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中頻爐筑爐
廠(chǎng)家：中頻爐筑爐 日期：：2019-12-30 瀏覽次數： 150
對中頻爐筑爐材料、筑爐工藝和生產(chǎn)與維護方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，制訂的優(yōu)化措施大幅提高了中頻爐的使用壽命。
在鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中陽(yáng)極導桿與陽(yáng)極碳塊的連接部分以磷生鐵為介質(zhì)連接組裝。陽(yáng)極組裝工序生產(chǎn)鏈上熔煉磷生鐵的核心設備是中頻爐，中頻電爐擔負著(zhù)電解鋁陽(yáng)極導桿的熔煉任務(wù)，本公司年生產(chǎn)陽(yáng)極導桿量達?4000根。目前公司有中頻爐8臺，長(cháng)期以來(lái)由于受操作環(huán)境、施工方式及原材料穩定性等條件的制約，中頻爐壽命始終在100爐左右徘徊。如何提高中頻電爐壽命，是公司亟待解決的問(wèn)題。中頻爐使用壽命的延長(cháng)受綜合因素的影響較大，下面就筑爐材料、筑爐工藝和中頻爐生產(chǎn)與維護方面進(jìn)行分析和討論。
中頻爐筑爐的主要原材料是硅砂，但是受施工環(huán)境和硅砂質(zhì)量等影響，其純度一直很難保證。為方便施工，硅砂的配比攪拌過(guò)程一般在廠(chǎng)房?jì)韧瓿?，容易受到廠(chǎng)房灰塵、冶金粉末等其它雜質(zhì)的污染，這對以電磁感應為加熱原理的中頻爐極為不利。再者，筑爐用硅砂由于缺乏相關(guān)標準，包裝簡(jiǎn)陋，各目數的砂內均摻雜有不同程度的雜物，給后期的手選和磁選帶來(lái)了困難。此外，公司組裝工序沿用人工配比的方式對硅砂各目數進(jìn)行配比，操作誤差較大；JJu之使用人工搗同，由于力度不均難以確保筑爐質(zhì)量。解決方案是，摒棄以往人工配料的方式選用已配置好的硅砂進(jìn)行筑爐。這樣就避免了配料過(guò)程中的污染，保證了硅砂的純度、質(zhì)量和配比。
優(yōu)化中頻電爐搗固工藝使用配比好的硅砂直接用于中頻爐的搗固使用，以避免人工配料時(shí)對硅砂的污染。使用震動(dòng)筑爐機對中頻電爐進(jìn)行機械搗同，防止人工搗固過(guò)程中的硅砂受力不均產(chǎn)生的偏析，以致影響搗固的致密度。我公司之前采用濕式打結對中頻爐進(jìn)行搗同，在硅砂攪拌過(guò)程中加入約15kg左右的水分。雖然方便了施工，但在焙燒時(shí)，大量水分難以排出會(huì )在內襯內部生成蒸汽水泡，降低內襯密度，延長(cháng)焙燒時(shí)間，影響筑爐壽命，因此在后期的筑爐過(guò)程中改進(jìn)為不加入水分進(jìn)行干式搗同。即使使用干式搗固，硅砂及硼酸中仍含有少量水分，為便于焙燒階段內襯中水分易于排出，在筑爐前期采取將鋼模進(jìn)行鉆孔，孔洞直徑3～6mm，間距150～200mm，并將鋼模進(jìn)行打磨除銹后使用。
