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连续精炼炉操作维护手册 主讲人：杨惠兄 2014年7月24日,大 纲,一、设备概述二、设备组成三、工艺说明四、正常操作参数五、正常操作维护六、开车及停车操作七、安全要求,一、设备概述,连续精炼炉(CRF)用于浇铸之前金属的净化处理，以最大程度减少金属铸件中的夹杂量。为了达到这一目的，连续精炼炉被设计为卧式沉降器，杂质(主要是金属间化合物和含铁颗粒)沉降到炉底。连续精炼炉还可以对金属和电解质进行良好的分离。由于来自电解车间的金属受到电解质的污染，因此有必要设置一个沉降器来最大地减少浇铸过程的含盐量。,连续精炼炉分为六个部分，也称为“室”。第一室只有熔融电解质，而其它室含有熔融电解质(底层)和镁(顶层)。电解质位于炉底；因为各室之间的隔墙不是一直连到炉底，所以电解质可以从一室自由地进入另一室。镁液从金属送抬包车或感应炉进入精炼炉的第二室，并通过隔墙上的开孔(挡板)流入第六室，也就是最后一室。最后，从第六室将镁液泵到浇铸机。每台炉子内装10吨电解质和35吨熔融镁，精炼能力为8-10t/h。即使金属镁液受到电解质和密闭良好的炉盖的充分保护，仍需在第六室(浇铸室)引入保护气体，确保浇铸前良好的金属质量。,每台连续精炼炉由六(6)对交流电极连接到六(6)个有载交流加热干式变压器，以提供热量并将金属和电解质保持在熔融状态。交流加热变压器产生的交流电经由母线系统和两个用钼/不锈钢/铝制作的交流电极流过电解质。为冷却交流电极的外部(避免过热及电解质通过耐火材料和炉壳泄露)，在每个电极的外部进行吹风(在炉壳外部)。铸造工序共有24台连续精炼炉交流加热变压器。,二、设备组成,1.连续精炼炉炉壳 2.六（6）个炉盖，包括安装在精炼炉上的不同设备和仪表的接口适配器3.耐火材料，包括五（5）面隔墙4.十二（12）个交流电极5.十二（12）台交流电极空气冷却器6.三十（30）个热电偶7.电气隔离块,1.连续精炼炉炉壳,炉壳外部尺寸为3576（宽）7926（长）3127（高），由不同钢材料和不锈钢制成。炉壳每侧均开有三（3）个交流电极孔，总计十二个（12）交流电极孔炉壳一个长边面开有六(6)个热电偶。,连续精炼炉底部有四（4）个开口，这些开口是开车（预热和前期运行）过程中抽真空吸出液体（耐火材料和火泥中的水分）的连接点，抽真空连接点开口如下图所示。,2.六（6）炉盖,连续精炼炉有六（6）个单独炉盖，炉盖上配有精炼炉上安装的不同设备和仪表的接口适配器。炉盖由耐高温碳钢、不锈钢和耐火材料制作。,3.耐火材料,耐火材料的选型应可承受连续精炼炉的高温腐蚀性环境。耐火材料包括硅铝耐火材料（耐火砖、火泥、可浇铸耐火材料和绝热材料）、熔铸氧化铝耐火砖、粘土砖等。,4.交流电极,交流加热电极（每台连续精炼炉十二（12）个电极）设计用于利用电解质的电阻产生热量并维持连续精炼炉的温度。交流电极由钼、不锈钢、钛和铝加工而成。,电极在精炼炉内的分布情况如下：,#1炉室：三个（3）电极，全部位于精炼炉侧。#2炉室：无。#3炉室：两个（2）电极，每侧墙一（1）个。#4炉室：两个（2）电极，每侧墙一（1）个。#5炉室：两个（2）电极，每侧墙一（1）个。#6炉室：三个（3）电极，全部位于精炼炉侧。,5.交流电极空气冷却器,当电极温度显示较高时，就手动启动电极周围的空气冷却器（连接至工厂干燥空气系统）。空气冷却管由不锈钢制成。,6.热电偶,每台连续精炼炉总计有三十（30）个热电偶，用于监视设备的不同温度点。连续精炼炉炉室内有六（6）个热电偶（每个炉室一个）。热电偶用于测量各个炉室内的熔体温度，并用以控制交流变压器的热量供应，维持连续精炼炉的温度。下图显示了热电偶在连续精炼炉内的位置。