箱式爐的技術改造

   摘要：應用新技術、新材料打破常規對標準型箱式電阻爐進行技術改造。本文闡述了應用輕質硅酸鋁纖維基不定型耐火材料預制爐襯現場成型的筑爐工藝，簡單省時，對爐底板進行了改造。增加了爐子的有效加熱面積，功率變化并不太，使加熱爐適用產品的特殊性，保證了產品的質量的穩定性，提高了加熱爐的性能，節能顯著，使噸鋼生產耗能有較大幅度下降，經濟效益可觀。改造老的傳統的熱處理設備也是節能降耗的重要途境之一。 

1  概述 

    我國熱處理行業是機械工業的耗能大戶，機械制造廠熱處理用電比重占全廠的25～30％，全國熱處理行業有熱處理爐約12萬臺，其中50％以上用電，每年耗電約為100億KWh。我國熱處理平均單位耗能達700KWh/t，比西方發達國家的平均耗能高出一倍多。 

2  問題的提出 

例如：割草機主要件之一的護刃器梁是一扁鋼制作而成，全長2670mm，需要進行調質，它是一長桿件，經井式爐的加熱淬火，而回火采用75KW標準箱式爐，而該爐的有效加熱長度為1800mm。在裝爐時將其件采用交叉對角裝爐，這也只是免強關上爐門，但還是使爐后墻時常要進行維修，更主要的是生產效率低，平均單位耗能高。為此提出改造箱式爐，加長該爐的有效加熱長度，并做到盡可能不再增大裝機容量，以提高該爐的適用性。 

3  技術改造方案 

    1)使有效加熱長度1800mm，改為2200mm，需在爐后側加長400 mm。 

    2)由于我廠熱處理沒有太大的件，采用標準型爐，其高度沒有發揮作用，能否降低高度，而爐子的總功率盡可能變化不要太大。 

    3)爐襯采用輕質硅酸鋁纖維基不定型耐火材料預制構件，爐前成形施工的筑爐工藝。 

    4)由于改變了爐體形狀與結構，為此重新布置加熱元件。 

    5)改變現有爐底板結構形狀。 

    6)控溫點仍為一點，即一個加熱區，但測溫點位置有所變動。 

4  實施步驟與分析 

    1)首先進行核算，如果在原爐的結構上后側直接加長400mm其它不變的話，總功率至少要增加到90KW～95KW，這樣熱處理能耗不但沒降下來反而增加了，此方案不可取。考慮把加熱室高度降低。加熱元件的分布由原來兩側墻的8排改為6排，高度可降低160mm，爐頂拱形由原來的R1150mm改為R800mm，加熱容積由原來的1.71m3改為1.72m3，雖然容積變化，因加長爐體，爐底加熱面積增加了0.44m2為保障爐溫均勻性，適當增加了功率，尤以爐底功率應增加才能改善箱式電阻爐均溫熱工性能。 

加長了加熱室，并將高度降低以確保熱處理工藝施工。若按常規布置，特別是爐底難度較大，大功率設備布電平衡問題也是較重要的問題，通過計算調整電熱元件為爐底三組，共9排，即14KW×3=42KW，爐兩側為三組，每側6排，即13KW×2＋6.5KW×2=26KW＋13KW=39KW，接電為雙星接法如圖1。這樣爐子的結構也隨之改變了，確定結構如圖2。

    2)根據井式爐技術改造的經驗，采用輕質硅酸鋁纖維基不定形耐火材料預制構件，現場成形筑爐工藝提高筑爐氣密性，確保爐溫的均勻、節能。可以不用耐火磚的標準尺寸，在砌筑時更改某個尺寸受到磚形的限制，而不定形硅酸鋁纖維就可以任意設定各個尺寸，非常有利技術改造。改造此爐加熱室高度降低了160mm，爐頂改為．R800mm，不受任何限制。 通過使用證實，以輕質硅酸鋁纖維基不定形耐火材料有上述優點，更主要的有如下特點： 

    ①由于硅酸鋁纖維導熱系數小，故有良好的絕熱保溫性能，達到環保、節能的良好效果。 

    ②升溫速度快，溫度控制精確、均勻、平穩，熱效率高，可確保產品質量的技術參數。 

    ③筑爐易于操作，周期短，只要把預制構件按各部位擺放到位即可。此臺箱式爐只用了4天就把爐子改造安裝完畢了，烘爐用了5天，總計不到10天。如果用磚砌筑至少需要10天以上，加上烘爐5～7天，總計要超過半個月，對生產用爐顯然是不允許的，而采用新的材料與筑爐工藝對生產影響不太。 

    ④長的使用壽命，無故障運行期長。適用型廣，我廠改造的井式爐與箱式爐已先后運行了5年與3年仍在正常使用，在這期間沒有進行過任何維修。 

    3)以往箱式爐在裝工件時無論怎樣小心注意都很難避免不碰上兩側下面兩排爐絲，一次碰上一般就會把托絲磚碰壞一塊或幾塊，甚至遇到難裝的工件裝一爐就碰壞幾處，如來不及維修或采以一些臨時措施來維持生產，但也經常難免出現上下爐絲短路造成停產維修，這樣帶來很大不便與造成一定的經濟損失，為此，在此次技術改造時特意將爐底板兩側與后側加高了150mm的邊沿，而且兩側加高的沿上有Φ90mm的10個均布的孔，以保證兩側下面的電熱元件的熱量充分地散發出來，這樣即完成保護爐子下兩排爐絲與托絲磚又不失電熱元件的應有作用。經改造的爐子已運行了3年多，證實此舉減少了爐子維修頻次，徹底解決了因裝工件造成碰壞下側托板磚與爐絲問題，又提高了爐子的完整性與工藝性能。 

5  使用效果小結 

    1)通過多年的使用與測試，改造后的箱式爐總功率為81KW 

    2)升溫快，保溫性能好，在烘爐狀態達到950℃一小時測爐兩側墻爐殼溫度是47℃，低于我國規定的50℃。 

    3)、生產實際測試：本廠產品，A座位支板；增加20件，生產率提高50％；B彈簧，增加40件，生產率提高90％；C護刀器梁增加10～12件，生產率提高60％多。 

    4)、改造了爐底板結構，三年多沒有進行過爐襯維修，提高了生產效率，節約維修費用，增加顯著的經濟效益。 

    5)、采用硅酸鋁纖維基預制件與新工藝，提高了工效，提高了加熱爐熱效率，提高了爐溫均勻性，提高了熱處理工件的質量。 

    6)、采用新材料、新工藝改造箱式爐節能降耗顯著，節電率在30％以上。 

    7)、以上述提到的兩種典型工件計算單位耗能： 

    A護刃器梁改造：1840.2KWh/t,改造后：1362.8KWh/t，下降了477.4KWh/t； 

    B座位支板：改造前：806.5KWh/t，改造后：526.2KWh/t，下降了280.3KWh/t，平均單位耗能為1323KWh/t，改造后944.5KWh/t，下降了378.9KWh/t。可見效果是明顯的。 

    綜上所述：應用新材料、新技術、新工藝改造老的傳統的熱處理設備也是一種提高工效，節能降耗，增加經濟效益的重要途徑。