延长保温炉硅碳棒使用寿命的方法

引言

固定式静置保温炉用于铝液熔炼后转入供给铸造，铝液在其中存放约2～3h ，浇铸前及后期需对静置炉内铝液进行快速加热，我司用静置保温炉采用电加热方式，分 3 区共 27 根硅碳棒进行加热。静置保温炉内铝液有除气、扒渣作业，作业时铝液飞溅至硅碳棒上，造成硅碳棒损坏；炉内壁附着的铝使得硅碳棒接地短路烧毁。硅碳棒只能使用 20～30d ，每天需要 4 人花费 1h 更换硅碳棒才能满足生产，劳动强度大，成本高。通过实验分析论证，从静置炉硅碳棒的选材、安装、炉内作业的操作要点进行规范，使硅碳棒使用寿命提高到55 天以上。

1 保温炉硅碳棒使用现状

对2020 年保温炉硅碳棒实际使用更换情况进行统计，如下表：

表 1 可以看出，保温炉硅碳棒平均使用寿命为 44 天，与设计寿命 60 天相比仍有很大差距。

2​硅碳棒损坏原因

（1）部分硅碳棒质量不达标，制作粗糙，加热时局部发亮烧断[2]。

（2）附着在硅碳棒上的铝液造成硅碳棒阻值改变，启动电流时损坏硅碳棒。保温炉内除气作业时用一根除气管连接除气气体，使用球阀控制保温炉精炼使用的气体流量，开度大时气体流量大导致铝液气泡高度过高，铝液翻滚飞溅附着到硅碳棒上；除气作业结束除气管从铝液中移到铝液表面，除气管管口朝上时将铝液向上吹，铝液飞溅附着到硅碳棒上。附着在硅碳棒上的铝液造成硅碳棒阻值改变，损坏硅碳棒 [1]。

（3）硅碳棒分组不当，同一组内3 根硅碳棒阻值偏差大，负荷分配不平衡，易损坏硅碳棒。一组中3 根硅碳棒工况不一致，硅碳棒使用时间长，硅碳棒老化，阻值发生变化，补充新的硅碳棒后和老化硅碳棒重新成为一组，阻值偏差大缩短硅碳棒寿命。

（4）一组硅碳棒（3 根）长期使用2 根，电流不平衡，缩短硅碳棒使用寿命。

（5）接地短路烧断硅碳棒。硅碳棒支撑座处有铝屑，硅碳棒与静置炉发生接地短路，烧毁硅碳棒 [3]。

（6）安装座发生变形，安装座中心不在一条线上。硅碳棒安装时不能置于安装座孔正中间，硅碳棒接触到砖口处铝屑。保温炉内壁附着铝，在安装孔处凸起，硅碳棒安装后接触到凸起的铝，造成接地短路，烧断硅碳棒 [4]。

（7）硅碳棒安装时连接导线松动，加热时接触不良造成打弧现象烧毁硅碳棒 [5]。

3​解决措施

（1）安装前检查硅碳棒，硅碳棒表面

（2）在除气气体管道球阀后加装一个减压阀，根据除气气泡高度，在前端球阀全开的情况下，对减压阀进行调整，调到合适气泡高度（约 20cm， ），锁住减压阀。除气作业结束移出除气管时管口必须朝下，对操作人员进行培训。

（3）硅碳棒规范安装。以下为硅碳棒安装要求：

1、将损坏的硅碳棒拆除；2、将硅碳棒安装座内干毡、铝屑等杂物清理干净；3、将安装座砖口周围凸起的铝清理干净，确保砖口处无凸起的铝屑；4、3人配合将新硅碳棒穿入安装座内，一人将硅碳棒冷端抬起使硅碳棒冷端处于安装座中间位置，另一人用干毡将冷端下方填实，确保硅碳棒放下时仍处于安装座中间位置，硅碳棒的另一端进行同样的操作，两端垫实，确保硅碳棒不与安装座砖口接触，再将安装座封严实，防止热量流失。5、用万用表检测硅碳棒与炉子绝缘情况，硅碳棒与炉体需绝缘；6、安装电源软导线，导线连接需紧固，不得有松动情况。

（4）工况相近的硅碳棒放在一组，缩小阻值偏差。一组硅碳棒中只有 2 根工作时需尽快补上1 根，3 根硅碳棒同时工作。

（5）更换变形安装座。​ 轻微变形安装座在安装硅碳棒时使用绝缘块支撑，使硅碳棒不接触内壁砖口；变形严重安装座计划在炉子中修时进行更换。

4​效果

9 月 15 日、16 日更换安装的硅碳棒使用至 11 月 17 日已全部更换，平均寿命为56 天。下表为采取措施后的硅碳棒寿命：

表2 可以看出，采取措施后的硅碳棒寿命为56 天，已接近设计寿命60 天。

结​束语

通过对静置保温炉更换的硅碳棒按照“清理安装孔铝屑等杂物后安装”使用绝缘块支撑进行安装，且除气管道上加装稳压阀确保除气气体流量压力稳定，监督精炼过程操作，对操作人员培训学习并监督执行除气作业结束移出除气管时管口必须朝下等措施执行后，硅碳棒实际使用寿命已接近设计寿命 60 天，寿命得到延长，同时降低了生产成本，减少了人工损失，大大降低作业人员劳动强度。

参考文献：

[1] 刘忠波， 王征， 张建宇 ， 等 . 延长碳化硅硅碳棒使用寿命的方法 [J].世界有色金属 ，2021（4）：146-148.

[2] 张路宁 ， 许克超 ， 刘东义 . 硅碳棒在铝液保温炉上的应用 [J]. 冶金能源 ，2006，25（2）：38-40

[3] 硅 碳 棒 使 用 中 应 注 意 的 几 个 问 题 [J]. 轻 合 金 加 工 技术 ，1994，22（12）：38-38

[4] 哈尔滨松江电炉厂有限责任公司. 带有硅碳棒加热元件的倾动式熔炼保温炉 ：CN201020665864.2[P]. 2011-06-29.

[5] 张增安. 硅碳棒与电气炉窑[C]. 电子信息产业工业炉窑技术论文集.2006：67-70.