电弧炉(electric arc furnace)/电阻炉(resistance furnace)

电弧炉(electric arc furnace)是利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中,弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属,电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大,能有效地除去硫、磷等杂质,炉温容易控制,设备占地面积小,适于优质合金钢的熔炼。

通过金属电极或非金属电极产生电弧加热的工业炉叫做电弧炉。电弧炉按电弧形式可分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。电弧炼钢炉的炉体由炉盖、炉门、出钢槽和炉身组成,炉底和炉壁用碱性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。电弧炼钢炉按每吨炉容量所配变压器容量

的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能,以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢。电弧炉以电能为热源,可调整炉内气氛,对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利 。 电弧炉炼钢发明后不久,就用于冶炼合金钢,并得到较大的发展。

随着电弧炉设备的改进以及冶炼技术的提高,电力工业的发展,电弧炉炼钢的成本不断下降,现在电弧炉炼钢不但用于生产合金钢,而且大量用来生产普通碳素钢,其产量在主要工业国家钢总产量中的比重,不断上升。

电弧炉的基本构造如图

法国海洛尔特(P.L.T.Héroult)于1888~1892年利用电极的电弧高温,开发出煤的代替能源,发明了工业性直接冶炼的电弧炉。起初电弧炉只用于电石和铁合金的生产,到 1906年才发展用来炼钢,并因而使废钢得以实现经济化、规模化的回收利用。电弧炉通过石墨电极的端部和炉料之间发生的电弧,将电能转换为热能进行熔化炉料并完成其后的髙温冶金反应。由于它使用电能,便于调整炉内的气氛,因此可以冶炼包括含易氧化元素在内的各种类型的合金钢。随着电力工业的发展、工艺设备的不断改进以及冶炼技术的提高,电弧炉应用日趋广泛,生产能力与规模越来越大。20世纪30年代电弧炉的最大容量 为100t,50年代为200t,70年代初已有400t的电弧炉投入生产。

尤其是在近50年的时间里,电弧炼钢炉的技术性能逐步提高,生产成本明显下降, 欧美发达国家电炉钢的比例已超过50%。

现代电弧炉冶炼技术的发展随时代进步。20世纪60~70年代主要是发展超高功率供电及相关技术,高功率电弧炉(HP)和超高功率电弧炉(UHP)是相对于一般的普通功率电弧炉(RP)而言的。它们主要是按每吨炉容量所配变压器容量的多少来区分,近年来有越来越高的趋势。这意味着单位时间内输人电弧炉的热能大幅度增加,使熔化时间显著缩短,从而提高生产能力,降低电极消耗,减少热损失,降低电能消耗,结果是使产能再提高的同时,成本也大幅度下降。

与超高功率电弧炉相配套的高压长弧操作、水冷炉壁、水冷炉盖、泡沫渣技术、使用外热源助熔等已被广泛采用,钢包精炼及强化用氧也已被采用。20世纪80年代,LF及EBT技术的开发使电弧炉冶炼加炉外精炼的现代电弧炉炼钢流程基本成熟。值得注意的是,自此以后,人们关注的焦点已不再是用直流还是交流供电的方式,而是二次燃烧和烟气显热的利用,即废钢预热的问题。不同的废钢预热方式产生了不同类型的现代电弧炉,它们包括用料篮废钢预热的普通电弧炉、带托爪的烟道竖炉、双壳电弧炉和Consteel电弧炉等。

目前,电弧炉的设备和生产技术仍然在继续发展之中。

电弧炉有多种分类方式。

按电极的熔炼形式分为

(1)非自耗电极式电弧炉,它是用钨或石墨等作电极,熔炼过程中电极本身不消耗或消耗很少。

(2)自耗电极式电弧炉,它是用被熔炼的金属作电极,金属电极边熔化、边自身消耗。

按电弧长度的控制方式分为

(1)恒弧压自动控制式电弧炉,它是依靠两极间电压与给定电压作比较,其差值经过信号放大驱动自耗电极升降,以保持电弧长度的恒定。

(2)恒弧长自动控制式电弧炉,它是依靠电弧电压的恒定来近似地控制电弧长度的恒定。

(3)熔滴脉冲自动控制式电弧炉,它是根据金属熔滴形成及滴落过程中所产生的脉冲频率以及脉冲持续时间与弧长之间的关系来自动控制电弧长度的恒定。

按作业形式分为

(1)周期性作业式电弧炉,即每熔炼一炉作为一个周期。

(2)连续性作业式电弧炉,这类电弧炉有两种形式。一种是炉体旋转式;另一种是两台炉子共用一台直流电源,即当一台炉子熔炼结束之后,切换电源到另一台炉上立即开始下一炉的熔炼。

