中频感应电炉熔炼过程中的节能问题

fandongkun · 发表于 2019-11-18 22:07:20

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铸造在国民经济发展中占有十分重要的地位，为机械产品提供铸件。但铸造又是个高投入、高消耗、高成本、低效益的行业。在铸造生产中，能源和材料的投入约占产值的55%~70%，因此，合理利用能源，节约能源，降低消耗是铸造行业一项重要任务。

熔炼是铸造生产过程中的重要工序。用于熔炼的能耗约占整个铸造生产能耗的50%。中频感应电炉熔炼具有优质、高效、灵活、稳定、环保和可控等优势，现已被广泛用于铸造生产。因此，铸造工作者应在中频感应电炉熔炼过程中的节能降耗方面多做工作。

1、提高中频感应电炉坩埚寿命

中频感应电炉坩埚是中频感应电炉设备系统中的重要组成部分。坩埚在熔炼过程中承受着高温作用和炉渣的化学侵蚀；承受着加料时炉料的冲击；尤其间断生产时，反复加热和停炉冷却时的急冷急热的变化等，严重时造成金属液穿炉而报废。目前反复经历急冷急热的坩埚寿命一般在70~80炉之间，主要报废的情况是炉壁开裂和炉底块状脱落，造成铁水钻出。提高中频感应电炉坩埚寿命不仅可以增加铸件产量，而且可以减轻工人的劳动强度，降低铸件生产的综合成本。想要获得较高炉龄，需要做好以下几点：

1）根据焙炼材质、生产纲领、炉子的容量来选定炉衬材料；
2）要选用性能好、有效成分纯度高、杂质少，合理粒度配比的耐火材料；
3）正确选用合理的筑炉工艺，强化筑炉过程控制，注重炉衬各部位的结合度、紧实度和均匀性；
4）严格烘炉烧结工作制度，烧结阶段温度要比平时出铁温度高50℃~80℃，保温2h~3h；控制加热速度，低温阶段900℃以前升温速度为1.2℃/min，这有利于炉衬材料中水和结晶水的析出，在900℃保温2h~3h后石英砂稳定产生相变，否则升温过快将导致石英砂急剧相变，从而降低炉龄；确保烘炉时间，使炉衬的水分缓慢排尽。确保新炉首炉要烧结好，以期获得合理的三层结构，即：烧结层、半烧结层和缓冲层的初始厚度大致各占三分之一；
5）做好各项用炉工艺，尽量避免缺陷的产生，做好中频感应电炉设备系统以及坩埚的维护和保养，延长炉衬的使用寿命。

2、中频感应电炉使用过程中的节能

众所周知，中频感应电炉是利用中频电源建立中频磁场，使坩埚内铁磁材料产生感应涡流发热，达到加热炉料熔化炉料之目的，中频感应电炉熔炼时，如果操作不当，会增加能耗，应在炉料准备、加料、熔炼、出炉等方面规范操作，科学管理，达到节能降耗，提高能源利用率。

2.1 炉料的准备

炉料的准备对节能降耗有很大作用。如果炉料中有4%的杂质，将会有4%的能量用来熔化这些杂质。为此，要尽可能对炉料进行喷砂处理；应根据坩埚的内径、高度来选择炉料的块度。太大或太小的炉料都会影响熔炼的效率和质量。一般炉料直径与坩埚直径之比为0.28~0.3，熔化钢时，如果采用启熔块，其直径应小于坩埚直径20mm~30mm，高度为坩埚高度的三分之一，质量为总容量的40%~50%；如果采用废钢（铁）屑作炉料，废钢（铁）屑应进行打包，大、长型炉料应切割。炉料入炉前应进行预热，去除水分、油污、挥发物及其他杂质，这样既保证熔炼操作人员的安全，又能节电，提高金属液质量。要掌握各种炉料的化学成分，进行批量计算，合理搭配炉料，确保熔炼的金属液符合要求。

2.2 加料

装料的密实程度直接关系到炉料的熔化速度，要求坩埚底部、中部、炉料的堆积密度越大越好。装料时应下紧上松，大小料搭配。小块或轻薄、屑炉料等不宜冷炉时加入，而应在有金属液时直接加入，以降低电耗。采用废钢增碳熔炼工艺时，先加入增碳剂（炉底、增碳剂分批加入），然后加回炉料再加废钢。如有剩余铁水时，要等到炉底增碳剂、回炉料等坩埚内炉料红热时方可加入。

