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筑烘中頻爐爐襯步驟與實(shí)踐
您的位置： 中頻爐|感應加熱|熔鋼爐|熔鋁爐|熔銅爐|熔鉛爐|洛陽(yáng)萬(wàn)峰工業(yè)爐有限公司-技術(shù)支持筑烘中頻爐爐襯步驟與實(shí)踐
廠(chǎng)家：筑烘中頻爐爐襯步驟與實(shí)踐 日期：：2020-01-04 瀏覽次數： 246
闡述了電解鋁廠(chǎng)在延長(cháng)中頻爐使用壽命上的一些做法，特別是強調了中頻爐在筑爐和烘爐的一些技術(shù)要求和相應的工藝操作要求，其中包括原材料的選用、打結、升溫曲線(xiàn)以及爐料隨溫度變化而發(fā)生的物理、化學(xué)變化，總結了中頻爐延長(cháng)使用壽命的一些關(guān)鍵要素。
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中頻爐在鋁電解生產(chǎn)中廣泛應用于組裝車(chē)間，主要作用是熔化磷生鐵供澆鑄使用，鐵水出爐溫度一般控制在1400℃～1500℃，屬高溫熔鐵爐。其中頻爐爐襯的高溫性能主要取決于所用耐火材料的物理、化學(xué)性能、礦物組成及其筑爐工藝，在原輔材料及筑爐工藝穩定的前提下，燒結工藝是使爐襯獲得良好顯微組織結構以充分發(fā)揮其耐高溫性能的關(guān)鍵工序。因此，采用優(yōu)良的筑爐及烘爐工藝，并嚴格進(jìn)行控制對延長(cháng)中頻爐（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中頻爐）的使用壽命起著(zhù)決定性作用。
中頻爐筑爐1.打結前的準備。(1)打結爐襯前，首先檢查線(xiàn)圈絕緣膠泥是否完好，如損壞嚴重應進(jìn)行修補，絕緣膠泥的使用在中頻爐的安全運行中起著(zhù)重要的作用，主要表現在以下幾個(gè)方面：①烘干后，厚度為8mm～15mm的線(xiàn)圈絕緣膠泥層具有良好的絕緣性能，充當線(xiàn)圈和爐襯之間的絕緣保護層；膠泥材料的導熱系數較高，不必擔心相對較厚的膠泥層會(huì )影響熱面爐襯。②膠泥層位于線(xiàn)圈和保溫層之間，正常情況下，環(huán)境溫度很低（＜300℃），偶爾有金屬液接近其表面時(shí)膠泥層會(huì )釋放出少量殘余的水分，使絕緣電阻降低，系統提供早期報警。③利用膠泥本身高于1800℃的耐火度，當偶爾有金屬液滲漏到其表面時(shí)，膠泥能給線(xiàn)圈提供一層保護屏障，當出現報警時(shí)，膠泥層可提供一定的事故處理時(shí)間。④膠泥層使用壽命較長(cháng)，可反復使用，對爐子線(xiàn)圈保護可靠，同時(shí)可進(jìn)行局部修補，因此就整體而言降低了中頻爐筑爐成本。(2)鋪設石棉板、石棉布。石棉板、石棉布接縫處搭接寬度30mm～40mm，鋪設層要緊貼爐壁，同時(shí)用上下兩層脹圈固定，脹圈安裝位置可視具體情況而定。(3)筑爐材料的使用。①如使用廠(chǎng)方配制好的石英砂時(shí)，嚴格按廠(chǎng)方要求程序進(jìn)行筑爐，確認硼酸用量，爐口、爐壁、爐底筑爐方式。②自行配料。筑爐材料的選用。應注意，不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感應爐爐襯材料，重要的是石英晶粒大小，晶粒越粗大，晶格缺陷越少越好(如水晶石英砂SiO2純度高，外表潔白、透明)，爐子容量越大，對晶粒的要求越高。