气孔降低耐材炉衬的气孔,减少施工不减少施工不 密实的炉衬部位。密实的炉衬部位。3.严格管控添加料的碳成份。严格管控添加料的碳成份。五五.炉衬的异常炉衬的异常磨损现象之产生磨损现象之产生与防止对策与防止对策 A.带状沟槽式之磨损现象带状沟槽式之磨损现象,尤其是在内模垂直或水平的尤

42、其是在内模垂直或水平的 接合处接合处,与下锥部与下锥部:在使用铁模坩埚作预热烧结时在使用铁模坩埚作预热烧结时,由于接缝焊接点较厚由于接缝焊接点较厚,容易产生高热点容易产生高热点,造成沿着焊接点炉衬受到过高的温造成沿着焊接点炉衬受到过高的温 度所致度所致;在下锥部之内模较难制作在下锥部之内模较难制作,造成不平顺或有凹造成不平顺或有凹 凸不平的现象所致凸不平的现象所致;其防范与改善措施为其防范与改善措施为:1.将铁模坩埚的焊接点部位磨平。将铁模坩埚的焊接点部位磨平。2.修整下锥部的铁模坩埚。修整下锥部的铁模坩埚。B.局部性的口袋状之磨损：局部性的口袋状之磨损：可能的原因为局部性的水份集中于此可能的

43、原因为局部性的水份集中于此,无法有效地在烘无法有效地在烘 烤过程中被排除烤过程中被排除;或是在打炉时或是在打炉时,有异物有异物(渣块或不洁物渣块或不洁物)参入参入,未被移除所致。其防范与改善措施为未被移除所致。其防范与改善措施为:1.注意铁模坩埚之排气孔洞之设置注意铁模坩埚之排气孔洞之设置,检查绝热层之设计。检查绝热层之设计。另外另外,若有更新线圈胶泥或安全背衬时若有更新线圈胶泥或安全背衬时,是否有预先烘是否有预先烘 烤过。烤过。2.注意在打炉过程中注意在打炉过程中,异物异物(渣块或不洁物渣块或不洁物)之移除。之移除。C.在同一水平而呈现不规则程度之磨损在同一水平而呈现不规则程度之磨损:较常见

44、于大型无心炉之底部与下锥部的位置较常见于大型无心炉之底部与下锥部的位置,有超过有超过90 之不规则机械磨损之现象。可能发生原因为之不规则机械磨损之现象。可能发生原因为:在打炉时在打炉时,异物或不洁物及粉尘掉落至炉衬异物或不洁物及粉尘掉落至炉衬;或是铁模坩埚之下锥或是铁模坩埚之下锥 部部,并未放置妥当并未放置妥当,造成炉衬厚度不均造成炉衬厚度不均,而在烧结及操作而在烧结及操作 过程中过程中,产生热点所致产生热点所致,其防范与改善措施为其防范与改善措施为:1.在未放置铁模坩埚前在未放置铁模坩埚前,应使用压缩空气清理应使用压缩空气清理,并需加盖并需加盖,防止异物或不洁物及粉尘掉落防止异物或不洁物及粉

45、尘掉落;注意在打炉过程中注意在打炉过程中,异物异物 (渣块或不洁物渣块或不洁物)之移除。之移除。2.即使在放置铁模坩埚时即使在放置铁模坩埚时,能正确地摆放能正确地摆放,仍应设法确认下仍应设法确认下 锥部与起始块的间距锥部与起始块的间距,是否对称均匀。是否对称均匀。3.正确地固着铁模坩埚正确地固着铁模坩埚,务使在打炉时务使在打炉时,铁模坩埚不会移动铁模坩埚不会移动 D.整体炉衬呈现不规则程度之磨损整体炉衬呈现不规则程度之磨损:此种现象可以归纳为粒度偏析现象此种现象可以归纳为粒度偏析现象,产品本身经过搬运产品本身经过搬运 后后;或不正确的加料方式或不正确的加料方式;及不正确的施工工艺所致及不正确的

