【硅鐵鐵合金礦冶煉熔爐設(shè)計6000字】

硅鐵鐵合金礦冶煉熔爐設(shè)計綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u28762硅鐵鐵合金礦冶煉熔爐設(shè)計綜述 1107781.1爐殼 181481.2爐體 1157851.3爐體的砌筑 2284931.4鐵合金電爐的烘爐 2246781.5電極系統(tǒng) 3175921.6電極把持系統(tǒng) 9214721.7電極壓放系統(tǒng) 1123721.8電極升降裝置 11150921.9液壓系統(tǒng) 112541.10除塵系統(tǒng)設(shè)備 12275191.11水冷系統(tǒng)和通風(fēng)裝置 121.1爐殼分為兩種，一種是圓筒形，一種是圓錐形（斜度為6°—7°），本車間采用圓筒形，三根電極成120°，爐殼由爐身、爐底和加強(qiáng)筋組成，為了減輕爐襯膨脹，防止變形，采用焊接結(jié)構(gòu)。爐殼由10mm厚的鋼板組成，加強(qiáng)筋由主筋板和2-3個水平筋板組成。爐身由兩個出鐵口，出鐵口用來排鐵水和爐渣，本電爐采用兩個渣包一個鐵包。由于流出液體的電弧輻射作用，鐵口附近溫度高，易燒損和變形。因此出鐵口流槽用鋼板制成。爐殼底部是水平狀，爐殼放在鋼筋混凝土爐基的工字架上，使?fàn)t殼和工字梁在受熱時，各自單獨膨脹，互相不影響。1.2爐體爐體是由爐殼、爐襯、爐底支撐等構(gòu)成，爐殼采用14~18mm厚鋼板焊接而成的圓簡體，外部焊接有加強(qiáng)筋，以保證爐體具有足夠的強(qiáng)度。爐底采用18~20m厚鋼板，爐體采用25~30#工字鋼支撐，自然通風(fēng)冷卻爐底，爐殼設(shè)有1~2個出料口，爐襯采用高鋁耐火磚和自焙碳磚無縫砌筑新工藝，爐墻厚度為460~690mm，外敷20mm厚硅酸鋁纖維板。爐底碳磚厚度為800~1200mm。爐口采用碳化硅剛玉磚，流料槽采用水冷結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要也可增加水冷爐門。1.3爐體的砌筑砌筑電爐應(yīng)注意以下幾項：(1)為了保持同一層的粘土磚高度相同切平，對尺寸做出整理，分別堆放。(2)爐壁上砌筑的鎂磚，剖面是梯形，磚與磚的內(nèi)側(cè)縫為20至30毫米，外側(cè)縫為50至60mm，爐壁鎂磚與爐墻粘土磚間的距離是50至60毫米。(3)砌爐應(yīng)用高溫耐火材料保證在高溫時爐體不變形，保持一定強(qiáng)度。(4)在高溫情況下，有高強(qiáng)度，好抗渣性，具有低的導(dǎo)電導(dǎo)熱性。1.4鐵合金電爐的烘爐電爐爐體砌成之后，再生產(chǎn)之前還需要做好相應(yīng)準(zhǔn)備，這個過程就叫烘爐。烘爐是去掉爐襯氣體，把爐襯燒結(jié)成型烘爐壽命與質(zhì)量有關(guān)，保證了電爐能夠完成作業(yè)。烘爐操作時應(yīng)嚴(yán)格按照事先準(zhǔn)備的相關(guān)規(guī)定來執(zhí)行。烘爐前應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：1.檢查和試車，電爐各個系統(tǒng)包括上料系統(tǒng)，也包括電極各種設(shè)備，布料小車，鐵水包都需要檢查。2.開爐時防止電極和爐底粘結(jié)，因為爐底是碳磚，砌粘土磚熔點高需要墊一層粘土磚，且電極坐落在粘土磚上。3.裝電極糊，在電極殼內(nèi)裝電極糊，電極糊塊度有要求,且塊度達(dá)到50-100mm大小，并且要保證電極糊保持一定高度，2000-3000毫米,隨著燒結(jié)隨著焊接電機(jī)殼，加電極糊。