电热熔铝炉轻型炉顶的优越性

　　摘要

　　电热熔铝炉采用轻型护顶砖代替大型拱顶砖可以取得节能,延长住用寿命,节省筑炉材料,减少筑炉工作里和降低筑炉劳动吸度的效果。存在的局部间题也是容易解决的。

　　前言

　　铝厂使用混合炉配制各种铝铸锭,有的用电作热源,也有用燃油作热源的。燃油炉铝的氧化损失非常大,污染环境问题又难以解决,电热炉无此缺点,因而铝厂用电热混合炉较多。

　　电热炉选用的电热元件有以下三种:1.用圆形电阻丝制成螺旋管状加热元件;2.用扁平条形电阻片制成波纹形加热元件;3.硅碳棒加热元件。这三种热元件的形状,性能虽有很大差异,可是在炉形结构上却存在一个共同特点,使用特大异形砖将加热元件倒悬于熔池上部。热元件以辐射、对流传热方式向熔池供热,以传导和辐射的传热方式加热卡住热元件的砖。

　　为了节能,炉顶砖层上必须采取强保温措施。大型拱顶砖(每块重31至7okg)因温差而引起巨大的内应力且不均衡,使炉顶砖易产生碎裂或个别砖一F滑。一般混合炉每个使用周期内往往要进行两次或三次炉顶小修。为了清理电热炉存在的上述弊端,我们经过长期观测,分析和小规模试验后,决定用轻型炉顶砖代替大型拱顶砖。

　　一、轻型炉顶砖结构概述

　　轻型炉顶砖分两种砖型:

　　1.卡砖:供穿电热元件使用,

　　2.吊挂砖:吊挂砖承受砖及电热元件的重量,吊挂于专项使用备件上。

　　二、轻型炉顶与大型拱顶砖时比

　　1.重较对比

　　大型拱顶砖的组合方式是按炉膛宽度横向分组。以220kw/h棍合炉为例,每组用7块大型砖,边砖37kg,拱脚砖31kg,边拱砖43kg,中心拱砖70gk。一组7块砖自身重296kg。加泥浆砌筑后每组砖重334kg。全炉肠组共重8350kg。拱砖顶部要砌5m3,硅藻土保温砖,重3250kg。炉顶总重11600kg。

　　轻型炉顶砖全部炉顶砖重(包括砌筑泥浆在内)4191.3kg外加5m3珍珠岩粉,重300kg。轻型炉顶砖顶部总重仅仅是大型拱顶砖重的38.7%。

　　2.炉顶应力分布状况对比

　　按横跨炉壳的横断面方向7块砖有8个砖缝,与炉壳相交的两条缝的宽度为30至6Omm。

　　其余6个砖缝为3至5mm。宽缝砌时用木楔夹住,然后用耐热混凝土灌死,混凝土凝固后取下木楔,窄缝用粘土泥浆填满。通电生产后砖受热膨胀的力全部加在拱脚梁上。生产过程中电路时断时通,7块砖所处位置不同,升降温必然不同步,因此,个别拱砖下滑现象无法避免。大约投产3个月左右就有个别电阻丝被下滑的砖截断无法再用。炉的总功率随着电阻丝组数的减少而下降,直到维持不了生产所需功率只得停炉小修。

　　轻型砖自身体积小,温差也小,砖内无大的内应力存在,自重又由吊挂件承担.炉的两侧不受横向力。因此,顶砖与拱脚梁之间无力的授受关系,为加强钢壳保温提供了前提条件,也解决了个别砖下滑所带来的危害。

　　3.节能情况对比

　　取三台相同功率又布置在同一场房内的混合炉作对比。这三台炉是1号炉位于场房西大门入lL处,3号炉位于铸造场房中间位置。1号与3号炉混合炉使用大型拱顶砖,4号混合炉位于场房过道入口处,使用轻型炉顶砖。测温是在1987年3月5日进行的,室外温度一8℃,室内温度一3℃。1号炉测温点8个,大面平均34.5℃,小面54℃,炉顶盖77.4℃。3号炉测量3个点(与1号炉对应点),温度与1号炉相同,剩下5个对应点未测。4号炉选取与1一号炉对应的8个点,大面平均温度30.75OC,小面40℃,炉顶盖430℃。3台炉外壳尺寸相同,内衬结构相同,仅仅是炉顶砌法不同,炉的位置不同,在测得1号炉与3号炉三个对应点温度相等之后,排除了位置对炉壳温度的影响。

　　原因有:

　　(1)炉顶两侧的砖与炉壳接触面积减少至原接触面积的25%左右。

　　(2)侧胀力消失之后,壳外的拱脚梁已属虚设,可以在铁壳与砖之间加深保温层。

　　(3)轻型砖的体积小,炉顶空间可以多加保温性能良好的珍珠岩粉。

　　4.使用寿命对比

　　靠前台轻型炉顶试验炉是功率为42kw的小型熔炼炉,是将固体铝锭加进炉内经熔融后拉成直径为10mm的铝杆,一般称之为“拉杆炉”。

　　为了作相同条件下的对比,在同一场房,同时安装两台功率相同,结构不同的炉子。1台使用轻型炉顶,另1台使用大型拱顶砖砌筑。1983年12月两炉同时启动生产,完成预定拉杆生产任务后同一天停炉。

　　1984年7月二次再启动时发现大型拱顶砖砌筑炉顶砖碎裂,局部脱落,无法再启动(一年后将其拆除)。轻型炉顶砖自筑炉至今仍在正常使用之中。由于生产任务需要,连续生产一段时间停炉,再启动再停产,目前该炉已启停过7次。

　　1987年3月18日对这台炉进行一次一体检查,炉顶砖完好无损,中心部位下沉呈圆弧状弯曲,下沉量约40~加mm,放铝锭的预热台砖破损较重,炉内保温层单薄,炉外临时加的硅酸铝纤维板有40~6omm不等。即使在zga7年内进行大修,其使用寿命已超过三年半,比西侧大型拱顶砖炉寿命延长10多倍。

　　存在的问题及今后展望

　　轻型炉顶熔铝电炉目前尚处于工业性试验阶段,靠前台生产炉是1986年11月26日投产。其优点:砌炉施工阶段不需要耗用大量木材制做炉内承重平衡,只需要用两根支撑一列砖的托板;砌一台大型拱顶砖炉顶一般要7名重体力技工,5~6名补助工,砌筑5~7天才能完成,而砌一台轻型炉顶砖炉顶只需2名瓦工带4名补助工,3天即可完成。

　　电解槽电解质处于强烈循环时,。由(10)、(11)式计算得。=40em/s,b,=4.6cm。由此可见,当电解槽电解质处在不同工作状态时,其速度是不相同的,电解质处在强烈循环时,其平均速度非常大。此时电解槽中两相混合流体就处在泡状流态。根据以上的动力学分析,镁电解槽较间、空间的气体、电解质混合物具有气液两相流体的特征。它提供了人们进一步研究电解质运动的基本论点。电解质中有离子存在时,混合物气泡浓度(空隙度)显著增加,这与氯气饱直径显著减小相符合,此时电解槽中较间空间的流体呈典型的泡状流态。而在纯电解质中,气泡直径很大,空隙度小,流体呈扰动湍流流态。这里值得提出的是有关电解质流动规律的定量关系还需进一步研究。