46、施工工艺所致;烘烘 烤时之水气剥落现象烤时之水气剥落现象,产品本身含较高之残水份产品本身含较高之残水份,或是或是 材料开包后未能实时使用材料开包后未能实时使用,或是施工捣打后未能即使烘或是施工捣打后未能即使烘 烤烤,炉衬吸收大气中的湿气所致炉衬吸收大气中的湿气所致;在打炉时在打炉时;异物或不洁异物或不洁 物及粉尘掉落至炉衬。其防范与改善措施为物及粉尘掉落至炉衬。其防范与改善措施为:1.目前产品本身干打料之特殊包装形态目前产品本身干打料之特殊包装形态,能有效地防止能有效地防止 因运搬而产生的粒度偏析因运搬而产生的粒度偏析,及完全防潮及完全防潮;并且产品的残并且产品的残 水份水份,一般都一般都管控

47、在管控在0.3%以下以下,可放心使用。可放心使用。2.依照制品指示依照制品指示,干打料必须储存于室内干打料必须储存于室内,防止阳光直射防止阳光直射,防潮及恒温之条件防潮及恒温之条件;并且要防止其它粉尘之污染并且要防止其它粉尘之污染 (加一层塑料膜遮盖加一层塑料膜遮盖)。3.材料一经开包即需立即使用材料一经开包即需立即使用,以防止吸收大气中的水份以防止吸收大气中的水份,尤其是在潮湿高温的夏季。尤其是在潮湿高温的夏季。4.在使用干打料前在使用干打料前,使用压缩空气清理作业场所使用压缩空气清理作业场所;无心炉无心炉;施工模具与机具施工模具与机具;以及干打料之外包装以及干打料之外包装,去除粉尘及异去除

48、粉尘及异 物。物。5.正确的加料与适当的施工工具及确实的打炉工艺，请正确的加料与适当的施工工具及确实的打炉工艺，请 参照本文参照本文(一一)。6.在打完炉底或炉壁后在打完炉底或炉壁后,未能立即烘烤之前未能立即烘烤之前,应铺设塑料膜应铺设塑料膜 以防止吸收大气中的水份。以防止吸收大气中的水份。六六.金属渗透及穿透金属渗透及穿透的现象之产生的现象之产生与防止对策与防止对策 A.鱼翅状之渗鱼翅状之渗/穿透现象穿透现象:造成此现象之主要原因为造成此现象之主要原因为,铁水渗入炉衬的裂隙所致铁水渗入炉衬的裂隙所致;而而 产生炉衬裂隙的主要原因为产生炉衬裂隙的主要原因为,过快的升温过快的升温;不当的冷却及不

49、当的冷却及 水气所产生的裂隙水气所产生的裂隙,其防范与改善措施为其防范与改善措施为:1.请参阅本文请参阅本文(一一)中中,开裂之防止对策。开裂之防止对策。2.长期使用下长期使用下,炉衬之冷却开裂是无法避免的炉衬之冷却开裂是无法避免的;在二氧化硅在二氧化硅 质质地地之炉衬之炉衬,再次升温再次升温700左右左右,若给予足够的时间若给予足够的时间,由由 于其膨涨特性于其膨涨特性,开裂会逐渐密合。开裂会逐渐密合。因此因此在放冷之前必先在放冷之前必先 将铁水出清将铁水出清;再次升温时要缓慢再次升温时要缓慢,待开裂会逐渐密合后待开裂会逐渐密合后,即可正常烧结与操作。即可正常烧结与操作。B.在炉衬一定深度有

50、金属渗入或一层深色层之现象在炉衬一定深度有金属渗入或一层深色层之现象:这种现象最常见于在同一炉衬中这种现象最常见于在同一炉衬中,熔化不同成份之钢或熔化不同成份之钢或 铁水铁水;由于需求不同的操作温度由于需求不同的操作温度,而钢或铁水亦有不同程而钢或铁水亦有不同程 度的粘性与渗透能力度的粘性与渗透能力;在较高之操作温度下在较高之操作温度下,钢或铁水即钢或铁水即 迅速地渗透入耐材炉衬迅速地渗透入耐材炉衬,其防范与改善措施为：其防范与改善措施为：1.尽尽量避免如何操作方式。量避免如何操作方式。2.若若必须如此必须如此,可先集中生产较高温的品种可先集中生产较高温的品种,尔后再生产较尔后再生产较 低温度