手選，主要去除塊狀物及其他雜質(zhì)；磁選，必須完全去除磁性雜質(zhì)。搗打料必須進(jìn)行緩慢烘干處理，烘干溫度為200℃～300℃，保溫4小時(shí)以上。粘結劑的選用：用硼酸作黏結劑，加入量為1.5%～2%；爐口外水玻璃用量為5%～6％。2.筑爐。(1)底部搗打。首先通過(guò)包裝袋和實(shí)物進(jìn)行核對，按規定數量一次性稱(chēng)出石英砂。爐底厚約280mm，分三次填砂，第三次加料時(shí)應根據爐壁、坩堝高度確認加料量；人工打結時(shí)防止各處密度不均，烘烤與燒結后的爐襯不致密。因此，必須嚴格控制加料厚度，一般填砂厚度不大于100mm/次。加料完畢，應用叉子將石英砂找平，并按順時(shí)針和反時(shí)針?lè )较蚋鞑鍍杀?，每次下插應與上一次下插之間至少有三分之一重合，以減少石英砂之間的架橋現象，減少粒度偏析，提高密實(shí)度。其次，底部用圓形搗打頭進(jìn)行搗打，搗打應均勻，每?jì)纱螕v打點(diǎn)之間至少應有三分之一互相重合。搗打時(shí)，必須定點(diǎn)搗打，外加壓力應達到15kg/cm2～20kg/cm2；并盡量控制搗打頭在搗打過(guò)程中的滑動(dòng)、移動(dòng)，每次（層）不得低于20分鐘。(2)坩堝放入。爐底打結達到所需高度時(shí)刮平，即可放置坩堝模。對此，應注意保證坩堝模與感應圈同心，上下調整垂直，模底盡量與所筑爐底緊密結合，調整周邊間隙相等后用三個(gè)木楔卡緊，中間利用啟動(dòng)塊輔助固定，避免爐壁打結時(shí)石英砂產(chǎn)生位移。(3)斜壁與直壁的搗打。爐襯厚度為110mm～120mm，分批加入干式打結料，布料均勻，填料厚度不大于100mm，斜壁部每層（次）搗打時(shí)間不得低于20分鐘，直壁部每層（次）時(shí)間不得少于15分鐘，當搗打高度大于坩堝高度的三分之二且確認坩堝固定牢固，可將固定坩堝與爐壁的木塞取出，在打結完后坩堝模不取出，烘干和燒結時(shí)起感應加熱作用。(4)爐口搗打。當搗打至爐口150mm～100mm時(shí)，應進(jìn)行爐口搗打作業(yè)，爐口搗打一般分兩層（次）進(jìn)行，進(jìn)行第一次搗打作業(yè)時(shí)，按規定數量先加入爐襯料、再加入爐口料，并充分混合，再進(jìn)行搗打，最后一層搗打時(shí)，只加爐口料，配入5%～6％的水玻璃，并攪拌均勻。
烘爐與燒結爐襯是獲得優(yōu)良高溫強度的一個(gè)重要環(huán)節。燒結工藝是根據石英砂的多晶轉化特性和爐子的容量決定的。必須指出的是，SiO2多晶轉變時(shí)十分緩慢的，即使烘爐燒結完成，那也是表層很薄一層，經(jīng)過(guò)加厚至10mm～30mm，這與爐溫有關(guān)?？烤o感應器為松散層，靠鐵水為燒結層，中間為過(guò)渡層。這一結構特性能防止透燒開(kāi)裂，能保持爐襯整體性和可靠性，對不斷促使爐襯致密化是十分有益的，這是其他一般耐火材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)。烘爐燒結的要領(lǐng)是：低溫緩慢升溫，高溫滿(mǎn)爐燒結，爐料要求低碳少銹。整個(gè)過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行。1.烘爐階段。