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1、大型有芯工频感应电炉长炉龄运行的研究大型有芯工频感应电炉长炉龄运行的研究一拖(洛阳)铸锻有限公司第二铸铁厂王国强宋保华唐新平摘要通过对有芯工频感应电炉炉衬结构,烘炉工艺,感应器打结对结工艺,水系统等项目的改进,达到有效延长炉龄,提高过铁量,降低运行费用的目的.关键词炉龄感应器熔沟炉衬水系统有芯工频感应电炉(以下简称有芯电炉)具有功率因数高,热效率高等优点,它与冲天炉进行双联熔炼,能弥补冲天炉成分不稳定及出铁温度低的缺陷,可提供优质高温铁水,便于配套自动线进行连续生产,现已在铸造生产中广泛应用.自七十年代初,我国先后从国外引进了一部分有芯电炉(容量为245T),与此同时,我国也先后自行设计制造了
2、一些不同容量(345T)的有芯电炉.目前,我国已拥有30吨以上的大型有芯电炉约30台,在铸造行业中发挥着举足轻重的作用.我厂的主要产品是105系列柴油机毛坯,由于铸件复杂程度高,对材质要求高,自投产以来,一直在熔化工部采用冲天炉.有芯电炉双联熔炼工艺.1993年以前由于我厂采用的是卧式有芯电炉,该炉在筑炉工艺,炉衬寿命,铁水质量以及生产组织等方面均存在不同程度的不足.通过技改,我厂分别于1993年,1996年各安装了一台30吨立式有芯电炉,1993年底首台投入运行.立式有芯电炉是一种集机,电,液压,水冷,热工,耐火材料等多种技术于一身的复杂成套设备,九十年代初期在国内使用技术尚不成熟,在用数量
3、不超过10台,其中一半是进口,从使用情况看,炉龄长的可达两年,短的也不过七八个月.1993年底我厂有芯电炉运行后,总的情况良好,但到1994年4月开始就发现炉内6渣量异常增多,炉表温度上升,进铁口不能畅通且侵蚀程度十分严重,到5月就发现炉衬侵蚀已处于一个安全临界状态,于是被迫停炉,第一炉龄仅运行180天.有芯电炉一次修炉费用巨大(我厂的有芯电炉约50万元人民币),修炉需停产时间长达30天,如果不能实现长炉龄运转,一方面造成巨大的浪费,另一方面也对生产组织制约很大.自1996年起我们经过大量的调研,分析论证,在此后的几次大修中,对炉衬结构,烘炉工艺,感应器材料及打结工艺,水系统,液压系统进行了数
4、十项改进,2003年7月当第七次炉次有计划停炉时,炉龄从最初的180天延长到了758天,过铁量超过5万吨,达到国内先进水平.以下就各项改进做简要介绍:l炉衬结构及烘炉工艺改进在第三炉次拆炉时,我们发现在进出铁口与炉壁相交处的剥落和开裂程度最大.另外,在炉壁前墙侵蚀程度也较其他部位严重的多.通过分析,我们认为引起这种情况的原因应是:进出铁口与炉壁相交处的保温层砌筑不合理,在此处形成尖角,炉衬材料在此局部的应力较大,烘炉时易形成裂纹;另外,烘炉工艺不合理,使炉壁前墙的耐火材料烘烤不当也是造成该处侵蚀严重的一个主要因素.改进措施:(1)重新设计炉衬保温层的砌筑方式,在交接处消除尖角,避免耐火材料形成
5、局部应力.(2)修改烘炉曲线,延长低温烘烤时间.(3)在安装烘炉烧嘴前,先在炉衬表面粘贴8=5的石棉板一层,避免低温时表面炉衬材料因辐射热或火焰直接烧烤造成过烧.(4)安装烘炉测温热电偶时,增加两个备用热电偶,使烘炉温度测量更准确,更可靠.2感应器打结,对接工艺改进感应器是工频炉的心脏,受感应器结构及耐火材料的影响,一般一个感应器寿命在68个月之间,这样在一个炉次上就要做更换两次感应器的准备,才能保证寿命超过一年半,原来,我厂采用的感应器打结工艺是七十年代国外工艺的模仿,在立式有芯电炉运行中,1995年曾因感应器材料问题导致漏炉,从而限制了整体炉体寿命,针对以上问题,我们采取了三条改进措施.(
6、1)选用国外先进的耐火材料,通过考察,调研,最终选用了美国联矿公司696M型干式振动料,作为替代原使用的LD一1型干式振动料,同时引进了国外先进的感应器打结工艺及工具,确保感应器的可靠性.(2)重新制定了感应器与炉体对接面的处理工艺.因为平整的对接面与合理的喷口尺寸是实现成功对接的必要条件,炉体对接面耐火材料强度大,温度高达1000(2以上,清理条件恶劣,我们摒弃了过去单纯由人工用风铲,砂轮机清理的办法,改用高效熔断棒清理对接面及喷口,并以成型摸板来保证喷口尺寸,大大缩短了清理时间,也保证了感应器的对接要求.(3)在更换感应器过程中严格控制炉内温度,从多次感应器对接的经验来看,当炉内温度降至9
