中频炉烘炉烧结技术的探索与应用[1]

中频炉烘炉烧结技术的探索与应用

吴汭

（中铝贵州分公司碳素厂，贵州贵阳550014）

摘要：本文主要针对铝用碳素组装熔化铁水使用的中频炉和工频炉在烘炉中的不同之

处，对中频炉的烘炉烧结温度曲线进行探索试验，新升温曲线比较好地保证了石英砂各阶段

的晶型转变，该烘炉烧结技术适合于硼酸配料混合的炉衬砂，并成功应用中频感应电炉中。

关键词烘炉烧结升温曲线工频炉中频炉

INTERMEDIATE FREQUENCY FURNACE SINTERING

TECHNOLOGY RESEARCH AND APPLICATION

Wu Rui

Guizhou branch of aluminum carbon factory, GuiYang, GuiZhou 550014

Abstract: This paper mainly for aluminum with carbon assembly to melt iron using intermediate frequency furnace and main frequency furnace in ovens are different, the intermediate frequency furnace oven sintering temperature curve of exploring tests, new heating curve better guarantee

the quartz sand in various stages of phase transformation, the baking furnace for sintering technology suitable for boric acid mixing lining sand, and its successful application in intermediate frequency induction electric furnace.

Key words: oven sintering temperature curve of induction furnace of intermediate frequency furnace

一、前言

贵州分公司碳素厂在2007年对原日本引进的阳极组装线进行了改造，满足

分公司四期电解铝项目的阳极组装供给。由于新的组装线较原先的组装线产能

提高100%，原有的3台2吨工频感应炉无法满足组装线的铁水供给，需新增一

台3吨中频感应电炉和一套中频电源系统。

通过对进行分析，我们发现中频炉和工频炉在设备技术参数上有以下不同：

1、工频感应炉使用的频率是50Hz，中频感应炉频率在150～10000Hz范围内。

2、工频炉和中频炉在熔化铁水上由于频率差别较大，冷炉烘炉烧结启动方式有较大不同。

3、由于工频炉的冷炉烘炉烧结工艺，可以依靠变压器抽头切换改变功率，通过设备自有的计时器保证烘炉烧结的升温速度。而中频炉依靠电位器来调节功率，自身又未有计时器，升温制度不能简单沿用工频炉的操作办法。

因此，要达到中频炉正常使用寿命100炉，生产300吨铁水的目标，我们必须重新探索新的烘炉烧结技术，确保组装工序生产的正常运转。

二、中频炉烘炉烧结试验的实施步骤

（一）筑炉原料和筑炉方法的选择

为摸索和对比工频炉与中频炉在烘炉烧结技术和日常维护保养上的不同，采用车间使用比较成熟的广西融水产石英砂，其配方按照车间自用的6粒级配方进行优化，其具体配方如下：

硼酸配入：炉口：1.5% 中部：1.4% 底部：1.3%

筑炉料的烘烤与捣打，按车间“工频炉内衬修筑暂行办法”进行石英砂烘烤，捣打采用气动风镐和风枪，分底层和中上层按不同要求进行捣打。

（二）烘炉烧结前的准备工作的改进

根据中频炉升温快的特性，为了保证烘炉时整体炉壁升温的均匀一致，防

止升温不均造成炉壁在烘炉时产生的裂纹而导致的漏炉或降低炉寿命，我们采用了满炉且无规则摆放生铁的方式加入烘炉料，改进了工频炉烧结时常用的起熔块方式。如图1：（A ：表示中频炉的磁力线分布和炉内温度分布场。B ：表示在中频炉烘炉时采用的起熔料加入方式。C ：表示在工频炉烘炉时采用的起熔料加入方式。）

A

B C

关于满炉填料烘炉的方式，利用电炉满炉和半炉熔体热有限源分析图可以看出，满炉烘炉能够确保整体炉壁温度的均匀一致性，尤其是针对升温较工频炉快的中频炉，这一分析在烘炉时也得到了验证。

（三）温度监控和采集方式

图2、电炉半炉和满炉熔体时的热有限元分析

图1 工频炉起动装料与中频炉起动装料图

我们采用了两根热电偶监控电炉烘炉升温，一根插在底部炉壁，一根插在炉壁中部，根据现场监控情况，做好时间、功率及温度的记录。

（四）烘炉曲线制定

依据石英砂随温度物理化学变化机理，我们在原使用40小时升温曲线，的基础上进行了修改，增加了保温时间，降低了中部升温速度，如图3：

温度(℃)

烘烤,烧结时间(h)

900800700600500400300200100

图3 采用的烘炉升温曲线图

1、对于第一阶段1-2-3，通过功率调整，确保升温速度和保温时间，充分排出石英砂内自然水。

2、第二阶段3-4-5，是石英砂晶型转变的一个关键阶段，该阶段，硼酸完全脱水变成硼酐，同时β-石英转化为α-石英。保温4小时，可确保晶型转变完全，并且防止升温过快而造成α-石英在以后的升温过程中不再发生相变。

3、第三阶段5-6-7-8。这一阶段是α-鳞石英的阶段，本曲线在这个阶段首先在升温至900℃时保温，保完温后，用80℃/h 的升温速度缓慢开始化铁，铁一旦熔化，马上补充生铁，确保时刻满炉，防止棚料现象的发生。

4、第四个阶段8-9-10。此阶段用近10小时将铁水完全熔化后并升温至1550~1580℃后，保温3~4小时，确保第三个石英晶态转变：α-鳞石英转化为