4.把持器放到上限位置。使電極在開始就有多余的操作余地，以保證在隨后的操作過程中供料充足。鐵口放鋼管，調(diào)節(jié)冷卻水和風(fēng)量，砌裝花墻和花籃或噴槍，鋪焦炭粉。1.5電極系統(tǒng) 1.電級作用：電極是電爐的重要設(shè)備，電壓和電流通過電極送入，產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生電熱，融化爐料進(jìn)行冶煉操作，電極很重要。2.電極材料的要求：(1)導(dǎo)電性要好，比電阻要小，以減少電能的損失，減少短網(wǎng)壓降，提高有效電壓，以提高熔池功率。(2)熱膨脹系數(shù)要小，當(dāng)溫度急變時，不易變形，不能因溫度變化帶來的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生細(xì)小的裂縫增加電阻。(3)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在高溫環(huán)境下。(4)含雜質(zhì)要少，避免電極融化進(jìn)入合金中污染所熔煉的品種。碳素電極也就是碳質(zhì)還原劑是主要的電極消耗材料，來源廣泛，價格實惠，碳素電極、石墨電極和自焙電極是碳素電極的三種類型。我們普遍適用的是自焙電極，本車間也是，自焙電極主要是以電極糊加入到然后裝入電爐爐體上的鋼板電極中。經(jīng)過一系列操作如焙燒即可備用。這種成型成品可不間斷的使用，在使用過程中可以邊接長邊燒結(jié)成型。電極糊主要是以無煙煤、焦炭以及瀝青和焦油為原料。與碳素電極相比自焙電極可以省掉壓型、焙燒兩道工序，而且成本也很低。3.自焙電極的制作本設(shè)計采用自焙電極。由碳素薄鋼板焊接成。設(shè)計在爐膛的頂部也就是電極糊平臺，再次平臺上進(jìn)行添加電極糊以及電機(jī)殼的焊接。由加入的電極糊在一定高溫下焙燒成型備用。(1)電極殼作用：提高電極強(qiáng)度，承受電流，最主要是用于電極糊焙燒的固定模具。制作：電機(jī)殼材料主要是鋼板，本身導(dǎo)電，可以提高電極的機(jī)械強(qiáng)度。在電極殼內(nèi)等距離焊接筋片。筋片起固定支撐作用，筋片上做成切口，各切口的小三角形舌片交錯地向兩側(cè)折彎成約30°至50°，成三角形孔，以用于提高電極本身的機(jī)械強(qiáng)度和分擔(dān)電極殼上的電流。焊接筋片，能加大電極殼與電極糊的接觸面，增加電極的機(jī)械強(qiáng)度，增大電極整體導(dǎo)電性，因為銅瓦內(nèi)只有下部才是燒結(jié)好的，而未燒結(jié)好的導(dǎo)電性較差，電阻很大，要通過筋片導(dǎo)電；增加電極的機(jī)械強(qiáng)度。隨著電極直徑的增大，筋片的數(shù)量和高度也增加。同時干不筋片也增加電極的機(jī)械強(qiáng)度，因為電極筒的立筋和橫斷面積，使電極殼和電極糊結(jié)合得更牢。電極殼的連接方式：電極殼上口比下口直徑略大，上一節(jié)恰好能插入下一節(jié)電極殼內(nèi)并焊接上。對大直徑的電極做成上下等徑的，筒內(nèi)端頭焊一寬度為20~30毫米的鋼板連接之。大直徑的電極殼要連續(xù)焊接，筋片要等距離焊接，并在電極殼上端頭高出50~70毫米，在連接時上下對齊接上，便于更好導(dǎo)電。電極殼一定要按要求制作，保證橢圓度和各部尺寸。電極殼的鋼板要用碳鋼板制作，不能用生銹變質(zhì)的鋼板，要保證質(zhì)量。電極消耗，將電極殼焊接加長，使電極總高度保持在6～8m。