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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(yīng)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
廠家：筑烘中頻爐爐襯步驟與實(shí)踐 日期：：2020-01-04 瀏覽次數(shù)： 246
闡述了電解鋁廠在延長(zhǎng)中頻爐使用壽命上的一些做法，特別是強(qiáng)調(diào)了中頻爐在筑爐和烘爐的一些技術(shù)要求和相應(yīng)的工藝操作要求，其中包括原材料的選用、打結(jié)、升溫曲線以及爐料隨溫度變化而發(fā)生的物理、化學(xué)變化，總結(jié)了中頻爐延長(zhǎng)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(yīng)用于組裝車間，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(wěn)定的前提下，燒結(jié)工藝是使?fàn)t襯獲得良好顯微組織結(jié)構(gòu)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(yán)格進(jìn)行控制對(duì)延長(zhǎng)中頻爐（以下簡(jiǎn)稱中頻爐）的使用壽命起著決定性作用。
中頻爐筑爐1.打結(jié)前的準(zhǔn)備。(1)打結(jié)爐襯前，首先檢查線圈絕緣膠泥是否完好，如損壞嚴(yán)重應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)，絕緣膠泥的使用在中頻爐的安全運(yùn)行中起著重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①烘干后，厚度為8mm～15mm的線圈絕緣膠泥層具有良好的絕緣性能，充當(dāng)線圈和爐襯之間的絕緣保護(hù)層；膠泥材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高，不必?fù)?dān)心相對(duì)較厚的膠泥層會(huì)影響熱面爐襯。②膠泥層位于線圈和保溫層之間，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(tǒng)提供早期報(bào)警。③利用膠泥本身高于1800℃的耐火度，當(dāng)偶爾有金屬液滲漏到其表面時(shí)，膠泥能給線圈提供一層保護(hù)屏障，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)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(zhǎng)，可反復(fù)使用，對(duì)爐子線圈保護(hù)可靠，同時(shí)可進(jìn)行局部修補(bǔ)，因此就整體而言降低了中頻爐筑爐成本。(2)鋪設(shè)石棉板、石棉布。石棉板、石棉布接縫處搭接寬度30mm～40mm，鋪設(shè)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如使用廠方配制好的石英砂時(shí)，嚴(yán)格按廠方要求程序進(jìn)行筑爐，確認(rèn)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(yīng)注意，不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感應(yīng)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(duì)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(jié)劑的選用：用硼酸作黏結(jié)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(duì)，按規(guī)定數(shù)量一次性稱出石英砂。爐底厚約280mm，分三次填砂，第三次加料時(shí)應(yīng)根據(jù)爐壁、坩堝高度確認(rèn)加料量；人工打結(jié)時(shí)防止各處密度不均，烘烤與燒結(jié)后的爐襯不致密。因此，必須嚴(yán)格控制加料厚度，一般填砂厚度不大于100mm/次。加料完畢，應(yīng)用叉子將石英砂找平，并按順時(shí)針和反時(shí)針?lè)较蚋鞑鍍杀椋看蜗虏鍛?yīng)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(xiàn)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(yīng)均勻，每?jī)纱螕v打點(diǎn)之間至少應(yīng)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(yīng)達(dá)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(jié)達(dá)到所需高度時(shí)刮平，即可放置坩堝模。對(duì)此，應(yīng)注意保證坩堝模與感應(yīng)圈同心，上下調(diào)整垂直，模底盡量與所筑爐底緊密結(jié)合，調(diào)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(jié)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(jié)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(dāng)搗打高度大于坩堝高度的三分之二且確認(rèn)坩堝固定牢固，可將固定坩堝與爐壁的木塞取出，在打結(jié)完后坩堝模不取出，烘干和燒結(jié)時(shí)起感應(yīng)加熱作用。(4)爐口搗打。當(dāng)搗打至爐口150mm～100mm時(shí)，應(yīng)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(guī)定數(shù)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(jié)爐襯是獲得優(yōu)良高溫強(qiáng)度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。