,耐火材料中有十二（12）个热电偶，位于交流电极上方，每个电极上方有一个热电偶，这些热电偶用于保证交流电极周围的耐火材料不会过热而造成电解质/熔融金属的泄漏。当温度过高时，监控系统操作人员会收到报警信号。最后十二（12）个热电偶位于交流电极内部，每个电极有一个热电偶，由于空气冷却夹套不是始终处于开启状态，因此，必须配备电极热电偶。一旦测出电极处于高温状态，空气冷却夹套就会开启。这是防止电极周围耐火材料过热的第一步。,7.电气隔离块,为了将连续精炼炉与地面电气隔离，在精炼炉支撑与炉壳之间布置了电气隔离块。隔离块材料为电气级的玻璃纤维增强聚酯板。,三、工艺说明,CRF,即连续精炼炉，用以提纯金属，从而最大程度低降低金属铸锭中的杂质含量，为了实现这个目的，连续精炼炉被设计成一个水平沉降槽，杂质（主要是金属化合物和铁粒子）在精炼炉中将沉降至炉底。连续精炼炉还可将金属与电解质（盐类）很好的分离，由于来自电解车间的金属被电解质污染，为了最大程度的减少铸锭中盐类物质的数量，必须配备此沉降槽。,3.1 设备功能,连续精炼炉有六个隔间，称为“炉室”。第一个炉室仅含有熔融盐类物质，而其他的炉室内则含有熔融金属和熔融盐类物质。进料从第二个炉室的顶部引入，从第六个炉室排出。,#2、#3、#4、#5、#6炉室的隔墙上有金属孔，使得熔融金属可从一个炉室流到另一个炉室，熔融盐通过隔离墙下方开放式拱门在各个炉室间流动。,3.2 工艺设计参数,为了获得良好的沉降效果，连续精炼炉对两个分离的液相进行操作。底层也想为熔融盐，其进料浓度与电解槽内的电解质浓度相同。上层液相为熔融金属镁（或熔融合金）。连续精炼炉设计为6个带有挡板的沉降室，这使得金属可以从一个炉室流向其他的炉室。精炼炉底部连通，使得熔融盐可在整个精炼炉中流动。这也有利于保持连续精炼炉的液位，盐类组成及便于对精炼炉执行抓泥操作，连续精炼炉系统中的金属镁层相对较薄，这是为了尽量减少杂质的沉降时间，从而防止铸锭金属被污染。,3.3 金属流,熔融金属在第二个炉室注入连续精炼炉，通过抬包车或者来自感应炉，熔融金属穿过金属孔，流到第六个即最后一个炉室，金属停留时间由金属液面和铸锭速度的函数关系决定，大约为两个小时，第一个炉室是操作人员可利用该盐类炉室清洗工具、预热设备以及便于清楚污泥操作，第二个炉室与第六个炉室间的平均温差约为5。该温差有两个作用：沉淀含铁粒子和尽量较少对流以改善氧化物杂质的沉降。尽管电解质及炉盖的良好密封性已经为熔融金属提供了充分保护，还是在第六个炉室中引入保护气体，以保证铸锭前良好的金属质量，各种合金的保护气体流速和温度设定值在下面章节提供，无论铸锭速度如何，每小时都从铸锭站进行取样进行化学分析，因此约每生产4/5个托盘的镁锭就记性一次化学分析。,3.4 沉淀物去除,污泥在精炼炉底部沉积，为解决这个问题，生产合金产品时将一周清洗两次精炼炉，生产纯镁产品时则一周清理一次精炼炉。由于精炼炉为间歇进料，连续出料设计，因此其设计可接受大幅度金属液位和流量变化，抓泥操作将清除精炼炉中的电解质，进而减少盐层厚度。为此，需要在抓泥前后测量熔融盐液面的高度，使熔融盐层维持在合理的液位水平，对熔融盐液面高度的监控可减少最终产品受氯化物污染。,3.5 电力输入,如前所述，连续精炼炉是通过交流电极加热的，各电极均以成对方式工作，1、3、4、5、6炉室都配有电极，3、4、5炉室中各配有一对电极，有三对电极在精炼炉长边方向形成回路，将1炉室和6炉室连在一起。各电极对与一台75KW变压器连接，整个精炼炉正常运行所需电力约为170KW。,四、正常操作参数,4.1电解质液位 为测量电解质液位，需将一根干净的金属棒插入精炼炉的底部，停留15到20秒，然后快速取出金属棒，将其放置在精炼炉的顶部。金属棒和电解质接触过的一段外观和与熔融金属接触的一段外观会不同。可以用尺丈量金属棒和电解质接触过的这一段长度。丈量读数精确到0.5。从炉底到电解质液面的设定值为80。液面高度应维持在77到84之间。