坩堝鋼模到達1100℃以前，必須緩慢加熱，以便硼酸中的結晶水（約占重量43%）和爐襯材料中的水分慢慢排出爐外。此外，還因為石英在573℃、867℃和1025℃時(shí)有多晶轉變，引起體積膨脹，在此區間緩慢加熱可以使局部膨脹應力分散開(kāi)、裂紋少，故升溫速度以100℃/h～140℃/h為宜，需9h～12h。2.熔化階段。當坩堝鋼模溫度達1100℃～1200℃時(shí)陸續加入小塊冷料，為減小爐溫波動(dòng)過(guò)大，每次投料不宜過(guò)多，以200㎏～400㎏左右為宜，當全部融化使鐵水面上升至爐口250mm左右為止。此階段前期（未熔化）功率較高，約為60%額定功率，可使爐料迅速升溫，降低爐襯溫差。待全部熔化前，應立即降低功率減少沖刷力繼續升溫，需時(shí)約5h以上。3.燒結階段。繼續升溫至1550℃左右后保溫2h～3h，以使爐襯在高溫形成具有足夠強度的硬殼，然后傾出全部鐵水，檢查爐襯表面燒結狀況，再返回1／2爐鐵水，加料連續熔化至少2～3爐方可停爐。在此階段中，由于爐襯中仍含有水汽，防止對感應圈絕緣的影響，爐襯強度較差，減少金屬液攪拌沖刷的危害，所以送電電壓不超過(guò)80%～90%額定電壓。4.保溫、冷卻。爐子保溫或空爐冷卻時(shí)，應蓋好爐蓋，周?chē)鈬?，減少供水量，以便爐襯緩慢冷卻達到均勻收縮，減少裂縫。并且爐子投產(chǎn)最初前三天內，非生產(chǎn)班次爐內應裝滿(mǎn)鐵水保溫，溫度控制在1300℃～1350℃。需要注意的是在進(jìn)行測量時(shí)，爐溫低于500℃熱電偶要貼靠坩堝模，之后在移至爐膛中心，確保溫度測量準確性。5.烘爐曲線(xiàn)。需要注意的是：如采用廠(chǎng)家配置好的爐料，由于爐料的成分配比不盡相同，烘爐曲線(xiàn)要嚴格按照廠(chǎng)家提供的曲線(xiàn)進(jìn)行升溫，確保爐料充分燒結，提高爐襯壽命。對于中頻爐爐襯的壽命：優(yōu)質(zhì)干凈的筑爐材料、合理配比，精心打結、科學(xué)烘烤與燒結是延長(cháng)壽命的基礎；嚴格操作工藝同樣是延長(cháng)爐子使用壽命的重要保障。
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中頻爐在鋁電解生產(chǎn)中廣泛應用于組裝車(chē)間，主要作用是熔化磷生鐵供澆鑄使用，鐵水出爐溫度一般控制在1400℃～1500℃，屬高溫熔鐵爐。其中頻爐爐襯的高溫性能主要取決于所用耐火材料的物理、化學(xué)性能、礦物組成及其筑爐工藝，在原輔材料及筑爐工藝穩定的前提下，燒結工藝是使爐襯獲得良好顯微組織結構以充分發(fā)揮其耐高溫性能的關(guān)鍵工序。因此，采用優(yōu)良的筑爐及烘爐工藝，并嚴格進(jìn)行控制對延長(cháng)中頻爐（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中頻爐）的使用壽命起著(zhù)決定性作用。
中頻爐筑爐1.打結前的準備。(1)打結爐襯前，首先檢查線(xiàn)圈絕緣膠泥是否完好，如損壞嚴重應進(jìn)行修補，絕緣膠泥的使用在中頻爐的安全運行中起著(zhù)重要的作用，主要表現在以下幾個(gè)方面：①烘干后，厚度為8mm～15mm的線(xiàn)圈絕緣膠泥層具有良好的絕緣性能，充當線(xiàn)圈和爐襯之間的絕緣保護層；膠泥材料的導熱系數較高，不必擔心相對較厚的膠泥層會(huì )影響熱面爐襯。