燒結(jié)工藝是根據(jù)石英砂的多晶轉(zhuǎn)化特性和爐子的容量決定的。必須指出的是，SiO2多晶轉(zhuǎn)變時(shí)十分緩慢的，即使烘爐燒結(jié)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)。靠緊感應(yīng)器為松散層，靠鐵水為燒結(jié)層，中間為過(guò)渡層。這一結(jié)構(gòu)特性能防止透燒開裂，能保持爐襯整體性和可靠性，對(duì)不斷促使?fàn)t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(jié)的要領(lǐng)是：低溫緩慢升溫，高溫滿爐燒結(jié)，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(dá)1100℃以前，必須緩慢加熱，以便硼酸中的結(jié)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?yàn)槭⒃?73℃、867℃和1025℃時(shí)有多晶轉(zhuǎn)變，引起體積膨脹，在此區(qū)間緩慢加熱可以使局部膨脹應(yīng)力分散開、裂紋少，故升溫速度以100℃/h～140℃/h為宜，需9h～12h。2.熔化階段。當(dāng)坩堝鋼模溫度達(dá)1100℃～1200℃時(shí)陸續(xù)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(dāng)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?fàn)t料迅速升溫，降低爐襯溫差。待全部熔化前，應(yīng)立即降低功率減少?zèng)_刷力繼續(xù)升溫，需時(shí)約5h以上。3.燒結(jié)階段。繼續(xù)升溫至1550℃左右后保溫2h～3h，以使?fàn)t襯在高溫形成具有足夠強(qiáng)度的硬殼，然后傾出全部鐵水，檢查爐襯表面燒結(jié)狀況，再返回1／2爐鐵水，加料連續(xù)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(duì)感應(yīng)圈絕緣的影響，爐襯強(qiáng)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(yīng)蓋好爐蓋，周圍封嚴(yán)，減少供水量，以便爐襯緩慢冷卻達(dá)到均勻收縮，減少裂縫。并且爐子投產(chǎn)最初前三天內(nèi)，非生產(chǎn)班次爐內(nèi)應(yīng)裝滿鐵水保溫，溫度控制在1300℃～1350℃。需要注意的是在進(jìn)行測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確性。5.烘爐曲線。需要注意的是：如采用廠家配置好的爐料，由于爐料的成分配比不盡相同，烘爐曲線要嚴(yán)格按照廠家提供的曲線進(jìn)行升溫，確保爐料充分燒結(jié)，提高爐襯壽命。對(duì)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(jié)、科學(xué)烘烤與燒結(jié)是延長(zhǎng)壽命的基礎(chǔ)；嚴(yán)格操作工藝同樣是延長(zhǎng)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(yīng)用于組裝車間，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(wěn)定的前提下，燒結(jié)工藝是使?fàn)t襯獲得良好顯微組織結(jié)構(gòu)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(yán)格進(jìn)行控制對(duì)延長(zhǎng)中頻爐（以下簡(jiǎn)稱中頻爐）的使用壽命起著決定性作用。
中頻爐筑爐1.打結(jié)前的準(zhǔn)備。(1)打結(jié)爐襯前，首先檢查線圈絕緣膠泥是否完好，如損壞嚴(yán)重應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)，絕緣膠泥的使用在中頻爐的安全運(yùn)行中起著重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①烘干后，厚度為8mm～15mm的線圈絕緣膠泥層具有良好的絕緣性能，充當(dāng)線圈和爐襯之間的絕緣保護(hù)層；膠泥材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高，不必?fù)?dān)心相對(duì)較厚的膠泥層會(huì)影響熱面爐襯。②膠泥層位于線圈和保溫層之間，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(tǒng)提供早期報(bào)警。③利用膠泥本身高于1800℃的耐火度，當(dāng)偶爾有金屬液滲漏到其表面時(shí)，膠泥能給線圈提供一層保護(hù)屏障，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)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(zhǎng)，可反復(fù)使用，對(duì)爐子線圈保護(hù)可靠，同時(shí)可進(jìn)行局部修補(bǔ)，因此就整體而言降低了中頻爐筑爐成本。(2)鋪設(shè)石棉板、石棉布。石棉板、石棉布接縫處搭接寬度30mm～40mm，鋪設(shè)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如使用廠方配制好的石英砂時(shí)，嚴(yán)格按廠方要求程序進(jìn)行筑爐，確認(rèn)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(yīng)注意，不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感應(yīng)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(duì)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(jié)劑的選用：用硼酸作黏結(jié)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(duì)，按規(guī)定數(shù)量一次性稱出石英砂。