中頻爐在熔煉磷生鐵的過(guò)程中需要持續添加物料，由于中頻爐燒結后坩堝截面從外向里分為未燒結層、半燒結層、燒結層。燒結層的厚度僅為4~6cm。在添加回爐鐵、硅鐵等尖銳物料的過(guò)程中，爐壁受持續撞擊及高溫磷生鐵的攪拌，產(chǎn)生凹痕減薄爐壁，進(jìn)而影響到爐齡。另外對于高溫鐵液，加料過(guò)程中飛濺出來(lái)也會(huì )對安全生產(chǎn)造成嚴重威脅。鑒于以上原因，在后續的物料添加過(guò)程中采用了流槽工具進(jìn)行添加作業(yè)，既安全又延長(cháng)了爐襯使用壽命，有效地解決了上述問(wèn)題。
中頻電爐的升溫燒結曲線(xiàn)主要分為三個(gè)階段，即烘爐階段、半燒結階段、完全燒結階段。烘爐階段主要為13一石英在573℃轉變成僅一石英，此階段的目的主要是排出爐襯中的水分?，F在筑爐材料和工藝優(yōu)化后，由常溫快速升溫至600。C，并保溫1h以徹底排凈水分。半燒結階段主要為根據硅砂同質(zhì)多晶轉變圖，僅一石英在875℃變成0／．一磷石英，半燒結的關(guān)鍵階段是緩慢加熱升至900。C且保溫2h，所形成的液相緩沖由于體積效應所產(chǎn)生的應力，防止燒成時(shí)制品的松散和開(kāi)裂。完全燒結階段完成石英晶型的轉變，溫度升至1200℃，保溫2h。燒結溫度不夠，燒結層厚度不足，會(huì )使中頻爐的使用壽命明顯的降低，圖1為新修中頻爐溫度燒結曲線(xiàn)圖。
需要指出的是多晶轉變是十分緩慢的，即使烘爐燒結完成，那也是表層很薄一層，在后續生產(chǎn)中，應逐步使爐襯在高溫成型時(shí)增加燒結層厚度，使之成為具有足夠強度的硬殼。另外要及時(shí)在鋼模周?chē)M(jìn)行均勻加鐵，使電流均勻分布，避免局部集中打火，保護鋼模正常熔化，防止局部高溫燒傷爐襯，影響爐壽命。
隨著(zhù)爐齡的延長(cháng)中頻電爐的安全系數直線(xiàn)下降，為解決延長(cháng)爐齡與安全生產(chǎn)的矛盾，通過(guò)方案優(yōu)化，改用“X”型尺進(jìn)行測量，計算方式為：爐襯厚度=(線(xiàn)圈內徑一絕緣絕熱層厚度x2)一坩堝膜外壁&pide;2。當爐襯厚度低于30～40mm時(shí)，則拆除維修。該方案使用后，改變了以往中頻爐停爐依靠人工巡視，肉眼發(fā)現坩堝線(xiàn)圈附近有發(fā)紅現象才停爐維修的方法，提高了生產(chǎn)的安全性與和科學(xué)性。
中頻爐在正常生產(chǎn)過(guò)程中受生產(chǎn)周期影響需要間歇性停爐，停爐過(guò)程中的保養也是對爐齡產(chǎn)生重要影響的因素之一。當磷生鐵倒空后爐壁會(huì )因迅速冷卻而產(chǎn)生龜裂，如果剩余磷生鐵未倒空，剩余在爐內的鐵液與爐內襯處于緊密的結合狀態(tài)，在冷卻過(guò)程中因熱脹冷縮的差異會(huì )導致內襯產(chǎn)生裂紋，在開(kāi)爐加熱的過(guò)程中又將對內襯產(chǎn)生二次傷害。所以在停爐之后采取用石棉板覆蓋的方式將爐El保溫。當最后一爐磷生鐵倒出后，剩余在中頻爐內未使用完的鐵液應當外排存放，避免在爐內冷卻。同時(shí)減少中頻爐冷卻水供水量，延緩冷卻速度，避免裂紋的產(chǎn)生。
優(yōu)化方案實(shí)施后，我公司中頻電爐使用壽命翻番，500kg中頻爐由前期的平均110爐，提高至目前的241爐，800kg中頻爐由60爐提高至120爐，并刷新了公司的歷史記錄。該項目細化了筑爐工藝的操作步驟，要求施工人員具備較高的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，在筑爐過(guò)程中強調精細化操作，必要時(shí)需要求施工人員進(jìn)行操作培訓和模擬。同時(shí)為保證筑爐質(zhì)量，我公司配套制定了《公司中頻爐筑爐施工工藝及驗收規程》，并以該規程為標準制定考核制度。
在鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中陽(yáng)極導桿與陽(yáng)極碳塊的連接部分以磷生鐵為介質(zhì)連接組裝。陽(yáng)極組裝工序生產(chǎn)鏈上熔煉磷生鐵的核心設備是中頻爐，中頻電爐擔負著(zhù)電解鋁陽(yáng)極導桿的熔煉任務(wù)，本公司年生產(chǎn)陽(yáng)極導桿量達?4000根。目前公司有中頻爐8臺，長(cháng)期以來(lái)由于受操作環(huán)境、施工方式及原材料穩定性等條件的制約，中頻爐壽命始終在100爐左右徘徊。如何提高中頻電爐壽命，是公司亟待解決的問(wèn)題。中頻爐使用壽命的延長(cháng)受綜合因素的影響較大，下面就筑爐材料、筑爐工藝和中頻爐生產(chǎn)與維護方面進(jìn)行分析和討論。
中頻爐筑爐的主要原材料是硅砂，但是受施工環(huán)境和硅砂質(zhì)量等影響，其純度一直很難保證。為方便施工，硅砂的配比攪拌過(guò)程一般在廠(chǎng)房?jì)韧瓿?，容易受到廠(chǎng)房灰塵、冶金粉末等其它雜質(zhì)的污染，這對以電磁感應為加熱原理的中頻爐極為不利。再者，筑爐用硅砂由于缺乏相關(guān)標準，包裝簡(jiǎn)陋，各目數的砂內均摻雜有不同程度的雜物，給后期的手選和磁選帶來(lái)了困難。此外，公司組裝工序沿用人工配比的方式對硅砂各目數進(jìn)行配比，操作誤差較大；JJu之使用人工搗同，由于力度不均難以確保筑爐質(zhì)量。解決方案是，摒棄以往人工配料的方式選用已配置好的硅砂進(jìn)行筑爐。這樣就避免了配料過(guò)程中的污染，保證了硅砂的純度、質(zhì)量和配比。
優(yōu)化中頻電爐搗固工藝使用配比好的硅砂直接用于中頻爐的搗固使用，以避免人工配料時(shí)對硅砂的污染。使用震動(dòng)筑爐機對中頻電爐進(jìn)行機械搗同，防止人工搗固過(guò)程中的硅砂受力不均產(chǎn)生的偏析，以致影響搗固的致密度。我公司之前采用濕式打結對中頻爐進(jìn)行搗同，在硅砂攪拌過(guò)程中加入約15kg左右的水分。雖然方便了施工，但在焙燒時(shí)，大量水分難以排出會(huì )在內襯內部生成蒸汽水泡，降低內襯密度，延長(cháng)焙燒時(shí)間，影響筑爐壽命，因此在后期的筑爐過(guò)程中改進(jìn)為不加入水分進(jìn)行干式搗同。即使使用干式搗固，硅砂及硼酸中仍含有少量水分，為便于焙燒階段內襯中水分易于排出，在筑爐前期采取將鋼模進(jìn)行鉆孔，孔洞直徑3～6mm，間距150～200mm，并將鋼模進(jìn)行打磨除銹后使用。
中頻爐在熔煉磷生鐵的過(guò)程中需要持續添加物料，由于中頻爐燒結后坩堝截面從外向里分為未燒結層、半燒結層、燒結層。燒結層的厚度僅為4~6cm。在添加回爐鐵、硅鐵等尖銳物料的過(guò)程中，爐壁受持續撞擊及高溫磷生鐵的攪拌，產(chǎn)生凹痕減薄爐壁，進(jìn)而影響到爐齡。另外對于高溫鐵液，加料過(guò)程中飛濺出來(lái)也會(huì )對安全生產(chǎn)造成嚴重威脅。鑒于以上原因，在后續的物料添加過(guò)程中采用了流槽工具進(jìn)行添加作業(yè)，既安全又延長(cháng)了爐襯使用壽命，有效地解決了上述問(wèn)題。