②膠泥層位于線(xiàn)圈和保溫層之間，正常情況下，環(huán)境溫度很低（＜300℃），偶爾有金屬液接近其表面時(shí)膠泥層會(huì )釋放出少量殘余的水分，使絕緣電阻降低，系統提供早期報警。③利用膠泥本身高于1800℃的耐火度，當偶爾有金屬液滲漏到其表面時(shí)，膠泥能給線(xiàn)圈提供一層保護屏障，當出現報警時(shí)，膠泥層可提供一定的事故處理時(shí)間。④膠泥層使用壽命較長(cháng)，可反復使用，對爐子線(xiàn)圈保護可靠，同時(shí)可進(jìn)行局部修補，因此就整體而言降低了中頻爐筑爐成本。(2)鋪設石棉板、石棉布。石棉板、石棉布接縫處搭接寬度30mm～40mm，鋪設層要緊貼爐壁，同時(shí)用上下兩層脹圈固定，脹圈安裝位置可視具體情況而定。(3)筑爐材料的使用。①如使用廠(chǎng)方配制好的石英砂時(shí)，嚴格按廠(chǎng)方要求程序進(jìn)行筑爐，確認硼酸用量，爐口、爐壁、爐底筑爐方式。②自行配料。筑爐材料的選用。應注意，不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感應爐爐襯材料，重要的是石英晶粒大小，晶粒越粗大，晶格缺陷越少越好(如水晶石英砂SiO2純度高，外表潔白、透明)，爐子容量越大，對晶粒的要求越高。手選，主要去除塊狀物及其他雜質(zhì)；磁選，必須完全去除磁性雜質(zhì)。搗打料必須進(jìn)行緩慢烘干處理，烘干溫度為200℃～300℃，保溫4小時(shí)以上。粘結劑的選用：用硼酸作黏結劑，加入量為1.5%～2%；爐口外水玻璃用量為5%～6％。2.筑爐。(1)底部搗打。首先通過(guò)包裝袋和實(shí)物進(jìn)行核對，按規定數量一次性稱(chēng)出石英砂。爐底厚約280mm，分三次填砂，第三次加料時(shí)應根據爐壁、坩堝高度確認加料量；人工打結時(shí)防止各處密度不均，烘烤與燒結后的爐襯不致密。因此，必須嚴格控制加料厚度，一般填砂厚度不大于100mm/次。加料完畢，應用叉子將石英砂找平，并按順時(shí)針和反時(shí)針?lè )较蚋鞑鍍杀?，每次下插應與上一次下插之間至少有三分之一重合，以減少石英砂之間的架橋現象，減少粒度偏析，提高密實(shí)度。其次，底部用圓形搗打頭進(jìn)行搗打，搗打應均勻，每?jì)纱螕v打點(diǎn)之間至少應有三分之一互相重合。搗打時(shí)，必須定點(diǎn)搗打，外加壓力應達到15kg/cm2～20kg/cm2；并盡量控制搗打頭在搗打過(guò)程中的滑動(dòng)、移動(dòng)，每次（層）不得低于20分鐘。(2)坩堝放入。爐底打結達到所需高度時(shí)刮平，即可放置坩堝模。對此，應注意保證坩堝模與感應圈同心，上下調整垂直，模底盡量與所筑爐底緊密結合，調整周邊間隙相等后用三個(gè)木楔卡緊，中間利用啟動(dòng)塊輔助固定，避免爐壁打結時(shí)石英砂產(chǎn)生位移。(3)斜壁與直壁的搗打。爐襯厚度為110mm～120mm，分批加入干式打結料，布料均勻，填料厚度不大于100mm，斜壁部每層（次）搗打時(shí)間不得低于20分鐘，直壁部每層（次）時(shí)間不得少于15分鐘，當搗打高度大于坩堝高度的三分之二且確認坩堝固定牢固，可將固定坩堝與爐壁的木塞取出，在打結完后坩堝模不取出，烘干和燒結時(shí)起感應加熱作用。(4)爐口搗打。當搗打至爐口150mm～100mm時(shí)，應進(jìn)行爐口搗打作業(yè)，爐口搗打一般分兩層（次）進(jìn)行，進(jìn)行第一次搗打作業(yè)時(shí)，按規定數量先加入爐襯料、再加入爐口料，并充分混合，再進(jìn)行搗打，最后一層搗打時(shí)，只加爐口料，配入5%～6％的水玻璃，并攪拌均勻。