按炉体结构形式分为

(1)固定式电弧炉。

(2)旋转式电弧炉

三相电弧炉

这种电弧炉用三相交流电为电源(见图),一般用碳素电极或石墨

电弧炉相关图片

电弧炉相关图片

电极。电弧发生在电极与被熔炼的炉料之间,炉料受电弧直接加热。电弧长度靠电极升降调节。为提高熔炼质量,大型电弧炉在炉底装有电磁搅拌器,驱使炉内熔螎金属沿一定方向循环。50吨以上的电弧炉常装有炉体回转机构,炉体能左右旋转一定角度,使炉料受热均匀,金属液出炉时炉体可以倾斜。三相电弧炉广泛用于炼钢。

自耗电弧炉

这种电弧炉的电极就是被熔炼钢的原料。熔炼时,随着钢原料的不断被熔化,电极不断下降。熔化的钢水滴入用水冷却的紫铜筒形坩埚内,凝结成钢锭。这种炉主要用于合金

电弧炉

电弧炉

钢的熔炼。用于熔炼钛、锆、钨、钼、钽、铌等活泼金属和难熔金属的自耗电弧炉,一般在真空下工作,因而称为真空自耗电弧炉。

单相电弧炉

这类电弧炉用单相交流电供电。炉料在电弧间接加热。单相电弧炉多用于铜和铜合金的熔炼。

单相电弧炉

单相电弧炉

电阻电弧炉

炉子结构同炼钢电弧炉相似。工作时,电极下端埋在炉料内起弧,除电极与炉料间的电弧发出热量外,电流通过炉料时炉料电阻也产生相当大的热量。这类电弧炉主要用于矿石的冶炼,因此又称矿热炉。(见彩图)


电弧炼钢炉以电能为主要能源。电能通过石墨电极与炉料放电拉弧,产生高达2000 ~ 6000℃以上的高温,以电弧辐射、温度对流和热传导的方式将废钢原料熔化。在炉料熔化时的大部分时间里,高温热源被炉料所包围,高温废气造成的热损失相对较少,因此热效率高于转炉等其他炼钢设备。此外,电加热容易精确地控制炉温,可以根据工艺要求在氧化气氛或还原气氛、常压或真空等任何条件下进行加热操作。

电弧炉炼钢工艺流程短,设备简单,操作方便,比较易于控制污染,建设投资少,占地面积小,不需要像转炉炼钢那样必须依托于庞杂的炼铁系统。

电弧炉炼钢对炉料的适应性强,它以废钢为主要原料,但同时也能使用铁水(高炉或化铁炉铁水)、海绵铁(DRI)或热压块(HBI)、生铁块等固态和液态含铁原料。

由于电弧炉炼钢炉内气氛可控、炉渣调整或更换的操作比较易行,而且能够在同一套操作系统之中来完成熔化、脱碳、脱磷、去气、除夹杂,温度控制、成分调整(合金化)等各阶段的复杂工艺操作。电弧炉炼钢可以间断性生产,在一定范围内可以灵活地调换生产品种。此外,现代电弧炉还可以大量使用辅助能源,如喷吹重(轻)油、煤粉、天然气 等。因此,电弧炉炼钢工艺适应性强,操作灵活,应用广泛。

电弧炉不仅能够冶炼磷、硫、氧含量低的优质钢,而且可以用多种元素来进行合金化(包括铅、硼、钒、钛和稀土等易被氧化的元素),来生产各种优质钢和合金钢,诸如滚珠轴承钢、不锈耐酸钢、工具钢、电工用钢、耐热钢、磁性材料以及特殊合金等。

虽然电弧炉炼钢有诸多优点,但是,由于我国目前废钢和电价成本的问题,电弧炉炼钢无法在普钢和长线产品上和转炉炼钢比拼。电弧炉炼钢仅在小批量、多品种、高合金比 的特殊钢生产领域里占据主导地位。

目前国际上一些短流程的电炉生产企业,一般都是采用高输出功率的电弧炉。并且, 传统的带还原期的经典三期操作工艺已逐渐被炉外精炼等组合工艺技术所取代,电弧炉及

其公辅设施装备也更为完善与合理。世界上电炉钢产量的比例在逐年上升。

我国是发展中国家,基本建设刚刚起步,大规模的废钢回收期还没有到来,并且,我国的电力发展也不平衡,目前的电价还处于一个比较高的阶段。因此,电弧炉炼钢在我国的发展速度受到了限制,没有转炉炼钢发展得快。虽然电炉钢的总量也在增多,但是电炉钢产量占总钢产量的比例却逐年下降,这与世界电弧炉的发展趋势相反。

