感应电炉炉衬问题解析与防止对策

    一.炉衬之开裂:垂直裂隙与水平开裂现象之产生与防止对策

    二.薄片或薄层的炉衬剥落现象之产生与防止对策

    三.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:

    2.炉衬表面为不光滑状的不均匀熔蚀:

    3.底部异常严重熔损:

    4.底部及下锥部之异常严重熔损(象足形状之熔蚀):

    5.下锥部之异常严重熔损:

    6.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:

    四.炉衬呈现不同色泽或脱色现象之探讨:

    五.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:

    2.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:

    4.整体炉衬呈现不规则程度之磨损:

    六.金属渗透及穿透的现象之产生与防止对策:

    1.鱼翅状之渗/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:

    3.炉衬局部位置有不纯异物侵入的现象:

    七.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:

    2.高熔点渣之生成与积附现象:

    八.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:

    2.出现在停炉后,再次启用的过程中:

    3.出现在电流跳脱后,再次启用的过程中:

    4.出现在停炉炉衬补修后,再次启用的过程中:

    九.干式震动捣打料之异常现象判断与处置:

    1.颗粒偏析与粒度异常现象:

    2.二氧化硅含量过低时之处置:

    3.发现不纯物时之处置:

    十. 使用寿命不稳定现象之产生与防止对策:

    前言摘要: 无心式感应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炉衬使用寿命的长短,主要地,是取决于其操作条件与操作环境;但是,不可讳言的,是否要停炉修护,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题,而需停炉修护。作业炉衬之设计,本来就是会被熔蚀损耗的;但往往有些使用者会有些错觉,认为所有的问题皆可怪罪于炉衬材料,而忽略了.大的原因是在于操作条件与操作环境,甚至误认为较厚的炉衬会有较长的使用寿命。其实较厚的炉衬反而不利于熔化效率,而且不易形成良好的烧结层,在使用初期会有较高的熔蚀速率。

    诚如上述,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;如:所添加的地金(铁块及回炉料)之杂质成份与含量;如何加入炉內;熔出什么种类的铁水;与添加什么样的添加剂;熔解操作温度;铁水的高度;是连续性的或是间断性的操作等种种操作因素,会直接造成炉衬之化学熔蚀;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,若发生炉衬穿刺现象时,小心紧慎地在炉底;锥部;炉壁及上部采取适当的样本加以分析及研究,将有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,并加以深入探讨其发生的原因与解决的对策,可以将此当作工具书来参照应用。

    一.炉衬之开裂:垂直裂隙与水平开裂现象之产生与防止对策

    A. 垂直开裂之现象: 较常发生在较大型的感应电炉炉衬,主要是由于冷却收缩所造成的应力开裂,其防止对策为:

    1.依照烧结作业指示(升温与烧结温度曲线),使炉衬产生足够厚度的烧结层,用以抵抗冷却收缩所造成的应力开裂。

    2.避免将二氧化硅质之炉衬放空冷,应保温在800℃以上;即使是间歇性性的操作,亦不可放空冷。正确的作法为:首先将铁水出清,再吊入红热的**铁块,盖上炉盖,不可关闭冷却水,继续保温在800℃以上。

    3.尽可能二十四小时,不间断地连续生产操作;若必须在**停止生产,也应如上述第2項之保温。

    4.若在停止生产时,而要检视炉衬,不可使用风扇吹冷炉壁,以防急冷开裂之现象产生。

    B. 水平开裂之现象:主要是由于粒度偏析及施工产生层间所致,如干打料经由运输搬动而在包装袋内已造成粒度偏析;或在打炉时布料不均匀;或打炉工具及工艺不良;或模具有间隙导致细粉外流;或层间接合面不良等原因。其次;有可能是在生产操作时,机械撞击或震动所致,其防止对策为:

