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中頻爐筑爐
廠家：中頻爐筑爐 日期：：2019-12-30 瀏覽次數(shù)： 150
對中頻爐筑爐材料、筑爐工藝和生產(chǎn)與維護(hù)方面存在的問題進(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)過程中陽極導(dǎo)桿與陽極碳塊的連接部分以磷生鐵為介質(zhì)連接組裝。陽極組裝工序生產(chǎn)鏈上熔煉磷生鐵的核心設(shè)備是中頻爐，中頻電爐擔(dān)負(fù)著電解鋁陽極導(dǎo)桿的熔煉任務(wù)，本公司年生產(chǎn)陽極導(dǎo)桿量達(dá)?4000根。目前公司有中頻爐8臺，長期以來由于受操作環(huán)境、施工方式及原材料穩(wěn)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題。中頻爐使用壽命的延長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(hù)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，硅砂的配比攪拌過程一般在廠房內(nèi)完成，容易受到廠房灰塵、冶金粉末等其它雜質(zhì)的污染，這對以電磁感應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，包裝簡陋，各目數(shù)的砂內(nèi)均摻雜有不同程度的雜物，給后期的手選和磁選帶來了困難。此外，公司組裝工序沿用人工配比的方式對硅砂各目數(shù)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(jī)對中頻電爐進(jìn)行機(jī)械搗同，防止人工搗固過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(jié)對中頻爐進(jìn)行搗同，在硅砂攪拌過程中加入約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(nèi)襯內(nèi)部生成蒸汽水泡，降低內(nèi)襯密度，延長焙燒時(shí)間，影響筑爐壽命，因此在后期的筑爐過程中改進(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(nèi)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程中需要持續(xù)添加物料，由于中頻爐燒結(jié)后坩堝截面從外向里分為未燒結(jié)層、半燒結(jié)層、燒結(jié)層。燒結(jié)層的厚度僅為4~6cm。在添加回爐鐵、硅鐵等尖銳物料的過程中，爐壁受持續(xù)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，加料過程中飛濺出來也會(huì)對安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。鑒于以上原因，在后續(xù)的物料添加過程中采用了流槽工具進(jìn)行添加作業(yè)，既安全又延長了爐襯使用壽命，有效地解決了上述問題。
中頻電爐的升溫?zé)Y(jié)曲線主要分為三個(gè)階段，即烘爐階段、半燒結(jié)階段、完全燒結(jié)階段。烘爐階段主要為13一石英在573℃轉(zhuǎn)變成僅一石英，此階段的目的主要是排出爐襯中的水分?，F(xiàn)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(jié)階段主要為根據(jù)硅砂同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變圖，僅一石英在875℃變成0／．一磷石英，半燒結(jié)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(yīng)所產(chǎn)生的應(yīng)力，防止燒成時(shí)制品的松散和開裂。完全燒結(jié)階段完成石英晶型的轉(zhuǎn)變，溫度升至1200℃，保溫2h。燒結(jié)溫度不夠，燒結(jié)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(jié)曲線圖。
需要指出的是多晶轉(zhuǎn)變是十分緩慢的，即使烘爐燒結(jié)完成，那也是表層很薄一層，在后續(xù)生產(chǎn)中，應(yīng)逐步使?fàn)t襯在高溫成型時(shí)增加燒結(jié)層厚度，使之成為具有足夠強(qiáng)度的硬殼。另外要及時(shí)在鋼模周圍進(jìn)行均勻加鐵，使電流均勻分布，避免局部集中打火，保護(hù)鋼模正常熔化，防止局部高溫?zé)齻麪t襯，影響爐壽命。
隨著爐齡的延長中頻電爐的安全系數(shù)直線下降，為解決延長爐齡與安全生產(chǎn)的矛盾，通過方案優(yōu)化，改用“X”型尺進(jìn)行測量，計(jì)算方式為：爐襯厚度=(線圈內(nèi)徑一絕緣絕熱層厚度x2)一坩堝膜外壁&pide;2。當(dāng)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(xiàn)坩堝線圈附近有發(fā)紅現(xiàn)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)過程中受生產(chǎn)周期影響需要間歇性停爐，停爐過程中的保養(yǎng)也是對爐齡產(chǎn)生重要影響的因素之一。當(dāng)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(nèi)的鐵液與爐內(nèi)襯處于緊密的結(jié)合狀態(tài)，在冷卻過程中因熱脹冷縮的差異會(huì)導(dǎo)致內(nèi)襯產(chǎn)生裂紋，在開爐加熱的過程中又將對內(nèi)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(dāng)最后一爐磷生鐵倒出后，剩余在中頻爐內(nèi)未使用完的鐵液應(yīng)當(dāng)外排存放，避免在爐內(nèi)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(xiàng)目細(xì)化了筑爐工藝的操作步驟，要求施工人員具備較高的專業(yè)素質(zhì)，在筑爐過程中強(qiáng)調(diào)精細(xì)化操作，必要時(shí)需要求施工人員進(jìn)行操作培訓(xùn)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(yàn)收規(guī)程》，并以該規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)制定考核制度。