,4.2金属液位 金属液面的高度应保持在距离炉盖顶部12860之间的距离范围内。,4.3 温度设定值,炉室铸锭温度设定值（）1 7123 6904-5 6856 685（670-705）可于685开始铸锭。,4.4 保护气体目前，博寿公司提出保护气体方案：干燥空气+R134aCO2(备用)，具体用量及配比，博寿公司目前还未提供。,五、正常操作维护,5.1 金属孔疏通（氩气发泡）当连续精炼炉（金属孔）挡板容易被“夹片金属”堵塞，“夹片金属”由覆盖MgO薄膜的金属镁滴组成，它比电解质轻，但却比金属重，因此，易在金属-电解质界面即挡板处聚积。当两（2）个炉室间存在液位差时，即可看见被堵塞的挡板。同样，为了解连续精炼炉内“夹片金属”的数量，需要提取芯样。为解决金属孔堵塞问题，采用了穿过金属进行氩气发泡的方法。将预热后的喷枪插到各个炉室内，使氩气才拱门高度的熔体内发泡，并维持约十分钟，在精炼炉内喷枪气泡喷射的高度离炉顶不可低于两米，否则，将扰动炉底的污泥层，氩气发泡完成后，喷枪可在精炼炉的第一个炉室内清洗。,5.2 电极和工具清理（干燥空气发泡）,本操作是在电解质炉室（1#炉室）内完成，目的是加快清洗抓斗和泵等高温设备，考虑到需清洗部位的高度，通常需要采用清洗工具（不可直接浸入电解质中）。进行此项操作，仅可使用干燥空气（喷枪直接与干燥空气系统连接），从而保证不会有水份与熔融盐或金属接触。所使用的喷枪必须配备孔板，使压力将至不高于200Kpa的水平。,具体操作步骤：,1.使用常压燃烧器预热喷枪；2.微开空气阀，然后将喷枪缓慢插入电解质中，待喷枪浸入电解质中，即可将空气流速调至所需流速；3.移动喷枪，使气泡集中在需清洗的设备部位上；4.使用同一喷枪清理#1炉室内的电极，为此，将喷枪在电极下方从一侧移至另一侧。5.将干燥空气流量将至喷枪进入电解质时的水平，然后，将喷枪从熔体中取出。,5.3 抓泥,铸锭电炉需要定期清除污泥，以保持工作效率，抓泥的目的有两个：第一个目的是恢复电阻加热能力，因为淤泥聚集会导致电阻损失，从而引起加热能力降低，由于淤泥中的固体和液体比纯电解质更容易导电，会使电阻降低，根据欧姆定律（U=R*I），在电压恒定情况下，电阻下降电流就会增加，造成电极通过更多的电流而过热，电极局部过热会引起变压器跳闸，因此，安装了热电偶监控电极温度，当温度低于204或高于450时，监控系统会发出警报，连续精炼炉内电解质的电阻应高于9mohm/厘米。,第二个目的是保证各个炉室内具有相同的液面，使电解质可正常从一个炉室流到另一个炉室，通过清除隔墙下的拱门，可使电介质自由流动。机械抓斗安装在起重机的伸缩臂上，这项操作需要相关人员高度关注。,纯镁生产的抓泥操作,下表为抓泥操作时的温度调整设定值，间隔时间为调整到该温度值后至开始抓泥操作前需停留的时间。,生产纯镁时，连续精炼炉预计抓泥所需停工时间为1.75小时，抓泥操作由以下步骤组成：1.镁锭生产线停止作业（注意抓泥工作表上的时间。）2.将预热后的抓斗浸入1#炉室至少十分钟以完全预热，并对炉室1进行抓泥操作（两次）3.对#6炉室进行抓泥操作（两次）4.对#5炉室进行抓泥操作（三次）5.对#4炉室进行抓泥操作（三次）6.对#3炉室进行抓泥操作（三次）7.对#2炉室进行抓泥操作（两次）8.将精炼炉复位并重启铸锭线。对于纯镁生产，两炉室间的抓泥时间间隔约为13分钟。,5.4 连续精炼炉的金属出料,在精炼炉重建或因铸锭设备长时间计划停车时需将精炼炉中的金属出料，转运金属采用抬包车，在CRF中仍有足够的空间时，可利用抬包车将金属直接送至其他CRF，或者也可以将其转移到感应炉内，不管采用哪种方式，都需要采取以下步骤：1.将出料管放在第一个炉室上方5厘米处预热约5分钟。2.用虹吸管吸出电解质直至管子变红。3.将出料管移至第二个炉室并开始出料。注意不要超过抬包车的装载量。