    1.在打炉前,先检视干打料的包装是否完整,袋内之材料是否有粒度偏析的现象,若有粒度偏析,则应再次均匀拌匀合后,才可使用。

    2.检视内模是否完好,接合部位是否密合,若有破动或间隙,应予以补修。

    3.加料时需均匀的布料,..不可以单点布料,以防止布料不均匀所导致粒度偏析的情况产生。

    4..好选用原公司所推荐的施工震动工具(高震动频率)及模具设备(十字型内模震动或三臂式气锤),可以减少施工工艺的缺失,缩短施工时程,提高炉衬密度(较手工打炉要高出10%左右),提高炉衬的耐用性能。

    5.若是手工打炉的话,不可采用平头式气锤头打炉,应选用叉式或十字型锤头打炉,以防止层间现象之产生。

    6.适度的震动或打炉,可获得.佳的充填密度,过分或不足皆有害。

    7.在作接合层面时,应先将表面作花,以利材料的接合效果

    8.记录并比较每次打炉的用料量,用以判断并了解炉衬的施工状况。

    9.减少及降低对炉衬之机械撞击,改善工作平台之不必要的震动。

    二.薄片或薄层的炉衬剥落现象之产生与防止对策

    在熔化操作过程中,有时可观察到一些炉衬材料悬浮在铁水的表面,此乃是一种薄片或薄层的炉衬剥落现象。此种现象产生的可能原因为:过快的干燥升温速度,所导致的水蒸汽爆裂而产生炉衬表层之脱离;干式捣打料本身含有太高量之残留水份;使用铁模坩埚加热,而未在铁模坩埚预作排气孔,导致水气无法有效地从炉衬表面散逸;安全背衬之湿式捣打料或浇注料及线圈泥,未经完全干燥,所残存的水份所造成的;干式捣打料本身的粘;烧结剂不均匀分布所造成的结果,或是由于粒度偏析所造成的后果。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,前者含有结晶水,故其升温曲线要稍缓于后者。炉子的大小与炉衬之厚度,亦会影响升温曲线,下列之升温速率可作为参考:

    2.干式捣打料之残留水份必须控制在0.5%以下;一般公司的产品控制在0.3%以下;并且,材料必须存放于室内;并注意防潮及防止阳光直接照射;过冷或高温皆不适宜。

    3.若使用铁模坩埚加热时,需在铁模坩埚预留透气孔,以利水气之排除。大约每隔225mm的间距,需要有一个直径2至3mm的透气孔。当然,在震动捣打炉衬时,要将透气孔封闭,待完成后再将透气孔打开。

    4.在早期干燥过程中,或可使用辅助加热设备,如燃气喷火设备或电热管等装置,防止火焰直接冲击炉衬表面,并注意气流循环将水汽排出,及延长干燥时程。锥形感应线圈及锥形炉衬之设计,需要较高的干燥温度,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硬表层。

    5.不要自行在干打料中添加额外的添加剂,避免粘;烧结剂不均匀分布。

    6.改善施工筑炉工艺及工具,防止炉衬产生颗粒偏析现象

    三. 炉衬异常的熔蚀现象之产生与防止对策

    均匀的熔蚀,本是耐材炉衬之设计原则;在一个廿四小时连续性操作的无心炉,生产单一种類成份之产品,及使66~80%之残留铁水液面的操作条件下,其二氧化硅质干用打料之原单位耐材耗用量,应在每吨铁水耗用1~2公斤之间,一个正常的二氧化硅质干打料之炉衬,在使用后,应可清楚地见到三层结构:  a.作业层表面,约占炉衬厚度的三分之一,是所谓的玻璃质化的表层。 b.其次,约占炉衬厚度的三分之一,是所谓的坚硬的烧结层。 c.剩下的另三分之一,靠近感应线圈的部份,则为粉状的不烧结层。当然,不同之保温与绝热的设计,或多或少会改变此三层之厚薄分布;一般炉衬使用终了之厚度,大约是原始炉衬厚度之40%。