随着我国电力设施的发展和废钢资源的积累,以及国家对环境保护和矿产资源管理力度的强化,我国电弧炉炼钢的发展趋势将会提升。届时,我国的电弧炉炼钢技术将会得到更加全面的发展。

电弧炼钢炉的原料主要是固体的废钢并配加合金料、调整碳含量用的生铁等,也可以使用直接还原铁或配一部分热铁水,原料的选择范围广阔;因此,除一些超低碳品种钢,或者必须采用诸如真空处理等特殊手段的品种、特殊合金材料之外,大部分钢种几乎都可以冶炼。



电阻炉是利用电流使炉内电热元件或加热介质发热,从而对工件或物料加热的工业炉。它是利用电流通过电阻材料发生热能的加热炉

电阻炉在机械工业中用于金属锻压前加热、金属热处理加热、钎焊、粉末冶金烧结、玻璃陶瓷焙烧和退火、低熔点金属熔化、砂型和油漆膜层的干燥等。

利用电阻丝或电阻带为发热元件的加热炉叫做电阻炉。

自从发现电流的热效应(即楞茨-焦耳定律)以后,电热法首先用于家用电器,后来又用

箱式电阻炉

箱式电阻炉

于实验室小电炉。随着镍铬合金的发明,到20世纪20年代,电阻炉已在工业上得到广泛应用。工业上用的电阻炉一般由电热元件、砌体、金属壳体、炉门、炉用机械和电气控制系统等组成。加热功率从不足一千瓦到数千千瓦。工作温度在 650℃以下的为低温炉;650~1000℃为中温炉;1000℃以上为高温炉。在高温和中温炉内主要以辐射方式加热。在低温炉内则以对流传热方式加热,电热元件装在风道内,通过风机强迫炉内气体循环流动,以加强对流传热。电阻炉有室式、井式、台车式、推杆式、步进式、马弗式和隧道式等类型。可控气氛炉、真空炉、流动粒子炉等也都是电阻炉。

电热元件具有很高的耐热性和高温强度,很低的电阻温度系数和良好的化学稳定性。常用的材料有金属和非金属两大类。金属电热元件材料有镍铬合金、铬铝合金、钨、钼、钽等,一般制成螺旋线、波形线、波形带和波形板。非金属电热元件材料有碳化硅、二硅化钼、石墨和碳等,一般制成棒、管、板、带等形状。电热元件的分布和线路接法,依炉子功率大小和炉温要求而定。

电阻炉与火焰炉相比,具有结构简单、炉温均匀、便于控制、加热质量好、无烟尘、无噪声等优点,但使用费较高。

电阻炉是以电流通过导体所产生的焦耳热为热源的电炉。

电阻炉以电为热源,通过电热元件将电能转化为热能,在炉内对金属进行加热。电阻炉和火焰比,热效率高,可达50-80℅,热工制度容易控制,劳动条件好,炉体寿命长,适用于要求较严的工件的加热,但耗电费用高。

按传热方式,电阻炉分为辐射式电阻炉和对流式电阻炉。辐射式电阻炉以辐射传热为主,对流传热作用较小;对流式电阻炉以对流传热为主,通常称为空气循环电阻炉,靠热空气进行加热,炉温多低于650℃。

按电热产生方式,电阻炉分为直接加热和间接加热两种。

直接加热型

直接加热电阻炉指电流直接通过被加热的材料,使其本身产生热能。常用于碳质电极的石 墨化、难熔金属的致密烧结等 [2] 。

在直接加热电阻炉中,电流直接通过物料,因电热功率集中在物料本身,所以物料加热很快,适用于要求快速加热的工艺,例如锻造坯料的加热。这种电阻炉可以把物料加热到很高的温度,例如碳素材料石墨化电炉,能把物料加热到超过2500□。直接加热电阻炉可作成真空电阻加热炉或通保护气体电阻加热炉,在粉末冶金中,常用于烧结钨、钽、铌等制品。

采用这种炉子加热时应注意:①为使物料加热均匀,要求物料各部位的导电截面和电导率一致;②由于物料自身电阻相当小,为达到所需的电热功率,工作电流相当大,因此送电电极和物料接触要好,以免起电弧烧损物料,而且送电母线的电阻要小,以减少电路损失;③在供交流电时,要合理配置短网,以免感抗过大而使功率因数过低。

