[摘　要]针对熔铝炉炉盖存在的问题,提出切实可行的改造方案并付诸实施,经过4年多的生产实践,取得了显著的经济效益和社会效益。

　　熔铸厂的4台35 t天然气圆形熔铝炉均采用顶装料方式,其炉顶为可移动式炉盖,是引进英国技术制造的关键设备,担负着全公司70%的铸锭产出任务。该熔铝炉的炉盖故障频发,且处理故障必须停炉,严重制约了生产。针对这种情况,于1997年起陆续对4个炉盖进行了改造,取得了很好的效果。

　　1　炉盖的结构及故障分析

　　1.1　炉盖的结构分析

　　炉盖由砌体和钢结构构成(见图1)。改造前炉盖的砌体为球冠形,分为耐火层和绝热层两部分:耐火层由异形粘土质耐火砖砌筑而成,绝热层为GGj- 710轻质耐火浇注料;钢结构由型钢与钢板组焊而成,其作用是固定砌体并承受部分重量及热膨胀力,为防止钢结构受热发生过度变形造成炉盖垮塌,须用循环冷却水对其进行冷却,而炉盖的故障也因此而产生。

　　1.2　炉盖存在的问题

　　1.2.1　故障率高

　　炉盖钢结构的内侧焊接处直接暴露于炉膛火焰之下,较易烧蚀产生裂缝,从而使封闭其中的冷却水渗出。为避免冷却水滴入炉膛中发生放炮事故,须停炉抢修炉盖。每个炉盖平均每月须修3～ 4次,故障率非常高。

　　1.2.2　寿命短

　　由于炉盖砌体的耐火层采用了常规耐火材料,不能适应炉盖常期处于急冷急热的工况要求,很容易出现剥落,致使一个炉盖的寿命较多为两年。

　　1.2.3　能耗高

　　据统计,在工业炉上使用冷却水会带走6%～18%的热量,熔铝炉亦然;另炉盖砌体的球冠形状增加了炉膛的高度和炉子的加热容积,加大了能耗。

　　2　改造方案的确定

　　综上可知,球顶炉盖的问题主要在于其结构上存在缺陷。遂在对目前国内外炉盖的结构进行综合分析比较之后,决定选用不需水冷的节能型平顶炉盖。

　　平顶炉盖与球顶炉盖的区别在于其砌体形状为一平板,通过锚固砖固定在钢结构上。由于砌体耐火层根据耐火材料的线性膨胀率留有适当的膨胀缝,且钢结构上布置有起固定作用的支撑梁,可以使钢结构不会因温升过高产生过度变形,因此平顶炉盖不需采用循环水加以冷却。

　　3　改造方案的实施

　　3.1　砌体

　　正确选择耐火和隔热材料,是改善炉子热工性能和提高砌体使用寿命的重要因素;而使用浇注料可大大减少砌体的砖缝,提高整体性,增强设备的气密性和抗冲击能力,有助于提高使用寿命,是目前国内外材料选用的发展趋势。因此,改造后的砌体耐火材料主要选用浇注料。

　　3.1.1　砌体耐火材料的选择

　　3.1.1.1　锚固砖

　　锚固砖是平顶炉盖的砌体与钢结构的联接件,是保证砌体质量结构和寿命的关键。由于熔炼炉的炉膛温度为1050℃(> 1000℃),根据设计原则,锚固砖的材质应选用高铝砖。

　　3.1.1.2　耐火层

　　熔炼炉经常要移开炉盖进行装料,故炉盖频繁处于剧冷剧热的状态之中,容易引起耐火材料的剥落。因此,欲延长炉盖的寿命,则必须在保证耐火材料结构强度的前提下,使其具有良好的热稳定性。改造后的耐火层材料选用粘土质耐火浇注料(NL1)。

　　3.1.1.3　隔热层

　　应用隔热材料的目的在于降低砌体的外表面温度,以减少炉盖的热损失,降低能源消耗,因此得到了世界各国的广泛重视。砌体的热损失有散热损失和蓄热损失两种,而减少这两种热损失的途径之一就是应用导热系数低、密度小、热容量小的轻质隔热材料。根据以上条件,隔热层选用GGj- 450轻质隔热浇注料和硅酸铝耐火纤维毡。

　　3.1.1.4　改造前后砌体材料的性能比较

3.1.2　砌体厚度的确定

　　根据熔炼炉的炉膛温度、炉墙高度以及耐火材料的允许使用温度、导热系数,查热工设计图表,确定出砌体各层材料的厚度分别为:NL1浇注料230mm,硅酸铝耐火纤维毡40 mm,GGj- 450浇注料85 mm。改造后的砌体结构如图2。

　　为确定砌体的选择是否正确,须对其进行检验。

　　3.2　钢结构

　　借鉴国外同类设备的成功经验,结合砌体的构造,改造后的钢结构在原有钢结构的基础上,取消了水冷装置,改进了圈梁,并增加了支撑梁和拉筋,以固定砌体,保持炉盖结构稳定。

　　4　效果检验

　　平顶炉盖于1997年5月开始先后投入使用,4年中,炉盖完好无损,炉盖的现有寿命已为原来的2倍;因炉盖造成的故障次数为0,大大减少了维修量,降低了劳动强度,改善了劳动条件;由于平顶炉盖不需用水冷却,节约了大量的水资源,同时统计数据显示吨料天然气消耗量下降了8%,经济效果显著。经测算,通过改造,可使每台炉子年均节约能源费和维修费50万元左右, 17万元的改造费用当年即产生了效益;熔炼炉的生产效率也随着故障率的减少得以提高。由此可见,炉盖的改造完全成功,经济效益和社会效益均非常显著。