    A. 炉衬表面为光滑玻璃状,但有不均匀的熔蚀现象:

    过量的烧结剂,所导致炉衬快速之熔蚀;高流动性;低粘度之炉渣;所导致炉衬快速之熔蚀;或是偏碱性之炉渣,与酸性(二氧化硅)炉衬反应,所导致炉衬快速之熔蚀。其改善与防范对策为:

    1.首先再次使用同一产品,观察并确认同一现象之产生;随后,试用两次含较低量烧结剂之产品,观察并确认改善效果;或再试用两次含更低量烧结剂之产品,观察并确认改善效果。

    2.炉渣对耐材炉衬之熔蚀,有着直接且巨大的影响;倘若使用者本身未小心,稳定及谨慎地管理并控制炉渣的含量与成份,将很难了解并改善炉衬耐材之熔蚀。

    3.若是已确认是偏碱性之炉渣,则应选用碱性(氧化镁质)或中性(高氧化铝质) 之炉衬材料。

    B. 不均匀熔蚀,而且在使用末期,表面松散,似无烧结层之现象:

    可能是由于没有作好烧结作业,或干打料本身的烧结剂不足,所导致的结果。其改善与防范对策为:

    1.遵照烧结作业标准,进行烧结作业;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,观察并确认改善效果。

    C. 底部异常严重熔损:

    可能是由于施工工艺不良,尤其是中;大型无心炉底部捣打不扎实;或是由于下料时的冲击与撞击,所导致的结果,其改善与防范对策为:

    1..好选用原公司所推荐的施工震动工具(高震动频率),可以减少施工工艺的缺失,缩短施工时程,提高炉衬密度,提高炉底的耐用性能。或是在正常炉底厚度上,再加一层50~100mm厚之炉衬作为缓冲,用以敌挡巨大铁块之加料冲击。

    2.若是手工捣打之施工工艺的作业情况的话,设法让施工人员能进入炉内,或立于炉子上方进行捣打,务必将炉底打实。

    3.尽量避免大型铁块及有尖锐角的铁块加料(应事先予以切割),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,极有可能是感应线圈的位置过低,或炉底部位的绝热保温过度,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以改善。

    D. 底部及下锥部之异常严重熔损(象足形状之熔蚀):

    象足或梨子形状之熔蚀现象,主要的反应机构为碳将二氧化硅质炉衬还原之化学反应,可由化学反应方程式SiO2+2C→Si+2CO来表示。造成此一现象的主要原因为:残留在无心炉内的铁水,经过长时间与过高温度的保温,而产生的化学反应所致。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低,一般每单位小时所熔化铁水的速率是相同的;若能经常保持原始容积的66%以上之液面高度,不但可节约化铁的电能耗用,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,尽量安排在周休停炉前,并将铁水出清。  

    2.若是在周休停炉前,并无大型铸件或浇包可承载铁水时,可将铁水倒出,制成小铁块,留至尔后使用。千万要注意,低液面之铁水,是很容易造成过热现象,因而产生化学熔蚀之反应。

    3.在日常操作中,若残留铁水液面较低时,应徐徐的加入小铁块,这些小铁块会很快地沉入并熔化,铁水液面即可提高。切忌加入大型铁块,它较不易熔化,当其沉入炉底时,反而会过快的提高炉底温度,造成过热之现象。

    E. 下锥部之异常严重熔损:

    由于倾斜角度的构造,在手工垂直捣打之施工工艺,下锥部斜坡部位,较不容易打实;因而在生产操作中,较易被损毁。其改善与防范对策为:

    1.从设计结构上着手,尽可能不要采用有下锥部之设计;直筒型略带一点点斜度的炉衬,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,乃是.佳解决之道。