间接加热型

间接电阻炉是电源接在加热元件或其他导电介质(如熔融金属盐)上,使加热元件或导电介质产生电阻热,通过热的传导、对流、辐射使炉料间接得到加热的电阻炉 [3]  

大部分电阻炉是间接加热电阻炉,其中装有专门用来实现电-热转变的电阻体,称为电热体,由它把热能传给炉中物料。

这种电炉炉壳用钢板制成,炉膛砌衬耐火材料,内放物料。最常用的电热体是铁铬铝电热体、镍铬电热体、碳化硅棒和二硅化钼棒。根据需要,炉内气氛可以是普通气氛、保护气氛或真空。一般电源电压220伏或380伏,必要时配置可调节电压的中间变压器。小型炉(<10千瓦)单相供电,大型炉三相供电。对于品种单一、批料量大的物料,宜采用连续式炉加热。炉温低于700度的电阻炉,多数装置鼓风机,以强化炉内传热,保证均匀加热。用于熔化易熔金属(铅、铅铋合金、铝和镁及其合金等)的电阻炉,可做成坩埚炉;或做成有熔池的反射炉,在炉顶上装设电热体。

电阻炉的功率是根据电阻炉的热平衡原则确定的,通过热平衡计算,可以比较精确地算

立式管式电阻炉

立式管式电阻炉

出电阻炉的功率。电炉所需的功率应包括炉子蓄热,工件加热需要热量、工件保温需要的热量、气氛裂解所需的热量,热损失等。其中炉子蓄热由电炉的规格、构造和主要尺寸、炉衬厚度,材料导热系数决定。一般地说,炉子越大,炉子蓄热越大,反之亦然。工件加热需要热量、工件保温需要的热量由炉子的产量、工件的性质和规格尺寸、工作温度、时间决定。炉子的产量越大,功率越大,反之亦然。气氛裂解所需的热量,由气氛的性质决定。热损失的热量,包括进料口部位、落料口部位的散热和其它部位的辐射损失等。炉子功率计算有利用热平衡原则确下的理论计算法、经验计算法。

理论计算法,主要参数是产量、温度、升温时间。

经验计算法常用三种:根据炉膛容积和工作温度计算功率或根据炉膛内表面积和工作温度计算功率或根据相同品种的炉子产量的类比推算功率。一般计算功率,经一种方法为主,以另一种或二种方法验算并进行修正。功率确定之后,根据电阻炉的分区情况,进行功率分配,选定加热元件的形式,选用材料,计算其参数,包括冷态电阻、电源电压、线径、长度。具体选材料要考虑材料的抗氧化性、抗高温性、抗渗碳性、加工艺性,表面负荷等。带状加热元件承受的表面负荷比丝状加热元件大一点,最高可增加50℅。

装炉

1.开车前检查轨道有无障碍物,钢丝绳、卷扬机、托轮、小托车必须完好,并按规定加油润滑。

2.开车人员必须听从装炉操作人员指挥,密切配合。放置炉底乏料,要用钢尺插量三点(两端及中间),按规定尺寸检查,炉头四角的乏料要装足踩实,防止流盐烧墙。

3.炉芯位置确定要准确,反应箱必须垂直吊放,高度适中,放置端正,两排箱体之间保持等距,定保炉芯宽度尺寸精确无误。反应箱四角与端墙缝隙处,用纸填实。

4.吊反应箱时,应指挥吊车摆正位置,垂直提升。须待箱体全部拨出后,才能开动大车吊走。严禁炉车在运行中吊反应箱。放反应箱时,按顺序摆放。装炉工应将去掉的四链钩放于箱体之内,以免起钩时挂住外沿使箱体移动位置或箱体碰伤操作人员。

5.每放完一部炉料后,料斗闭合器要关严密。炉料装完后,洒在端墙拉杆上的乏料或石墨要清理干净,卷扬机小车停放在安全位置,压起顶轴,用盖盖好,并将所装炉号及装炉异常情况填入工艺卡片,随炉传送托车组。

扒炉

1.冶炼炉停炉24小时之后,方可进行扒炉操作。

2.根据当天风向,确定扒墙顺序。炉墙和支柱上吊环完整好用时,操作人员不应上墙挂钩。如果吊环断裂脱落或无吊环,上炉挂钩人员注意力必须高度集中,采取安全措施,在炉墙上小心稳步行走,挂好钩后立即返回安全位置,指挥起吊。