,5.5 完全排空精炼炉,检查耐火材料、换衬或更换电极时，可排空连续精炼炉，执行这项操作的步骤如下：1.确认熔盐炉有足够的空间接收需转移的电解质，其他连续精炼炉有足够的空间接收熔融金属。2.增加待清空连续精炼炉所有炉室的温度，1炉室升至800，其他炉室升至730。3.预热物料转移所需设备（出料管和泵），以及精炼炉最后抓泥所需托盘。,4.降低液面高度至离炉顶125厘米处。5.当热电偶仍处於浸没状态是，对1、2和3炉室进行抓泥操作。6.利用金属排空泵抽出剩余的金属和电解质。7.抓出剩余的电解质和污泥。8.隔离安全区。9.打开所有炉盖，使连续精炼炉冷却。可使用风机加速冷却。,六、开车及停车操作,6.1 开车前检查清单和开车顺序。6.1.1 彻底检查耐火材料。6.1.2 确认所需公辅设施的状况及其可操作性（保护气体和空气接口）。6.1.3 确认没有仪表处于警报状态，且目前的显示值为正常值。6.1.4 确认已安装所有的炉盖，并检查其气密性。,6.1.5 开始向连续精炼炉中注入电解质。在浸湿电极前，电解质的注入速度应较快。当浸湿电极后，应降低电解质注入速度，以保证所有操作的安全性。由于所有开口均处于电极高度附近，因此，电极高度一下发生泄漏的可能性较小。6.1.6 当达到操作液面，且所有仪表和外观检验表明系统处于良好状况时，开启保护气阀门。6.1.7 开始向连续精炼炉中注入金属。,6.2 正常停车程序,6.2.1 按照精炼镁液批准的最低液面高度降低金属液面（从炉盖顶部到液面125128）。6.2.2 将#1炉室的温度升至800，其他炉室升至730。6.2.3 对#1、#2和#3炉室执行抓泥操作，尽量减少堵塞输送泵的风险。6.2.4 转移金属液至具有相同类型的连续精炼炉，如果没有可用精炼炉，金属液可暂时运送至感应炉。6.2.5 关闭保护气阀门。,6.2.6 提取剩余的金属和电解质，并利用抬包车运送至熔盐炉。当液面接近电极时，关闭变压器电源。当液面高于电极但低于热电偶时，精炼炉必须置于手动操作模式。6.2.7 使用预热过的电解质/金属泵将剩余电解质浇铸到托盘中。6.2.8 拆除所有炉盖，抓出连续精炼炉中残留的电解质和污泥。6.2.9 将该区域隔离，并安装风机加速耐火材料冷却。,6.3 紧急停车程序,连续精炼炉应设置用于紧急停车的紧急停车键，如不存在严重的泄漏而需要停车时，确认炉子的所有开口都已封闭，以减少热损耗。然后将电炉置于就地控制模式，以保证重启时不会造成变压器跳闸。如果变压器长时间下线，则必须在炉内物料凝固前清空精炼炉，如铸锭机仍然在线，最好将金属铸锭。如铸锭机也已下线，可将熔融金属浇铸到托盘，#6炉室内的熔融金属最低温度限定在670。密封良好的精炼炉在没有热量输入的情况下，温度损耗大约为每小时5。为了将金属浇铸到预热后的托盘，熔融金属将从#2炉室泵送。如果出现电力中断，应使用气动泵代替。精炼炉中应留有2560的电解质，因为开车时剩余的电解质不会干扰电极，并且允许在无需抓泥操作的情况下清空电炉。,七、安全要求,7.1 总体要求 所有进入铸锭车间的人员需要进行安全和 应急培训，当操作或维护连续精炼炉时，操作人员必须：穿着所需的安全服，并佩戴眼保护装置在指定区域使用听力或呼吸保护装置遵守休息安排，防止中暑（夏天）遵守工厂安全规章制度。,7.2 连续精炼炉相关危险,连续精炼炉是金属镁和盐类物质的电炉，装有高温熔融金属，有可能释放出含氯化氢的酸性气体。此外，由于精炼炉嵌在铸锭车间的夹层中，因此存在绊倒的危险。,脚部-安全靴,手部-熔融金属/电解质处理操作手套,7.3 安全装备要求,需要特定个人防护装备的主要操作活动是熔融金属/电解质处理。下面是所需的防护设备：头、眼睛和脸部-安全帽、防护眼镜和护目面罩。,身体：a)存在熔融金属/电解质操作时使用的防火服；b)电解质泄漏处理时使用的Kevlar外套和镀铝头套。,谢谢大家！,