    2.或是尽可能地减缓其斜角坡度(20°左右),亦即拉长其斜线;此种方法,虽然在操作初期会减少化铁容积,但不失为一种解决的办法。

    3.若无法改变现有设计的状况下时,只有借助人力,一次较少的加料量,慢慢地将下锥部打实了

    F. 炉壁部位之异常严重熔损:

    若在使用含有高铁锈成份及其它氧化铁成份之铁块的操作条件下,其中的一氧化铁(F e O)很容易与二氧化硅质(SiO2)炉衬起反应,生成低熔点(1205℃)之F a y a l i t e (2FeO˙SiO2)矿物相,进而造成二氧化硅质(SiO2)炉衬之快速熔蚀反应。.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,但若其不可避免时,其改善与防范对策为:

    1.尽可能保持较高的铁水液面高度,用以避免较高化铁之输出功率,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化,必要时予以搅拌;切忌**的操作温度。

    3.尽快而经常地除渣,务使铁锈能快速地熔入铁水

    4..好采用缓慢而固定的加料速度;若是采用一次性投料方式的话,在后面加一铁块。维持炉浴温度,保持在1400℃以下之操作条件。

    5.添加冶金级的碳化硅(S i C),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,加入适量的碳化硅,保持在1400℃以下之操作条件;在12 ~15分钟内,碳化硅会分解为碳及硅,而将铁锈的一氧化铁还原为铁,防止生成低熔点(1205℃)之F a y a l i t e (2FeO˙SiO2)矿物相,进而**炉衬不被熔蚀。在很多实炉经验中显示,当有添加碳化硅的操作条件下,其炉衬寿命得以相当明显的改善;可以用下列的反应方程式,来加以解释: 在1400℃以下时,应避免F a y a l i t e之生成:SiO2+2FeO→2FeO˙SiO2 在1400℃以上时,首先碳化硅分解为碳及硅:S i C → S i + C之后,碳及硅将一氧化铁还原:Si+2FeO→SiO2+2Fe     C +Fe O→F e +C O

部份之硅会夺取铁水中的氧,形成二氧化硅: Si+O2→SiO2(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,提供新的硅, 再将一氧化铁还原:

    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现象,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,主要地是由于炉渣之侵蚀反应所造成的;而感应线圈以上之部位的损坏,主要是因温度较低,不易形成烧结层,机械强度不足,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,设法上;下调整铁水面之高度位置,扩大渣线上;下部位之距離,藉此分散熔蚀部位,达到平均熔损的效果。

    2.或是在渣线部位,选用较**的材料,达成整体炉衬平均熔蚀的效果。

    3.在感应线圈以上之部位,选用含较高烧结剂之产品,以利烧结。

    4.采用小块加料,或利用漏斗型加料装置,避免大块加料的撞击。

    5.定期补修。

    四.炉衬呈现不同色泽或脱色现象之探讨

    A. 整体炉衬呈现淡粉红色:

    是由于天然原料中,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,不会有任何不良的影响,不必担心。

    B. 整体炉衬呈现浅灰色:

    与上述原因相同;或是可能由于添加含有过多的铁锈,因而产生Fayalite(2FeO˙SiO2)矿物相,倘若此时有发生较快之熔蚀速率,则应采取下列改善措施:

    使用不含铁锈之干净铁块加料。或是依照熔蚀的程度,适量地添加碳化硅(S i C)与硅铁(F e S i),用以还原一氧化铁,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:

    可能是由于铁水渗透之故,其防范与改善措施。

    D. 拆炉后,在整体炉衬中,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,所产生的一氧化碳(CO)气体,渗入并积存在耐材炉衬之气孔中,所产生的碳积长的现象;若碳积长的现象过于严重时,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:

    1.尽量避免在出铁水时,过高温度(过热)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,而生成一氧化碳(CO)气体。 (详见本文三˙F之介绍)