3.大墙如无吊环,应先吊炉墙,后吊支柱。一次不能同时挂两块炉墙,吊运的炉墙支柱应按规定地点顺序摆放,摘卸人员须待炉墙,支柱放稳后才能去靠近摘钩。

4.切、扒乏料、黄块时,指挥人员需站在安全位置。

铲炉

1.冶炼炉停电70小时后,应将结晶筒上的残余黄块,乏料全部清理干净。用水清理炉台乏料时,不允许冲成里高外低斜坡形或高低不平,应与小墙上端水平,不准向结晶筒上冲水。

2.在清理过程中,不准跨越或站在结晶筒上。操作时密切注意结晶筒有无倒塌迹象。在炉台上行走时要小心谨慎,防止失足跌入水池。

3.发现小墙倾斜严重时,应予调整,不能拆除。

修炉

1.清理电极保护圈四周粘附的乏料及硬块和端墙上粘附的杂物及端墙上面的积料。

2.炉底乏料用水浇透后,拆除支柱和小墙。拆除小墙时,严禁一次吊卸两块炉墙,应从中间向两头依次吊卸。待炉底和炉头电极下乏料全部清入水池后,方准吊装支柱和炉墙。清抓炉底乏料时,防止炉底边砖掉入水池,边砖如有缺少,应及时补齐。

3.安装支柱和炉墙时,必须采用闭锁式吊钩。并于吊装之前在炉底铺撒1~2厘米厚的木粉,以保护炉底和防止漏电。

4.大小炉墙上粘附的乏料清理干净,透气孔全部凿通。吊装炉墙支柱时,上下操作人员必须配合好,支柱要垂直吊放到底,如有歪斜,需经扎入木楔校正后,方准人工摘钩。吊装小墙时,垫好乏料,防止向里倾倒。吊装大小墙时,须把护钩挂牢后方准人工摘钩。未经操作者的同意,吊车工严禁下落支柱或炉墙,以免支柱或炉墙歪斜,砸伤操作人员。

5.炉墙摆放要稳固,两墙之间的间隙要匀称,如有缺砖或间隙太大时,应补砖堵塞,以防漏料。

6.清理存放支柱的基坑时,抓斗和操作人员严禁同时入坑,以防意外。

7.支柱上的绝缘砖脱落1/3和炉墙端头接连脱落3块砖时,不应继续使用,应立即修理。

传送乏料

1.检查乏料筛应完好,乏料仓斗、木粉仓斗的料源应备足,乏料出口闸门流量和木粉螺旋运输机转数应正常。

2.将各转换开关转到连锁位置,先按启动按钮,再按顺序启动正反皮带运输机、东西向连接皮带运输机、南北向小皮带运输机、东西向大皮带运输机。待运转正常时,启动乏料仓斗下的皮带运输机和木粉仓斗下的螺旋运输机,开始传料。