7、0oc【=以下时,炉衬材料的开裂比率将加大,所以,在组织对接感应器时,对炉内温度进行了特别控制,确保了炉内温度处在一个正常水平.3使用维护工艺的改进有芯电炉寿命的延长主要是延长炉衬材料的使用寿命,而使用维护是炉衬使用寿命的最大影响因素,通过几年的探索,我们制定了一整套有利于延长炉衬使用寿命的使用维护工艺,主要有以下四点:【1)制定合理非生产班留炉量以前由于照搬其他单位的经验,规定在非生产班留炉量偏小,不超过30t,这样空班时上部炉衬材料就暴露在铁水液面以上,温降较大,约300C,当生产班进铁水时,这一部分炉衬材料又重新没人铁水中,温度重新升高,长时间频繁的温度变化是对耐火材料热震性的极大考验,
8、当达到极限值时,耐火材料就发生剥落,从而大大缩短炉衬的使用寿命.从修改留炉量规定后的几个炉次可以看到,炉衬材料直到炉龄结束,都没有剥落现象.(2)进铁口维护工艺改进进铁口寿命是影响炉龄的一个非常关键的因素.有芯电炉进铁口采用茶壶嘴式避渣结构,使用中,避渣效果非常好,但渣子积存在进铁口中也对进铁口的畅通形成威胁,以前由于对这一点没把握好,进铁口经常堵死,为此进铁只能用氧气吹通,大量吹氧对进铁口及炉膛处的耐火材料形成了极大的危害.工艺改进后,首先在生产过程中,控制进铁口液面,使之较高,这样积存的渣子便于捞出,然后,要求空班将炉子前倾,使进铁口液面处于最高点,即使有渣子结壳,处理时也不会伤及内部的炉
9、衬材料,从效果来看非常理想,消除了因进铁口损坏造成的停炉.(3)合理控制炉内温度合理控制炉内温度,出现跑温或温降过大也是影响炉衬寿命的一个主要因素,经过摸索,我们制订了一套生产过程中及非生产班中炉内温度的控制办法,从而保证了炉衬材料始终处于一个相对合理的温度范围之中.(下转第l3页)7阀门将环状供水管道分成若干独立段,修改后的环状供水管道示意图见图2,水泵出水管和环状供水管道不长时,可以取消图1中的阀1,阀2.按照图2设置的阀门,即使阀3左右的管道检修,自动喷水水泵无法使用时,仍可利用屋面消防水箱提供火灾初期消防用水.当环状供水管道某段检修时,只影响一个报警阀组.当环状供水管道某个阀门检修1f
10、fff图2时,影响12个报警阀组.图2的供水可靠性比图1有所提高.另外,从环状供水的角度湿式报警阀前的阀门可以取消,但是,对于具体工程则要具体分析.有的商住楼是根据招商的情况,采取分层分区消防验收,分期投入使用,这时,湿式报警阀没有全部安装,如果取消湿式报警阀前的阀门,就只有关闭环状供水管道的阀门,这样就失去了环状供水管道的作用.综上所述,设计人员应正确合理的设计自动喷水灭火系统,使之充分发挥保护人身及财产安全的作用.参考文献1【GB50084-2001】自动喷水灭火系统设计规范.2全国民用建筑工程设计技术措施给水排水.3给水排水设计手册第二册建筑给水排水.(上接第7页)(4)以Rx曲线图监控
11、感应器运行有电炉的作业是连续的,在高温铁液的冲蚀和熔渣粘附作用下,熔沟的形状不可避免地要发生变化,感应器的感抗,阻抗值等电气参数随之改变,这样就可以清晰地以Rx曲线变化来判断熔沟形状的变化和冲蚀状态,以选取最佳时间更换感应器,保证其运行的安全性,经济性.4水系统结构改进水系统的可靠程度对整个有芯电炉的安全运行有非常重要的作用,从前两次工频炉运行来看,存在的主要问题有:软化水设备操作不便,水管及炉体冷却支路联接不可靠等.针对以上问题主要对策是:(1)选用先进的软化水处理设备,使软化处理操作十分简单,而且水质完全符合工艺要求.(2)改进风水冷却器,针对原结构中喷淋喷口小,散热器翘片过密等问题,进行
12、了重新选型,经使用验证水温可下降810c【=.(3)在水管与炉体冷却支路联接方式上,借鉴国外先进技术,自行设计了冷却软管固定卡,使联接更可靠,脱落机率下降80%以上.5操作工艺的完善及改进1993年我厂有芯电炉投入运行时,国内有芯电炉的使用技术尚不成熟,当时指导我们操作的仅仅是一份使用说明书,由于内容不全而且较粗,许多工作只能在摸索中进行.经过几年的探索,笔者结合本厂实际制订了一套周密完善的有芯电炉操作工艺,其中包含了炉衬砌筑施工,感应器打结,施工,水系统操作维护,液压机械,电气操作维护,进铁口及出铁口维护,应急处理等多个方面.经实践证明,这套操作工艺较好地指导了有芯电炉的运行,对延长炉龄起到积极的作用,也填补了一项国内同类设备技术资料的空白.通过这几年的不断努力和艰难探索,已经圆满实现预期目标,使有芯电炉运行更安全,更可靠,长寿命,工频炉炉龄从最初的180天,260天,最长到758天,达到了国内先进水平,也为国内工频炉技术的完善发展和安全运行开辟了一条新途径.13