烘爐與燒結爐襯是獲得優(yōu)良高溫強度的一個(gè)重要環(huán)節。燒結工藝是根據石英砂的多晶轉化特性和爐子的容量決定的。必須指出的是，SiO2多晶轉變時(shí)十分緩慢的，即使烘爐燒結完成，那也是表層很薄一層，經(jīng)過(guò)加厚至10mm～30mm，這與爐溫有關(guān)?？烤o感應器為松散層，靠鐵水為燒結層，中間為過(guò)渡層。這一結構特性能防止透燒開(kāi)裂，能保持爐襯整體性和可靠性，對不斷促使爐襯致密化是十分有益的，這是其他一般耐火材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)。烘爐燒結的要領(lǐng)是：低溫緩慢升溫，高溫滿(mǎn)爐燒結，爐料要求低碳少銹。整個(gè)過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行。1.烘爐階段。坩堝鋼模到達1100℃以前，必須緩慢加熱，以便硼酸中的結晶水（約占重量43%）和爐襯材料中的水分慢慢排出爐外。此外，還因為石英在573℃、867℃和1025℃時(shí)有多晶轉變，引起體積膨脹，在此區間緩慢加熱可以使局部膨脹應力分散開(kāi)、裂紋少，故升溫速度以100℃/h～140℃/h為宜，需9h～12h。2.熔化階段。當坩堝鋼模溫度達1100℃～1200℃時(shí)陸續加入小塊冷料，為減小爐溫波動(dòng)過(guò)大，每次投料不宜過(guò)多，以200㎏～400㎏左右為宜，當全部融化使鐵水面上升至爐口250mm左右為止。此階段前期（未熔化）功率較高，約為60%額定功率，可使爐料迅速升溫，降低爐襯溫差。待全部熔化前，應立即降低功率減少沖刷力繼續升溫，需時(shí)約5h以上。3.燒結階段。繼續升溫至1550℃左右后保溫2h～3h，以使爐襯在高溫形成具有足夠強度的硬殼，然后傾出全部鐵水，檢查爐襯表面燒結狀況，再返回1／2爐鐵水，加料連續熔化至少2～3爐方可停爐。在此階段中，由于爐襯中仍含有水汽，防止對感應圈絕緣的影響，爐襯強度較差，減少金屬液攪拌沖刷的危害，所以送電電壓不超過(guò)80%～90%額定電壓。4.保溫、冷卻。爐子保溫或空爐冷卻時(shí)，應蓋好爐蓋，周?chē)鈬?，減少供水量，以便爐襯緩慢冷卻達到均勻收縮，減少裂縫。并且爐子投產(chǎn)最初前三天內，非生產(chǎn)班次爐內應裝滿(mǎn)鐵水保溫，溫度控制在1300℃～1350℃。需要注意的是在進(jìn)行測量時(shí)，爐溫低于500℃熱電偶要貼靠坩堝模，之后在移至爐膛中心，確保溫度測量準確性。5.烘爐曲線(xiàn)。需要注意的是：如采用廠(chǎng)家配置好的爐料，由于爐料的成分配比不盡相同，烘爐曲線(xiàn)要嚴格按照廠(chǎng)家提供的曲線(xiàn)進(jìn)行升溫，確保爐料充分燒結，提高爐襯壽命。對于中頻爐爐襯的壽命：優(yōu)質(zhì)干凈的筑爐材料、合理配比，精心打結、科學(xué)烘烤與燒結是延長(cháng)壽命的基礎；嚴格操作工藝同樣是延長(cháng)爐子使用壽命的重要保障。
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