3.传料过程中,操作人员不断巡回检查皮带运转和仓斗贮料情况,发现皮带跑偏洒料,应及时处理,不得擅离岗位。

4.乏料中如发现金属物块或仓斗出料口堵塞,应立即停车处理。

5.木粉运输机不得随意调整变速挡数,乏料不得随意调整出料量,应按工艺要求保持适当传料比率。在乏料传入料仓过程中,应防止木粉一侧偏多一侧偏少。

6.操作结束时,先停乏料仓斗下的皮带和木粉仓斗下的螺旋运输机,待料全部传入料仓,再按开车时的反顺序停车。

7.例卸木粉袋时,如发现大木块、木片等杂物,应及时拣出。

8.水洗后的乏料应分批堆放,循环使用。每批乏料堆放3~5天,待自然干燥后水分含量应小于6%,食盐含量应小于1%,方可使用。严禁从乏料池直接抓运过筛投炉。

炉体修理

砖砌炉常见故障主要是加热体和砌体的局部修理;盐浴炉常见故障是漏盐和电极腐蚀;真

丝杠升降电阻炉

丝杠升降电阻炉

空炉常见故障是加热体损坏和炉体泄漏。针对常见故障现象和原因,应注意砌筑炉体时的方法、结构和选材。

1.整体筑炉

普通热处理电阻炉整体筑炉时,砖砌炉的原砌搁加热体高铝搁砖尺寸处应留下插搁砖的槽。日常的修理主要是换炉丝搁砖和炉丝。

对盐浴炉故障――漏盐和电极腐蚀,采用浇筑法解决炉体漏盐;针对电动机易腐蚀,将炉体浇筑成两体,即电极单独浇筑成一个阶梯形的块,电极腐蚀后,只拆除需更换电极部分。

2.砖砌炉方式

(1)采取针对性修理,注意较大砖砌炉的后墙、侧墙、炉门拱、炉膛拱顶等彼此之间不要互相咬合压死,这样局部损坏时不用扒炉整体重砌,可对以上几部分单独修理。

如炉子拱脚不一定要支在侧墙上,可支在炉子两侧钢结构的拱脚梁上,使炉墙不受拱顶的力,对炉墙和拱顶都有好处。但考虑拱脚梁的受热膨胀,要留有空隙。砌拱顶砖时,从两侧拱脚同时向中心对称砌筑。拱顶锁砖不得砍削,锁砖应准确地按拱顶的中心线进行分布。

(2)对炉体外露、温度有急剧变化和活动的部分,如炉门、炉门拱等,应采取以下方法:砌炉时兑高模数水玻璃,增加烧结后的炉门、炉口整体性,并在其外漏部分用高温粘合剂粘贴上耐火纤维毡条(根据对炉子气氛的影响和炉子的工作温度选择粘合剂和耐火纤维种类)。在砌炉门时,将炉门平放在地面,从两端向中间砌,最后一层砖“挤”进去。

如果炉墙是用两种或两种以上的砖砌筑时,当墙的每一种砖单独砌,则犹如一组单墙。经过多次加热和冷却,不同种砖砌的炉墙易分离。为保持炉墙的整体性和稳固性,采取每隔5~8层,在砌砖层高度相同重合的地方,内外墙互相拉固的砌筑法,即将耐火砖的一半插入另一砖层中,或用金属锚固件固定。

设计炉衬时,炉衬的每层炉丝搁砖应“嵌”在炉衬墙中,不要压死。在搁砖断裂时,可换搁砖。最底层的炉丝高铝搁砖炉底直接砌成一体,不悬空。

(3)砌体要求错缝砌筑、泥浆饱满、横平竖直,砌体砌好以后不能有内外串通气体。砌砖必须跟着准线走,俗语“上跟线,下跟楞,左右相跟要对平”,不要“游顶走缝”。砌在墙上的砖必须放平,且砖缝不能一边厚、一边薄产生倾斜。半砖厚的墙完全用顺砖砌筑;一砖厚的墙用顶顺砖砌筑;一砖半厚的墙用一列顶砌、一列顺砌的砖来砌筑;两砖厚的墙采用一层是由两列顺砖的砖和他们中间的一列顶砖,另一层由两列顶砖砌筑。在砌的过程中,要经常检查砌砖层的水平,全面检查砌墙的垂直和平整。

(4)砖缝是砌体最薄弱的地方,其位置应避开砌体的受力部位、隔热砖层和炉子骨架。砖缝以耐火泥浆填满,干砌时以耐火粉料填满,使耐火砌体成为一个整体。膨胀缝不能贯通砌体,不能

开启式管式电阻炉

开启式管式电阻炉

有冒火、漏气等现象,要上下左右错开留设。膨胀缝处塞耐火纤维、石棉制品等,不要掉入泥浆、碎砖等杂物。砌体内有金属构件时,要在金属构件和砌体之问留出膨胀缝。

(5)引出棒用耐火管必须对正炉壳上的孔,如果孔的中心高度不对,一般可适量磨去支撑炉丝搁砖的粘土砖下部。炉丝搁砖采用高铝材质,高铝砖 Fe2O3<1.5%。氧化铁在450~550℃时,是促进气氛中一氧化碳析出炭黑反应的催化剂。碳黑沉积在砖中后使其体积胀大,从而导致砌体的强度下降和早期破坏。

轻质耐火砖的使用温度要低于该砖烧结温度70~100℃,以免产生大的重烧收缩而引起砖缝裂开和砖的破裂。对于炉底和拱基等承受较大负荷的部分,要用耐火粘土砖砌。箱式炉炉门口砖因工件进出易损坏,底层砖可用重质高铝砖。

3.砌炉时其他注意事项

(1)环境温度方面严格按照《工业炉砌筑工程施工及验收规范》的有关要求。对关键之处可预砌,检验各项技术参数,在合适后再正式砌。

(2)对局部进行的针对性修理时,拆除要保证砌体不修理部分的完整和不松动,消除砌体倒塌,或个别砖块掉落的可能。

炉内拆修部分浇水时,可用细水喷溅,要避免使水积存在炉内和流到不需进行修理的部位;留用的旧砌体要找平、找齐;如有阶梯形凸台,要认真清理干净;要注意新旧砌体间的结合,当旧泥浆粘接牢固,不易除去,在咬砌阶梯形砖体时必须使用稀泥浆;对于低洼不平的地方,可用带碎砖的浓稠泥浆填堵。