大电炉应采用加料机和炉料预热装置，以减少装料时间，缩短熔化周期，提高生产效率。

2.3 熔化操作

要有合理的供电制度。通常开始通电时，功率达60%左右，待电流冲击停止后，应迅速将功率调节到最大值，加快熔化速度。合理的炉前操作技术，控制好后续的加入量。采用每次少加多次加入的加料方式，避免一次性冷炉加料过多，如果炉内金属液条件许可时，炉料可放在炉口进行预热。要做到勤观察、勤捣料、勤加料，防止炉料搭棚，炉料搭棚会使炉内金属液过多时间加热，温度过高，同时在处理搭棚时，强行捣料，撞击炉衬，会缩短坩埚寿命。

熔炼操作中，熔炼钢水或采用废钢增碳工艺熔化铁水，需进行炉前化学成分分析，此时熔炼操作中，需降低功率，采取保温或降低温度，以减少高温金属液对炉衬的侵蚀，待结果出来，调整成分合格后，快速升温达到出炉温度要求。电炉熔炼操作规程如下：

1）检查炉衬、炉口烧损无误后，先加入坩埚容量的1/3干净炉料方可启动中频电源；加料原则是小块、厚实料放入坩埚底部，有了熔池后再加入轻薄料和大块料，要求装料时坩埚中的金属炉料密度尽量最大。
2）通电4min~8min内供给40%~60%左右的功率（即800kW~1200kW）,后逐渐将功率增至最大值。
3）当铁水熔化出1/3以上后，陆续加入增碳剂，不允许一次性加入所有增碳剂，注意增碳剂需与炉料一起加入。
4）熔炼过程中要经常检查炉衬的烧损情况、中频电源柜上各种仪表、冷却水循环状况；炉膛里不准有炉料架空棚料现象，如有此现象，随时注意捣料，防止“搭桥”。
5）95%的炉料熔毕时，取样进行成分分析，并将其余5%的炉料加入炉内继续熔化；为防止铁水溢出，铁水液面与炉沿保持100mm的距离。
6）全部炉料熔毕后，降低功率至40%~60%，倾炉扒渣，测温，待铁水符合工艺要求后方可出铁水。
7）为保证下炉铁水熔化率，炉内应留300kg左右的铁水，并及时添加新炉料，继续通电熔炼。
8）如果不是连续生产，最后一炉铁水需出干净，不得剩余铁水；停炉后冷却水不能停，仍须循环6h方可停循环水泵。

2.4 控制金属液的出炉温度

在保证浇注质量的前提下，尽可能地降低钢（铁）液的过热温度，达到缩短熔化时间节电的目的。要在盛钢（铁）水包的表面及时放上覆盖剂，防止钢（铁）液表面与空气接触氧化吸气和降温过快。

2.5 延长连续熔炼时间

电能单耗与熔炼方式有关，合理安排生产，要尽可能安排集中连续熔炼，增加一次熔炼的炉次，延长每次连续熔炼时间，减少冷炉熔炼次数，进而达到节电的目的。

3、结束语

本文从提高中频感应电炉坩埚的寿命、中频感应电炉熔炼方面叙述了节能工作。但中频感应电炉熔炼的节能工作是一项系统工程，要从原材料、设备、工艺、管理等方面入手，综合运用相关技术方法，采取相应技术措施，达到技术节能和管理节能。

yinfl99 · 发表于 2022-11-7 08:25:04

这个帖子应该顶一下，各位看到的多讨论下，目前电炉应用已经是主流，大部分铸造厂都是电炉生产，但是电炉的能耗问题确实是成本控制的大项目，而关于电炉熔炼方面的研究不多。

老翻砂匠 · 发表于 2022-11-7 22:13:08

yinfl99 发表于 2022-11-7 08:25
+ u- L! V, A8 {- ]$ J这个帖子应该顶一下，各位看到的多讨论下，目前电炉应用已经是主流，大部分铸造厂都是电炉生产，但是电炉的 ...

好贴必须要顶！

这个帖子属于铸造板块的，然而却发在冶炼。轧钢板块，难怪以前没有阅读到，今天总算补读了~

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