電極殼連續(xù)焊接，在連接時上下對齊接上，筋片要等距離焊接，上下對齊連接的方式便于更好導(dǎo)電。電極殼一定要按要求制作，保證橢圓度及其各尺寸。電機(jī)殼簡圖如1.圖1.11-電極外殼2-筋片3-舌片(2)電極糊原料：制造電極糊的原料由固體碳素材料和粘結(jié)材料所組成。電極糊質(zhì)量的好壞，與林料配方及工藝有關(guān)。固體材料有無煙煤、冶金焦、石油焦和瀝青焦及石墨電極碎屑。無煙煤致密，含碳量內(nèi)，揮發(fā)份少，價格低廉。加入無煙煤可提高電極的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。粘結(jié)材料有瀝青和煉焦油。加入焦油是為了調(diào)正其軟化點。電極糊中的粘結(jié)劑在燒結(jié)過程中分解排除揮發(fā)物，殘?zhí)嫁D(zhuǎn)變?yōu)閳怨痰慕固烤W(wǎng)，起焦結(jié)作用，使電極成為堅硬的整體。無煙煤的粒度要小于20㎜，焦炭粒度小于0.75㎜的占45%～85%。為增加電極的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，適當(dāng)?shù)呐淙胨槭姌O，要求灰分小于1%，粒度為0～8㎜。電極糊的配方要考慮各種固體材料的配比、材料大小的搭配、粘結(jié)劑的軟化點和使用多少。電極糊由于用途不同分標(biāo)準(zhǔn)糊、封閉糊。標(biāo)準(zhǔn)糊用冶金焦，而本設(shè)計中的封閉糊用石油焦和瀝青焦?？刂屏６冉M成是為了得到致密、強(qiáng)度高和導(dǎo)電性較好的自焙電極。黏結(jié)劑的軟化點：大多數(shù)電極軟化點控制在338K上下，封閉爐在57度左右。黏結(jié)劑加入量。粘結(jié)劑要適當(dāng)加入，不可過多或過少。過少時電極糊粘性不夠，會出現(xiàn)電極過早燒結(jié)；過多時電極不易燒結(jié)，會出現(xiàn)固體顆粒和粘結(jié)劑分層現(xiàn)象，而出現(xiàn)電極事故。電極糊的運(yùn)輸，電極糊是由電葫蘆通過電極糊井，零零平面，運(yùn)到電極糊平臺上，在上面進(jìn)行電極糊的添加以及電機(jī)殼的焊接。4.自焙電極的燒結(jié)電極在冶煉中隨著本身消耗而不斷處于下放狀態(tài)，電極糊溫度也相應(yīng)升高，并伴隨揮發(fā)物排出，逐漸完成燒結(jié)過程。(1)焙燒電極的熱源：①電流通過時，電極產(chǎn)生的熱，計算公式如：Q=4.148×0.24I2Rt②較熱一端向上的傳導(dǎo)熱。電極熱端順電極向上傳導(dǎo)熱量，使隨后下移的電極糊溫度升高而被加熱。③爐口輻射熱和氣流傳導(dǎo)熱。電流通過電極產(chǎn)生的電阻熱是主要的熱源對于熔煉鐵合金，本設(shè)計采用封閉爐，封閉爐幾乎沒有輻射熱和氣流傳導(dǎo)，熱源少，因此需采用電阻小導(dǎo)熱性好的焦炭，為提高燒結(jié)速度還需控制較低的軟化點。(2)自焙電極的燒結(jié)：自焙電極的燒結(jié)過程，實質(zhì)是隨著溫度的升高粘結(jié)劑逐漸分解排出揮發(fā)物的過程。電極焙燒過程的溫度分布如圖5.2所示。按圖大致將電極焙燒過程分為三個階段:第一階段為軟化段：升溫，由室溫升至473k，電極糊融化至全部成為液態(tài)。第二階段為揮發(fā)段：溫度升高到673k，電極糊充分融化，其中黏結(jié)劑開始分解氣化。第三階段為燒結(jié)段：繼續(xù)加熱至873k，電極燒結(jié)基本結(jié)束的標(biāo)志是電極從銅瓦中出來。圖1.2電極斷面上溫度分布情況5.