拔取断裂搁砖时,不能直接拔取已经断头的搁砖,首先拔取断头附近完好的一块搁砖,左右摇晃,轻轻取出,最后再取断头搁砖。不能用硬物强敲硬取,以免炉衬产生裂缝。修换耐火管时,首先拆除绝缘体,取走引出棒,然后用专门的钩子轻轻敲击管子,使其松动,插入管子末端,将其钩出。注意别弄碎硅藻土砖。

在砌墙过程中,如有停歇或砌砖有暂时性的阻障时,不要留垂直的插口,要将砌层砌成阶梯形的退台或探出形的错台。砌好的墙不能用砸砖调整的方法,墙有较大偏差,应拆掉重砌。砍砖要砍得整齐准确,泥浆要随拌随用。

(3)砌时要注意选砖。对将要砌在同一层的砖进行挑选,要尽量选择外形尺寸相同的砖(国标规定一级砖的质量要求允许砖的尺寸偏差是±2mm)。要检查砖面,观察外形、颜色,检查尺寸公差、扭曲、缺角、缺棱、熔洞、渣蚀及裂纹等,其表面必须平滑、不应有裂纹、渣蚀和玻璃化,没有缺棱掉角,其断而组织必须均匀一致,不应有大的杂物,不允许有孔隙、裂纹和层状组织,各熟料颗粒不应脱落和破裂,不能受潮。把烧结良好、无缺陷的砖块,摆在正手端面,砌在炉膛里面。缺棱掉角的或经过加工的砖面,不能砌于炉膛直接与火焰、钢液或炉渣接触的地方(不应朝向炉膛或是与炉气接触的地方),以及承受重力的部位。

加热元件修理

1.加热元件的损坏

普通热处理电阻炉非真空炉加热元件主要采用铁铬铝(如OCr25Al7Mo2)和镍铬合金(如Cr20Ni80),真空炉主要是钼质加热元件。

(1)真空炉钼质加热元件损坏时,更换钼加热带局部损坏的部分。将损坏部分截掉,取一节和原尺寸相同的钼片,用2~3mm厚的钼片两面夹住,配打螺钉孔,再用钼螺钉拧紧。

在日常检查中发现钼片有变形、下坠、倒伏等现象时,可用喷灯烘烤使其变软,用外力恢复其应有形状及相关尺寸,再用钼丝吊起捆绑固定。

(2)合金的正常损坏,主要是氧化变细变脆、搭接短路、过烧或被介质侵蚀等现象。镍铬合金比铁铬铝合金使用寿命长,带状较丝状为长,连续工作比间断工作为长。

镍铬合金塑性好,拉拔、绕制容易,经高温加热也不易脆化,便于返修和焊接。铁铬铝合金电阻系数较大,电阻温度系数较小,与镍铬合金相比可节约材料,且功率稳定,耐热性能也较高,具有较强的抗渗碳和耐硫、耐各种碳氢气体的能力,只是加工性能稍差,拉拔、绕制比较困难,安装时在炉外调整合适,必要的弯曲和压缩应用气焊烤校;热膨胀系数较大(高温强度低和蠕变伸长大),安装要留有余地;焊接时要尽量缩短时间,以缩短热影响区的长度。

2.故障修理

加热体长期工作会出现变软、膨胀、下坠、先倒伏搭接、后熔断(融)等现象。为使炉丝在高温下具有一定的强度,防止软化、倒塌或下垂,首先要设计好炉丝的结构尺寸,如螺旋形电阻丝,要注意合金元件直径、螺距和螺旋中径等。加热体安装要紧靠炉衬,在搁砖上要放平,适当留有其膨胀空间。小钩位置要合适,一般 400~600mm一个,并能牢固钩住防止趴下。此外,为防止炉丝间接触,要垫隔离片。可用95瓷等耐高温材料做成的薄片隔离电阻丝,防止搭接。尤其炉膛搁砖层与层之间的转换处(在砌炉时,搁砖与前后端墙之间一般留50mm空隙,用于电阻丝的转弯和安装),要预先垫上瓷片,或炉丝套上瓷管(瓷管要顶到头)。高温炉不能用硅藻土砖锯的薄片垫在炉丝中间,因硅藻土质砖耐热较差,只能用在900℃以下,在高温炉中易溶解变质。

