熔煉生產(chǎn)之前,要做好熔爐的準(zhǔn)備工作。新建成的熔煉爐和經(jīng)過大修、中修、小修的熔煉爐,在開爐前的準(zhǔn)備工作主要包括自然干燥、烘爐、洗爐和煙道清掃四項。
爐子的爐襯是用含有大量水分的灰漿、耐火磚及鎂砂層砌成的,為了避免爐子加熱時因水分迅速蒸發(fā)而使砌體開裂,開爐前應(yīng)對爐子進行自然干燥。自然干燥時,應(yīng)將所有爐門及煙道閘門打開,使空氣能在爐內(nèi)流動,加快干燥速度。干燥時間應(yīng)根據(jù)修爐季節(jié)、爐子大小、砌體干濕程度而定。通常,凡新修、大修后的火焰爐、熔煉電爐及靜置爐,其自然干燥時間在夏季不應(yīng)少于半個月,在冬季不應(yīng)少于一個月;中修后的爐子,其自然干燥時間不應(yīng)少于一個星期。
一、烘爐
烘爐的目的是:使?fàn)t體各部分內(nèi)外層均勻緩慢地升溫,避免爐襯受急冷急熱而開裂。同時,更充分地排除砌體中的水分,防止熔煉時金屬吸氣和氧化。烘爐時應(yīng)嚴格按烘爐制度進行。凡新修、大修、中修、小修及長期或短期停爐后的爐子,在開爐前,都毫無例外地要進行烘爐。烘爐時間的長短和升溫速度是烘爐制度的兩個基本工藝參數(shù)。這兩個參數(shù)依爐子結(jié)構(gòu)、耐火磚的種類、爐子砌筑方法和對熔體的質(zhì)量要求而定。一般的原則是:
1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的爐子,烘爐時間宜長,升溫速度宜慢。
2)在烘爐溫度范圍內(nèi),對有相轉(zhuǎn)變并拌隨體積急劇變化的耐火磚,在相轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間,升溫速度宜慢,保溫時間宜長;對于含有結(jié)晶水的耐火磚,在結(jié)晶水析出的溫度范圍內(nèi),升溫速度宜慢,保溫時間宜長。
3)干砌的爐子,升溫速度可快一些,濕砌的爐子及自然干燥時間不充分的爐子,應(yīng)延長低溫烘爐時問,并降低低溫階段的升溫速度。
4)用于生產(chǎn)高品質(zhì)熔體的爐子,其烘爐保溫時間宜長一些。
由上可知,對爐子的要求不同,爐子的類型、容量、砌體材質(zhì)不同,其烘爐制度是不相同的。對于采用高鋁磚和普通耐火粘土磚砌筑的鋁合金熔煉爐,其烘爐制度示于表2—3—1和表2—3—2。
表2—3—1容量5~25 t火焰反射爐烘爐制度
序號 |
爐膛溫度 /℃ |
新修及大修后 |
中修及長期停爐后 |
||||
升溫速度 /℃.H-1 |
保溫時間 /h |
累計烘爐時間 /h |
升溫速度 /℃.H-1 |
保溫時間 /h |
累計烘爐時間 /h |
||
1 2 3 4 5 6 7 8 |
室溫 200 200 450 450 700 700 1000 |
6 — 10 — 10 — 15 — |
— 24 — 8 — 12 — 6 |
30 54 79 87 112 124 144 150 |
15 — 25 — — — — — |
8 — — — — 4 |
12 20 52 — — — — 56 |
注:l.大修后,自然干燥時間少于半個月時,夏季應(yīng)延長低溫(200℃)烘爐時間24 h,冬季延長36 h;2.停爐時間≤5晝夜或5晝夜≤停爐時間≤l0晝夜時,可關(guān)上爐門用輕微火苗分別烘烤8 h和12 h后,將爐溫升至900℃即可裝爐;3、停爐時間在10~15晝夜內(nèi)及小修后,先敞開爐門用木柴烘烤4 h,再關(guān)上爐門用輕微火苗烘烤12 h,然后將爐溫升至900℃,即可裝爐。
烘爐時應(yīng)注意下列問題:
1)按制定的烘爐曲線升逼,盡可能不要使溫升有顯著的波動,特別不應(yīng)使溫度上升過急。
2)烘爐過程中應(yīng)盡量做到使?fàn)t體各部分均勻受熱,防止局部過熱。
3)對于火焰爐,如果煙囪是新建的或冷的,在烘爐前應(yīng)先用木柴烘烤煙囪,將溫度緩慢升高到200~300℃,使煙囪具有一定的抽力。
二、洗爐
洗爐的目的是:清除熔池內(nèi)各處積存的金屬和非金屬殘渣,同時對新修或大修后的爐襯進行“浸礬鈍化處理”,防止熔煉成品合金時,熔體被金屬雜質(zhì)所污染。
通常,在下列情況下應(yīng)該洗爐:
1)新修、大修及中修后的爐子以及長期停爐后的爐子。
2)前一爐合金元素為后一爐合金的雜質(zhì)時。
3) 前一爐合金中含有擴散慢的及易沉淀的元素,后一爐合金中雖然也含有這類元素,但含量相差懸殊。
4) 前一爐合金雜質(zhì)的允許含量遠高于后一爐合金相同雜質(zhì)的允許含量。
在連續(xù)性生產(chǎn)中,洗爐次數(shù)越多,則生產(chǎn)率越低,生產(chǎn)成本越高。因此,在安排合金轉(zhuǎn)組換爐的順序時,應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)計劃,科學(xué)安排。一般的原則是:前一爐合金的主要成分不是下一爐合金的雜質(zhì);前一爐合金允許的雜質(zhì)含量低于下一爐合金的允許雜質(zhì)含量。