自焙電極的接長和下放。(1)電極殼的接長為了滿足冶煉，電極的燒結(jié)，電極的消耗，為了保證足夠的燒結(jié)端，需要不斷接長電極在加料平臺上也就我的電極糊平臺上，接長焊接前，保證電極殼是圓形，不圓佼圓。變形嚴(yán)重時不用。要讓新填裝好的電極殼插在原有的電極殼上，并使上下兩節(jié)電極保持筋片相互一致銜接，垂直對齊。如有不合規(guī)格的電極，需人工檢測后重新改造。(2)添加電極糊對電極糊粒度和塊度進(jìn)行檢驗，不合格進(jìn)行破碎進(jìn)行破碎，用錘子，保證不發(fā)生懸料，選擇塊度要正好能在電極殼的兩筋片之間通過。一般來說，冬季比夏季略低，考慮季節(jié)變化溫度的變化，應(yīng)該考慮。(3)電極的下放為了使電爐熔煉正常進(jìn)行，電極的消耗和焙燒至關(guān)重要，電極消耗涉及電極的下放，在電極燒結(jié)過程中要留出工作端，電極的消耗焙燒速度要合適。電極的下放是按照燒結(jié)消耗速度進(jìn)行的。電極入料淺，電極消耗慢，引起電極過燒；電極入料深，電極沒有焙燒好就下放。如果因為在冶煉中其他的不當(dāng)操作使電極工作位置的距離產(chǎn)生變化，使電極不能按預(yù)先設(shè)定情況到達(dá)相應(yīng)位置，這時一定要及時調(diào)整。另一方面可以調(diào)整冷卻風(fēng)量，來控制整個燒結(jié)節(jié)奏的進(jìn)展，或?qū)﹄姌O的下放時間和長度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。一般在出鐵水之后進(jìn)行該操作，下放操作亦是如此。該過程中要減少負(fù)荷至20%～25%之間，防止產(chǎn)生打弧。同時可以避免造成不必要的事故，影響車間產(chǎn)量，耽誤生產(chǎn)進(jìn)程。把持器放法與整體設(shè)計方式有關(guān)，應(yīng)按具體的操作規(guī)程下放，下放時間增加的同時注意觀察爐況。有時要加大銅瓦的冷卻水量，降低電極下放速度。6.自焙電極常見事故及其處理(1)過早燒結(jié)電極被燒速度和電極消耗速度以及電極下方速度是相適應(yīng)的。過早燒結(jié)主要是指電極下端部3米以上，也就是銅瓦上部就能達(dá)到提前燒結(jié)中后期的標(biāo)準(zhǔn)。而進(jìn)程正常時電極在銅瓦上半部是半軟的狀態(tài)，過燒的電極與銅瓦間距過大易打弧，甚至燒壞銅瓦。產(chǎn)生過早燒結(jié)的原因有：①冷卻水量和風(fēng)機(jī)風(fēng)力不足以使瓦片溫度降低夠快，。②操作失誤電極長時間未，下放下入困難，下放電極時間間隔過長，。處理方法：先降低電極符合，同時加強(qiáng)水冷風(fēng)冷。必要時停電敲掉過長的電極。(2)電極糊懸料由于筋片和電極糊塊度不符合要求，出現(xiàn)電極糊掛在筋片上成為電極糊懸料原因：糊柱上部溫度低，使電極糊不能熔化下沉；糊塊大或夾在兩筋片之間，多在冬季和頭產(chǎn)，并于封閉電爐或糊柱過高時容易發(fā)生。用以下辦法解決懸料問題：①木棒敲擊電極，重錘從電極殼內(nèi)砸落懸料。②在銅套上沿烘烤升溫，減少銅瓦冷卻。③停電，剝開電極殼捅落懸料。(3)漏糊融化的但是沒有燒結(jié)好的液態(tài)電極糊在損壞處流出。處理方法：分情況處理小的漏糊可用降低符合繼續(xù)燒結(jié)處理。大量漏糊要立即到操作室或電極接放臺斷電停電。在銅瓦下面漏糊，處理后可將電極倒放用銅瓦夾住漏處。(4)軟斷軟斷是指電極未燒好時，未燒好部位發(fā)生斷裂稱為軟緞。電極下放后的5至20分鐘是電極軟斷發(fā)生的高頻時段，部位多在銅瓦下沿新放出的地方。