对出现倒伏趋势的炉丝,检查炉丝小钩是否发挥作用(架设电阻丝带的炉钩必须砌牢、压住、塞紧,不得松动),并可用气焊或喷灯烘烤炉丝等使其变软,再恢复其原有形状和尺寸,以及在炉丝中穿套瓷管(瓷管中可穿芯棒)等。如果同时使用两根瓷管,瓷管端头必须紧靠。

加热体对一般断头可直接焊补,对于倒塌严重,不能整直的,局部过烧部分损坏严重的,一般可采用换补一段的方法,不必因其中局部不合格就整套报废,要注意用于补焊的电阻丝的材料、直径、螺距及长度等要符合原技术要求,新补的电阻丝不能有裂纹、锈蚀等缺陷,要疏密均匀。使用旧的电阻丝时,电阻丝不能有明显的粗细不均、氧化腐蚀、裂纹变形和老化变脆等现象。旧引出棒不能有严重的氧化和腐蚀现象。

3.焊接工作中的注意事项

合金元件的焊接与一般金属结构的焊接不同,它要求焊接接头部分能承受外力而不至折断。焊接方式主要用对焊和插合焊补,也可用钻孔焊、铣槽焊、对焊、搭焊等。焊前要清理合金表面的氧化皮、铁锈或其他污垢,用砂布将焊接部分的金属基体暴露出来。温度要掌握好,避免夹渣、气孔和焊不透等现象。更换合金元件较多时,焊好后要测量一下整个炉子的冷态电阻和三相电流平衡,进行适当调整,使其符合原设计要求。

修理镍铬合金时,首先将其折断以了解元件氧化情况。氧化严重时,银白色的铁芯很细,补焊时容易烧断,即使勉强补焊,也使用不了多久;氧化不太严重,可用搭接法;如还比较新,可用对接法。一般多用气焊,镍铬电阻丝作焊丝。采用对接法时,要用中性焰,火焰体积要小,焰心要直,热量要集中;采用搭接焊法时,搭接长度,电阻丝不小于直径的10倍;电阻带不小于带宽1倍。镍铬合金元件与引出棒之间的焊接采用搭焊或对焊。加热过的铁铬铝合金不允许在冷态下弯曲、拉伸或剧烈振动,若需整形或展开螺距必须加热至暗樱红色进行。用电弧焊,焊条用稀土铁铬铝焊条,采用插合补焊和间断式焊接方法,以控制其受热范围和过热程度。也可用铣槽焊、钻孔焊和铣槽冷焊方法。铁铬铝合金元件与引出棒之间一般用钻孔焊。

如果一层炉丝搁砖中间会有一两块断裂或不绝缘,当用一根直的电阻丝,跨过断裂或不绝缘的炉丝搁砖,直接焊接,会造成该组炉丝电阻小,工作时从外观看,就比其他炉丝红,使用寿命变短。可采用在新换的炉丝中穿套瓷管,瓷棒(瓷管穿芯棒)垫起悬空,架在两搁砖间,象架桥一样,跨过断砖的方法或在不绝缘搁砖上垫瓷片的方法,这样不改变炉丝原有参数。

不升温

1、电源电压正常,控制器工作正常,电流表无显示,常见故障为电炉丝断路,可用万用表检查并用相同规格的电炉丝更换。

2、电源电压正常,控制器不能工作,可检修控制器内部的开关、熔断器及炉门的行程开关。如果电炉的炉门没有关好控制器也不能工作,控制器故障的检修方法可参阅控制器说明书。

3、供电电源的故障:不接电炉时工作正常,接电炉时不能正常工作,控制器内发出连续的哒哒声音其原因为供电线路的电压降太大或插座及控制开关接触不好,可调整或更换。

升温慢

1、电源电压正常,控制器工作正常,常见故障为部分电炉丝断路,可用万用表检查并用相同规格的电炉丝更换。

2、电源电压正常,但是电炉的工作电压低,其原因为供电线路的电压降太大或插座及控制开关接触不好,可调整更换。

炉温与温控仪表不一致

炉温与温控仪表不一致

3、电源电压比正常电压低,电炉工作时加热功率不足。三相电源缺相,可调整检修。

温度异常

1、热电偶没有插入到炉膛内,造成炉温失控。

2、热电偶的分度号与温控仪表的分度号不一致,将造成炉温与温控仪表显示的温度不一致。


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