    2.正确的施工筑炉工艺,降低耐材炉衬的气孔,减少施工不密实的炉衬部位。

    3.严格管控添加料的碳成份。

    五.炉衬的异常磨损现象之产生与防止对策

    A. 带状沟槽式之磨损现象,尤其是在内模垂直或水平的接合处,与下锥部:

    在使用铁模坩埚作预热烧结时,由于接缝焊接点较厚,容易产生高热点,造成沿着焊接点炉衬受到过高的温度所致;在下锥部之内模较难制作,造成不平顺或有凹凸不平的现象所致;其防范与改善措施为:

    1.将铁模坩埚的焊接点部位磨平。

    2.修整下锥部的铁模坩埚。

    可能的原因为局部性的水份集中于此,无法有效地在烘烤过程中被排除;或是在打炉时,有异物(渣块或不洁物)参入,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,检查绝热层之设计。

    另外,若有更新线圈胶泥或安全背衬时,是否有预先烘烤过。

    2.注意在打炉过程中,异物(渣块或不洁物)之移除。

    C. 在同一水平而呈现不规则程度之磨损:

    较常见于大型无心炉之底部与下锥部的位置,有超过90°之不规则机械磨损之现象。可能发生原因为:在打炉时,异物或不洁物及粉尘掉落至炉衬;或是铁模坩埚之下锥部,并未放置妥当,造成炉衬厚度不均,而在烧结及操作过程中,产生热点所致,其防范与改善措施为:

    1.在未放置铁模坩埚前,应使用压缩空气清理,并需加盖,防止异物或不洁物及粉尘掉落;注意在打炉过程中,异物(渣块或不洁物)之移除。

    2.即使在放置铁模坩埚时,能正确地摆放,仍应设法确认下锥部与起始块的间距,是否对称均匀。

    3.正确地固着铁模坩埚,务使在打炉时,铁模坩埚不会移动

    D. 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,产品本身经过搬运后;或不正确的加料方式;及不正确的施工工艺所致;烘烤时之水气剥落现象,产品本身含较高之残水份,或是材料开包后未能实时使用,或是施工捣打后未能即使烘烤,炉衬吸收大气中的湿气所致;在打炉时;异物或不洁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,能有效地防止因运搬而产生的粒度偏析,及完全防潮;并且产品的残水份,一般都管控在0.3%以下,可放心使用。

    2.依照制品指示,干打料必须储存于室内,防止阳光直射,防潮及恒温之条件;并且要防止其它粉尘之污染(加一层塑料膜遮盖)。

    3.材料一经开包即需立即使用,以防止吸收大气中的水份,尤其是在潮湿高温的夏季。

    4.在使用干打料前,使用压缩空气清理作业场所;无心炉施工模具与机具;以及干打料之外包装,去除粉尘及异物。

    5.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(一)。

    6.在打完炉底或炉壁后,未能立即烘烤之前,应铺设塑料膜以防止吸收大气中的水份。

    六.金属渗透及穿透的现象之产生与防止对策

    A. 鱼翅状之渗/穿透现象:

    造成此现象之主要原因为,铁水渗入炉衬的裂隙所致;而产生炉衬裂隙的主要原因为,过快的升温;不当的冷却及水气所产生的裂隙,其防范与改善措施为:

    1.请参阅本文(一)中,开裂之防止对策。

    2.长期使用下,炉衬之冷却开裂是无法避免的;在二氧化硅质地之炉衬,再次升温700℃左右,若给予足够的时间,由于其膨涨特性,开裂会逐渐密合。因此在放冷之前必先将铁水出清;再次升温时要缓慢,待开裂会逐渐密合后,即可正常烧结与操作。

    B. 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.常见于在同一炉衬中,熔化不同成份之钢或铁水;由于需求不同的操作温度,而钢或铁水亦有不同程度的粘性与渗透能力;在较高之操作温度下,钢或铁水即迅速地渗透入耐材炉衬,其防范与改善措施为：

    1.尽量避免如何操作方式。

    2.若必须如此,可先集中生产较高温的品种,尔后再生产较低温度的品种,即可减少此现象之产生。切忌,合高;低温度之操作。

    C. 炉衬局部位置有不纯异物侵入的现象:

    造成此现象之主要原因为,在打炉时的不小心,未能将异物取出而打入炉衬中;或局部地区打的不扎实,而被铁水侵入所致,其防范与改善措施为:

    1.确实遵照规定,实行清理工作;打炉时,若发现异物,应予以取出。施工人员之衣着.好不要有口袋,以免口袋中的香烟;打火机;零钱;笔或其它杂物掉落于干打料中。

    2.另外,若旁边还有另一台无心炉正在作业中时,应在中间架设隔离网,防止火花及其它异物喷掉过来。

    3.正确的加料方式,与适当的施工工具及确实的打炉工艺,请参照本文(一)。

    七.积渣或挂渣现象之产生与防止对策

    确认挂渣之产生原因,必要时采取样品作化学分析及显微组织与矿物相分析,防止积渣要比去除挂渣容易。但若使用助熔剂的话,可能会损伤耐材炉衬,加快炉衬之熔蚀反应若在低铁水液面除渣不易的话,可将铁水出清,在浇包中作除渣。

    A. 低熔点渣之生成与积附现象:

    主要是由于操作温度较低,低熔点渣(Si+O2→SiO2)之粘度增加而积挂的现象,其防范与改善措施为:

    1.偶而提高熔化温度,将积渣熔化。

    2.偶而提高铁水液面高度,将积渣熔化。

    3.加盖,减少表面温度散失,将积渣熔化。

    4.经常上下调整铁水液面高度,防止单一部位之渣线熔蚀

    B. 高熔点渣之生成与积附现象:

    二氧化硅质成份之炉渣积附反应,是由于在1400℃之左右,硅与高铁绣之一氧化铁反应而生成的,其化学反应方程式为:2FeO+Si→2Fe+SiO2。其特点为,在炉渣取样分析中,可发现高含量的SiO2及FeO。

    回收铸件未预先作清理,其中所夹带的铸造砂,所产生高熔点之模来石质(3Al2O3˙2SiO2)或刺针状的氧化铝(Al2O3)矿物渣的积附现象。其特点为,在炉渣取样分析中,可发现高含量的模来石与氧化铝;或在碱性制程中,误选酸性(SiO2)炉衬材料,防范与改善措施为:

    1.回收铸件必须预先清理干净,要将铸造砂去除干净。

    2.使用干净的铁块,避免使用含高量铁锈;泥沙;及含有高铝矿物之铁块。

    3.保持在稍高于1400℃左右之炉浴操作温度,不可过高,以防止F a y a l i t e高蚀性炉渣之生成。(2FeO+ SiO2→2FeO˙SiO2)

    4.添加碳化硅(S i C),参阅本文(三˙F)。此外,碳化硅与一氧化铁之化学反应,会产生放热现象,提供部份有效而**的热源,有助于局部提热的好处,其反应方程式为:

     SiC+3FeO→3Fe+SiO2+CO+4430 kcal / kg

    5.尽量避免选用含有铝金属成份之硅铁,改用冶金级的碳化硅。

    6.在碱性的作业环境下,要选用中性(3Al2O3)或者碱性(M g O)的作业炉衬;虽然单价较高,但是对症下药,而且会有较低的操作成本。

    7.在碱性的作业环境下,若是选用酸性(SiO2)的作业炉衬,则必须忍受较短的使用寿命。若是有积渣的现象,可加一些碎玻璃,降低炉渣的熔点。

    八.电相不平衡或过高电流现象之产生与防止对策

    在耐材炉衬使用末期时,50%以上之炉衬厚度被熔蚀后,所发生电相不平衡或过高电流现象,是属正常;反之则为异常,须加以探讨。

    A. 出现在初次烧结过程中:若是安全背衬或是线圈胶泥未经适当的烘烤,或者干打料炉衬之水气未能有效排除,所造成水气导电的现象,其防范与改善措施为:

    1.预先将安全背衬或是线圈胶泥适当的烘烤。

    2.在95℃的温度下,保温较长的时间;以每公分之炉衬厚为单位计算,.少每公分需要保持十五分钟以上;再缓慢地升温至700℃,再次保温。

    B. 在停炉空冷后,再次**时:

    由于收缩开裂,是铁水渗入所致,其防范与改善措施为,

    1.尽量采取**,不间断的连续生产操作。

    2.要停止生产时,也应避免放空冷,参照本文(一˙ A)之说明

    3.若必须要空冷下来时,也应避免急速冷却,切忌使用风扇吹冷。当再次**时,缓慢地升温至700℃,再次保温较长的时间,待裂隙密合后,再进行升温操作。

     C. 在电力中断后,再次**时:

    因无冷却效应,铁水渗入耐材炉衬;或是再**时,冷却水之干扰与流量不足所致,其防范与改善措施为:

    1.设置备份的冷却装置,**在跳电的状况下,能立即切换使用。

    2.尽量减短停止送电的时间。

    D. 出现在停炉补修炉衬后,再次启用的过程中:

    .有可能是因为未先将附着于炉衬表面之金属去除干净,造成金属存在新旧炉衬之间;再次送电时,有局部过热,甚至开裂之现象产生,其防范与改善措施为:

    1.要**铁水之出清,炉内并无任何残渣与残留铁水积附在炉衬表面,再进行热修补。

    2.若是进行冷间修补时,更要详细检查炉衬表面及裂隙中,并无任何残渣与残留铁水积附;若有发现,必须予以清除干净后,再进行修补。

    九.干式震动捣打料之异常现象判断与处置

    A. 颗粒偏析与粒度异常现象:

    目前各公司产品干打料之特殊包装形态,都能有效地防止因运搬而产生的粒度偏析,基本上应无此问题;有可能是采样方式不正确,而导致的异常结果;建议处置程序:

    1.依照不同工业标准,正确地采集样本,详细记载产品品名;生产批号;外观状况;取样部位与采样方式;并以四分法分配後;一半现地测试;另一半则委外测试,作核对。

    2.详细追踪材料使用量与使用寿命或其它异常之处。

    B. 二氧化硅含量过低时之处置:

    若使用较低档次的原料,当然产品会有较低的二氧化硅含量。建议**式:

    二氧化硅含量较低,会直接影响其物理与化学性能,使用寿命可能会较低;在使用时,要小心谨慎地观察熔蚀状况若没有信心的话可以使用在感应线圈以上,不与铁水及熔渣直接接触之部位,不会影响整体炉衬之使用寿命。

    C. 发现不纯物时之处置:

    有可能是在生产过程中遭受污染,或是在搬运及储存中受污染,或是在开包打炉时未小心处理而遭受污染。其防范与改善措施为:

    依照搬运;储存;开包及打炉指示规定,防止外界之污染;若在打炉时有发现异物,应随即取出。若确定在开包时,发现异物源自产品时,应详细记载生产批号及保留原包装样本,连络供应商人员处置,并仔细观察其它包装是否有同样情况发生。

    十.使用寿命不稳定现象之产生与防止对策

    不稳定的使用寿命或使用寿命突然降低之现象,可能发生原因是极不容易去解释的;必须要详细地核察并比较过去的使用操作记录;才有可能找出原因,然后才可能寻改善对策。

    在材料及打炉工艺没有问题的状况下,80%以上的发生机率,是源自操作上的小改变所造成的;而此种小改变;却经常地被操作人员所忽视。详细记载过往的操作记录,是十分必要而且重要的。当你在面对并解决这类问题时,应遵从以下之步骤:  