中頻電爐的升溫燒結曲線(xiàn)主要分為三個(gè)階段，即烘爐階段、半燒結階段、完全燒結階段。烘爐階段主要為13一石英在573℃轉變成僅一石英，此階段的目的主要是排出爐襯中的水分?，F在筑爐材料和工藝優(yōu)化后，由常溫快速升溫至600。C，并保溫1h以徹底排凈水分。半燒結階段主要為根據硅砂同質(zhì)多晶轉變圖，僅一石英在875℃變成0／．一磷石英，半燒結的關(guān)鍵階段是緩慢加熱升至900。C且保溫2h，所形成的液相緩沖由于體積效應所產(chǎn)生的應力，防止燒成時(shí)制品的松散和開(kāi)裂。完全燒結階段完成石英晶型的轉變，溫度升至1200℃，保溫2h。燒結溫度不夠，燒結層厚度不足，會(huì )使中頻爐的使用壽命明顯的降低，圖1為新修中頻爐溫度燒結曲線(xiàn)圖。
需要指出的是多晶轉變是十分緩慢的，即使烘爐燒結完成，那也是表層很薄一層，在后續生產(chǎn)中，應逐步使爐襯在高溫成型時(shí)增加燒結層厚度，使之成為具有足夠強度的硬殼。另外要及時(shí)在鋼模周?chē)M(jìn)行均勻加鐵，使電流均勻分布，避免局部集中打火，保護鋼模正常熔化，防止局部高溫燒傷爐襯，影響爐壽命。
隨著(zhù)爐齡的延長(cháng)中頻電爐的安全系數直線(xiàn)下降，為解決延長(cháng)爐齡與安全生產(chǎn)的矛盾，通過(guò)方案優(yōu)化，改用“X”型尺進(jìn)行測量，計算方式為：爐襯厚度=(線(xiàn)圈內徑一絕緣絕熱層厚度x2)一坩堝膜外壁&pide;2。當爐襯厚度低于30～40mm時(shí)，則拆除維修。該方案使用后，改變了以往中頻爐停爐依靠人工巡視，肉眼發(fā)現坩堝線(xiàn)圈附近有發(fā)紅現象才停爐維修的方法，提高了生產(chǎn)的安全性與和科學(xué)性。
中頻爐在正常生產(chǎn)過(guò)程中受生產(chǎn)周期影響需要間歇性停爐，停爐過(guò)程中的保養也是對爐齡產(chǎn)生重要影響的因素之一。當磷生鐵倒空后爐壁會(huì )因迅速冷卻而產(chǎn)生龜裂，如果剩余磷生鐵未倒空，剩余在爐內的鐵液與爐內襯處于緊密的結合狀態(tài)，在冷卻過(guò)程中因熱脹冷縮的差異會(huì )導致內襯產(chǎn)生裂紋，在開(kāi)爐加熱的過(guò)程中又將對內襯產(chǎn)生二次傷害。所以在停爐之后采取用石棉板覆蓋的方式將爐El保溫。當最后一爐磷生鐵倒出后，剩余在中頻爐內未使用完的鐵液應當外排存放，避免在爐內冷卻。同時(shí)減少中頻爐冷卻水供水量，延緩冷卻速度，避免裂紋的產(chǎn)生。
優(yōu)化方案實(shí)施后，我公司中頻電爐使用壽命翻番，500kg中頻爐由前期的平均110爐，提高至目前的241爐，800kg中頻爐由60爐提高至120爐，并刷新了公司的歷史記錄。該項目細化了筑爐工藝的操作步驟，要求施工人員具備較高的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，在筑爐過(guò)程中強調精細化操作，必要時(shí)需要求施工人員進(jìn)行操作培訓和模擬。同時(shí)為保證筑爐質(zhì)量，我公司配套制定了《公司中頻爐筑爐施工工藝及驗收規程》，并以該規程為標準制定考核制度。
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