在鋁電解生產(chǎn)過程中陽極導(dǎo)桿與陽極碳塊的連接部分以磷生鐵為介質(zhì)連接組裝。陽極組裝工序生產(chǎn)鏈上熔煉磷生鐵的核心設(shè)備是中頻爐，中頻電爐擔(dān)負(fù)著電解鋁陽極導(dǎo)桿的熔煉任務(wù)，本公司年生產(chǎn)陽極導(dǎo)桿量達(dá)?4000根。目前公司有中頻爐8臺，長期以來由于受操作環(huán)境、施工方式及原材料穩(wěn)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題。中頻爐使用壽命的延長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(hù)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，硅砂的配比攪拌過程一般在廠房內(nèi)完成，容易受到廠房灰塵、冶金粉末等其它雜質(zhì)的污染，這對以電磁感應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，包裝簡陋，各目數(shù)的砂內(nèi)均摻雜有不同程度的雜物，給后期的手選和磁選帶來了困難。此外，公司組裝工序沿用人工配比的方式對硅砂各目數(shù)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(jī)對中頻電爐進(jìn)行機(jī)械搗同，防止人工搗固過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(jié)對中頻爐進(jìn)行搗同，在硅砂攪拌過程中加入約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(nèi)襯內(nèi)部生成蒸汽水泡，降低內(nèi)襯密度，延長焙燒時(shí)間，影響筑爐壽命，因此在后期的筑爐過程中改進(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(nèi)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程中需要持續(xù)添加物料，由于中頻爐燒結(jié)后坩堝截面從外向里分為未燒結(jié)層、半燒結(jié)層、燒結(jié)層。燒結(jié)層的厚度僅為4~6cm。在添加回爐鐵、硅鐵等尖銳物料的過程中，爐壁受持續(xù)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，加料過程中飛濺出來也會(huì)對安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。鑒于以上原因，在后續(xù)的物料添加過程中采用了流槽工具進(jìn)行添加作業(yè)，既安全又延長了爐襯使用壽命，有效地解決了上述問題。
中頻電爐的升溫?zé)Y(jié)曲線主要分為三個(gè)階段，即烘爐階段、半燒結(jié)階段、完全燒結(jié)階段。烘爐階段主要為13一石英在573℃轉(zhuǎn)變成僅一石英，此階段的目的主要是排出爐襯中的水分?，F(xiàn)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(jié)階段主要為根據(jù)硅砂同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變圖，僅一石英在875℃變成0／．一磷石英，半燒結(jié)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(yīng)所產(chǎn)生的應(yīng)力，防止燒成時(shí)制品的松散和開裂。完全燒結(jié)階段完成石英晶型的轉(zhuǎn)變，溫度升至1200℃，保溫2h。燒結(jié)溫度不夠，燒結(jié)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(jié)曲線圖。
需要指出的是多晶轉(zhuǎn)變是十分緩慢的，即使烘爐燒結(jié)完成，那也是表層很薄一層，在后續(xù)生產(chǎn)中，應(yīng)逐步使?fàn)t襯在高溫成型時(shí)增加燒結(jié)層厚度，使之成為具有足夠強(qiáng)度的硬殼。另外要及時(shí)在鋼模周圍進(jìn)行均勻加鐵，使電流均勻分布，避免局部集中打火，保護(hù)鋼模正常熔化，防止局部高溫?zé)齻麪t襯，影響爐壽命。
隨著爐齡的延長中頻電爐的安全系數(shù)直線下降，為解決延長爐齡與安全生產(chǎn)的矛盾，通過方案優(yōu)化，改用“X”型尺進(jìn)行測量，計(jì)算方式為：爐襯厚度=(線圈內(nèi)徑一絕緣絕熱層厚度x2)一坩堝膜外壁&pide;2。當(dāng)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(xiàn)坩堝線圈附近有發(fā)紅現(xiàn)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)過程中受生產(chǎn)周期影響需要間歇性停爐，停爐過程中的保養(yǎng)也是對爐齡產(chǎn)生重要影響的因素之一。當(dāng)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(nèi)的鐵液與爐內(nèi)襯處于緊密的結(jié)合狀態(tài)，在冷卻過程中因熱脹冷縮的差異會(huì)導(dǎo)致內(nèi)襯產(chǎn)生裂紋，在開爐加熱的過程中又將對內(nèi)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(dāng)最后一爐磷生鐵倒出后，剩余在中頻爐內(nèi)未使用完的鐵液應(yīng)當(dāng)外排存放，避免在爐內(nèi)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(xiàng)目細(xì)化了筑爐工藝的操作步驟，要求施工人員具備較高的專業(yè)素質(zhì)，在筑爐過程中強(qiáng)調(diào)精細(xì)化操作，必要時(shí)需要求施工人員進(jìn)行操作培訓(xùn)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(yàn)收規(guī)程》，并以該規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)制定考核制度。
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