    1.保持冷静才能清楚地找到问题征结,及补救或改善措施

    2.详细记载发生之前因后果,详细地核察并比较过去的使用操作记录。

    3.现场实地的观察,采访与样本搜集,务必得到..手消息及数据;道听途说之言,必经查证后再作记录。

    4.采取数学逻辑之归纳演变方法,找出相关因素,加以分析

    5.每次只改变一个变量的改善方法,以便确实找出原因与正确的措施。

    问题与解决对策检查参照表

    1.是否为单一突发事件？小心而确实地重复每一步骤与过程,观察并记载发生的现象,用以确认发生的可能原因。

    2.如果是可重复发生的现象,是否只发生在同一个无心炉,而其它炉子并无此一现象的话,则有可能是由于人为疏忽所致;此时应注意人员之管理,尤其是在打炉时,要特  别注意清洁工作。若是可在数个炉子中发生的话,则必须详细地核察并比 较这几个炉子的过去使用操作记录,设法找出共同点,再加以交叉分析比较;例如:水冷却系统的检修使用情况,所使用的铁块种类与成份,及添加剂之种类;加入量与成份等。有时候,需注意改善措施会产生另外的后果; 如:增碳会产生过热熔蚀,提高输出电压会产生强烈搅拌之效应,提高炉衬机械性的损耗等

    3.也许是干打料产品本身,使用新的原料所致;详细记载使用产品之生产批号,以利追踪生产产品之异变。

    4.检查库存品之生产批号,确实作到先到先用的管理原则,并确认产品之性能指针;若有必要,应更换新产品。

    5.详细监督并记录打炉工艺,材料使用量,烘烤工艺,铁模坩埚之架设,施工工具及打炉过程,及升温烧结作业;若发现有异,则必须告之使用客户。

    6.在100℃之水气烘干,与800℃之保温作业的升温速率与时程为何,是否有遵照指示或与过往之操作有何不同,是否有升温记录可供追查。

    7.在烧结操作时,炉浴高度的建立是否够快,烧结温度与时间是否足够,是否有升温记录可供追查。可有其它的热电偶或塞格锥,作温度的覆察。

    8.新炉衬的.终使用寿命,受到.初四天的操作情况影响甚巨;個人建议,前四天.好保持不间断的操作,并保持铁水液面在66至80%的条件;此时炉衬可形成良好的烧结层,若其间必须停炉,800℃之保温作业,是必要的。相反地,若在初期无法作到上述条件,可能会影响炉衬的使用寿命。

    9.初期阶段.好使用干净的铁块,并生产单一类之产品。

    10.之后,再回复正常生产操作。原则上,要使用干净的铁,块有助于炉衬寿命之延长。

    11.注意并记载生产操作之延误与耽搁,如铁水成份分析;成份或合金之调整;浇包来不及倒铁水等;会延长铁水在炉内保持的时间;及造成铁水过热熔蚀炉衬的后果

    12.详细观察并记载所添加之添加剂的种类,数量与成份,并分析炉渣的成份与改变,有助于了解炉衬之熔蚀损坏机构。

    13.详细地核察并比较炉渣之成份与除渣剂之使用,有助于了解炉衬之熔蚀损坏机构。

    14.详细地核察并比较炉体设备之损坏;修护或更新,用以了解对炉衬耐材寿命之影响。

    15.详细地核察并比较操作方式;轮班作业与停炉之情形,以及跳电或其它事故发生之状况,用以了解对炉衬耐材寿命之影响。

    16.对于炉子的操作环境及操作人员的工作态度与异动,也应详细观察并记载,有助于了解耐材炉衬之损坏.

    17.人为习惯是另一应予考量的因素,任何打炉或操作人员的异动,皆会或多或少地对于耐材炉衬之砌筑与使用有所影响;详细观察并记载人员之异动与其习性之改变,有助于了解耐材炉衬之损坏。

    18.记录所观察到的任何结果,制成表格并加以分析比较有助于了解事对炉衬耐材寿命之影响因素。

    19.找出.有可能的原因,表列出可能改善之措施与方法;切记,每次只作一项改革,用以确认效果。切忌,在同一时间,作太多改变,以免造成混乱或产生反效果。