當(dāng)發(fā)生軟斷時需要用以下方法解決，如發(fā)生軟斷應(yīng)立即停電，并將風(fēng)量開至最大。如事故位置已經(jīng)較正，且無漏糊現(xiàn)象或糊流出不多，可采取下坐電極的辦法使斷口壓在一起。焊好鐵皮桶后，盡量將斷頭壓入銅瓦，改用低U焙燒。數(shù)小時后當(dāng)處理部分焙燒好時，抬起即可正常進(jìn)入生產(chǎn)。若斷頭偏斜，先要將其擺正位置，可在斷頭上續(xù)加電極糊，再壓下電極對準(zhǔn)斷頭壓緊，周圍用爐料包圍住，通過爐子余熱烘烤2小時之后通電。(4)硬斷硬斷多由于停電過頻，或每次停電時間過長，停電后負(fù)荷短時間內(nèi)上升過快情況導(dǎo)致。由于停爐時電極焙燒過程中斷，所以在停電后經(jīng)常導(dǎo)致電極的硬斷發(fā)生，因此在停爐后通電需要配合實際情況緩慢加熱。增加電極糊中導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性強(qiáng)的碳質(zhì)材料的比例進(jìn)行配料，能借此提高電極熱穩(wěn)定性。實踐證明，適當(dāng)提高石墨電極碎屑的標(biāo)準(zhǔn)糊含量之后效果較好。1.6電極把持系統(tǒng)電極把持器是電爐內(nèi)最重要的部件之一，目的是把銅瓦緊附在電極上，方便電極升降和調(diào)整電極位置，電極把持器是通過吊掛裝置拉住水冷大套，水冷大套與銅瓦剖面成梯形或楔形，切具有一定厚度，吊掛裝置一拉緊水冷大套，剖面切合在一起，對電極形成完美抱緊。把持器的結(jié)構(gòu)有一定要求，如需要保證電流在通向電極時損失達(dá)到最小，以便能夠滿足電極燒結(jié)的要求，使電極內(nèi)部和外部均勻燒結(jié)，并且合理，銅瓦結(jié)構(gòu)的設(shè)計還要對應(yīng)相應(yīng)的導(dǎo)電面積，采用銅瓦高度和電極直徑差不多的設(shè)計。夾緊環(huán)等，要有黃銅和不銹鋼隔磁。使銅瓦緊貼在電機(jī)殼上。電極把持器的作用：(1)用于將電流導(dǎo)向電極；(2)使銅瓦緊縛在電極上；(3)配合壓放和升降電極；電極把持器在爐口上方，對于25000KVA的礦熱爐，液壓錐形環(huán)把持器是最好的選擇。1.電極夾緊環(huán)彈簧或碟簧徑向壓緊方式，這種把持器是通過彈簧壓緊，如圖1.2所示。圖1.2彈簧壓緊銅瓦裝置1-半環(huán)2-頂頭3-彈簧4-套筒5-彈簧墊6-固定螺母7-帶內(nèi)四方孔的螺栓8-外套2.銅瓦傳遞電流，影響燒結(jié)，在高溫和爐氣煙塵下工作，銅瓦與電極接觸的位置隨著燒結(jié)不斷變化，不是不變的。要求，強(qiáng)度大，熱導(dǎo)率高，使用鍛造銅瓦。銅瓦在高溫下工作必須有冷卻水管，通水冷卻。3.吊掛裝置吊架下端一般要用云母板和云母管使之絕緣，不產(chǎn)生分電流。吊桿需通水冷卻，用鋼管制成中空的。4.護(hù)板護(hù)板在把持筒下緣和銅瓦吊架的外邊5.電極把持筒電極把持筒使用4~10毫米厚鋼板焊成圓套筒。再套在電極外面,這里的直徑選取比電極直徑大1.5米。6.橫梁橫梁的制作用工字鋼或大直徑的鋼管支撐的三角形金屬構(gòu)件，水冷。對橫梁的要求是：(1)機(jī)械強(qiáng)度、剛度、力度要符合要求。(2)與導(dǎo)電銅管有一定距離，防磁。(3)找好重心，防止電極偏斜。1.7電極壓放系統(tǒng)電極壓放系統(tǒng)是為了保持電極工作端的長度以補(bǔ)償電極消耗，可采取液壓和機(jī)械壓放。本車間采取雙抱閘式電極壓放，如圖1.3所示。圖1.3