表2—3—2容量9—15 t電阻反射爐烘爐制度
序號 |
爐膛溫度 /℃ |
保溫時間/h |
|
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新修及大修后 |
中修及長期停爐后 |
小修及短期停爐后 |
爐門狀況 |
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熔煉爐 |
靜置爐 |
熔煉爐 |
靜置爐 |
熔煉爐 |
靜置爐 |
|||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 合計 |
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 980
|
20 24 30 20 20 15 10 2 2 2 2 3 4 4 4 2 2 2 2 170 |
20 24 30 20 20 15 10 2 2 2 2 3 9 9 4 2 2 2 2 180 |
10 — 10 8 16 8 — 8 5 — 5 5 5 — 5 — 5 5 — 95 |
10 — 10 8 16 8 — 8 5 — 5 5 5 5 5 5 5 5 — 105 |
8 — 8 8 10 4 — 2 — 2 — 2 — 2 — 2 — 2 — 50 |
8 — 8 8 10 4 — 2 — 2 — 2 — 6 — 6 — 2 — 58 |
開門 開門 開門 開門 開門 開門 開門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門 關(guān)門
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注:停爐時間在一個月以上為長期停爐。
洗爐的具體方法是:
1)洗爐前先將上熔次爐料徹底放干;并將爐溫升至規(guī)定的溫度(電爐800℃,火焰爐900℃)后徹底清爐。
2)洗爐料采用原鋁錠,也可采用一號熔劑。靜置爐用熔煉爐的洗爐料洗爐。
3) 洗爐料用量不少于爐子容量的40%。
4) 洗爐時熔體溫度應(yīng)升至800~850℃。
5) 洗爐過程中,每隔半小時將熔體徹底攪拌一次,攪拌次數(shù)不能少于三次。
6) 采用原鋁錠洗爐時,出爐鑄造前應(yīng)按純鋁規(guī)定精煉。
7) 洗爐料要徹底放干。
8) 根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果,如果被控元素在洗爐料中的含量比轉(zhuǎn)組合金中同種元素的允許含量不高于5倍,則認為爐子已經(jīng)洗好,否則應(yīng)該重洗。
9) 在生產(chǎn)用于原子能工業(yè)的特殊合金之前,至少要連續(xù)生產(chǎn)5~l0爐純鋁,然后用低硼鋁生產(chǎn)1爐純鋁作為洗爐。
三、煙道清掃
對于火焰式熔煉爐,在開爐前和使用過程中,應(yīng)定期清掃煙道,以防止可能產(chǎn)生的爆炸事故。
在火焰爐中,燃燒產(chǎn)物中的二氧化硫與覆蓋熔劑和精煉熔劑內(nèi)的揮發(fā)性氯化物在有水蒸氣和氧氣存在的條件下會發(fā)生反應(yīng),生成硫酸鹽:
2NaCl+S02+H20+1/202=Na2S04+2HCl
2KCl+S02+H20+1/202=K2S04+2HCl
當(dāng)煙道內(nèi)的溫度高于1120℃時,如果積聚在煙道灰中的硫酸根的含量超過某一數(shù)值時(1200℃時為49%,l270℃時為38%),漏人煙道內(nèi)的過熱鋁液就會與煙道中的硫酸鹽以極快的速度產(chǎn)生連鎖鋁熱反應(yīng),即發(fā)生爆炸:
3Na2S04+8A1=3Na2S+4A1203+777 kJ
3K2S04+8A1=3K2S+4A1203+840 kJ
為了防止火焰爐煙道產(chǎn)生爆炸,一是要防止過熱鋁液進入煙道并與含硫酸鹽的煙灰接
觸;二是要控制煙道中的溫度最高不超過1200℃;三是選用品質(zhì)較好的燃料,盡量減少燃燒產(chǎn)物中二氧化硫的含量,并采取措施降低熔劑中氯化物的揮發(fā)速度。此外,十分重要的一條措施是:加強監(jiān)測,并定期清掃煙道。目前,工廠的普遍做法是:
1)新爐開爐或前一次清掃煙道后開爐生產(chǎn)一個月時,從硫酸根含量最高的豎煙道底部靠近煙道閘門的地方取煙道灰,分析其硫酸根含量,在以后每隔10天分析一次。
2)當(dāng)豎煙道內(nèi)溫度低于1000℃時,如果煙道灰中硫酸根的含量接近或達到45%;或者豎煙道內(nèi)溫度為1000~1200℃的條件下,如果煙道灰中硫酸根的含量接近或達到35%時,則必須停爐清掃煙道。