爐底厚約280mm，分三次填砂，第三次加料時(shí)應(yīng)根據(jù)爐壁、坩堝高度確認(rèn)加料量；人工打結(jié)時(shí)防止各處密度不均，烘烤與燒結(jié)后的爐襯不致密。因此，必須嚴(yán)格控制加料厚度，一般填砂厚度不大于100mm/次。加料完畢，應(yīng)用叉子將石英砂找平，并按順時(shí)針和反時(shí)針?lè)较蚋鞑鍍杀椋看蜗虏鍛?yīng)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(xiàn)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(yīng)均勻，每?jī)纱螕v打點(diǎn)之間至少應(yīng)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(yīng)達(dá)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(jié)達(dá)到所需高度時(shí)刮平，即可放置坩堝模。對(duì)此，應(yīng)注意保證坩堝模與感應(yīng)圈同心，上下調(diào)整垂直，模底盡量與所筑爐底緊密結(jié)合，調(diào)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(jié)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(jié)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(dāng)搗打高度大于坩堝高度的三分之二且確認(rèn)坩堝固定牢固，可將固定坩堝與爐壁的木塞取出，在打結(jié)完后坩堝模不取出，烘干和燒結(jié)時(shí)起感應(yīng)加熱作用。(4)爐口搗打。當(dāng)搗打至爐口150mm～100mm時(shí)，應(yīng)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(guī)定數(shù)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(jié)爐襯是獲得優(yōu)良高溫強(qiáng)度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。燒結(jié)工藝是根據(jù)石英砂的多晶轉(zhuǎn)化特性和爐子的容量決定的。必須指出的是，SiO2多晶轉(zhuǎn)變時(shí)十分緩慢的，即使烘爐燒結(jié)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)。靠緊感應(yīng)器為松散層，靠鐵水為燒結(jié)層，中間為過(guò)渡層。這一結(jié)構(gòu)特性能防止透燒開裂，能保持爐襯整體性和可靠性，對(duì)不斷促使?fàn)t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(jié)的要領(lǐng)是：低溫緩慢升溫，高溫滿爐燒結(jié)，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(dá)1100℃以前，必須緩慢加熱，以便硼酸中的結(jié)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?yàn)槭⒃?73℃、867℃和1025℃時(shí)有多晶轉(zhuǎn)變，引起體積膨脹，在此區(qū)間緩慢加熱可以使局部膨脹應(yīng)力分散開、裂紋少，故升溫速度以100℃/h～140℃/h為宜，需9h～12h。2.熔化階段。當(dāng)坩堝鋼模溫度達(dá)1100℃～1200℃時(shí)陸續(xù)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(dāng)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?fàn)t料迅速升溫，降低爐襯溫差。待全部熔化前，應(yīng)立即降低功率減少?zèng)_刷力繼續(xù)升溫，需時(shí)約5h以上。3.燒結(jié)階段。繼續(xù)升溫至1550℃左右后保溫2h～3h，以使?fàn)t襯在高溫形成具有足夠強(qiáng)度的硬殼，然后傾出全部鐵水，檢查爐襯表面燒結(jié)狀況，再返回1／2爐鐵水，加料連續(xù)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(duì)感應(yīng)圈絕緣的影響，爐襯強(qiáng)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(yīng)蓋好爐蓋，周圍封嚴(yán)，減少供水量，以便爐襯緩慢冷卻達(dá)到均勻收縮，減少裂縫。并且爐子投產(chǎn)最初前三天內(nèi)，非生產(chǎn)班次爐內(nèi)應(yīng)裝滿鐵水保溫，溫度控制在1300℃～1350℃。需要注意的是在進(jìn)行測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確性。5.烘爐曲線。需要注意的是：如采用廠家配置好的爐料，由于爐料的成分配比不盡相同，烘爐曲線要嚴(yán)格按照廠家提供的曲線進(jìn)行升溫，確保爐料充分燒結(jié)，提高爐襯壽命。對(duì)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(jié)、科學(xué)烘烤與燒結(jié)是延長(zhǎng)壽命的基礎(chǔ)；嚴(yán)格操作工藝同樣是延長(zhǎng)爐子使用壽命的重要保障。
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