氮气氛推板窑是高温合金材料无氧烧结的关键设备,但传统窑炉存在诸多问题:炉衬寿命仅7~8个月,大修周期长达2~3个月,维修成本高达70多万元;保温性能差,热损耗达10%~20%;输电线路长,产品电耗高达10,500~12,000 kW·h/t;推板停机事故率高达30%~40%。这些问题导致产能仅为0.6~0.7 t/d,仅达设计产能的60%~70%,产品成本居高不下,市场竞争力减弱。为解决这些问题,公司投入资金进行技术改造,具体措施如下:
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1.降低大修工期、费用及热损耗
1.1 原复合型炉衬的缺陷
原窑炉采用复合型炉衬,由硅酸铝纤维板和硅藻土板等材料构成,需使用耐火水泥粘结,施工复杂且周期长。此外,粘结材料含水,导致烘炉时间长达一个月,大修一次需2~3个月,严重影响生产效率。
1.2 改用模块化轻质纤维炉衬
改造后,采用轻质Al₂O₃/AlSiO₃全纤维模块化炉衬,具有质量轻、安装便捷的特点。施工无需粘结,仅需裁剪拼接,大修周期从30天缩短至10天,且因无需烘炉去水,烘炉时间缩短至一周,节省大量电耗,大修工期缩短约70%,显著提升生产效率。
1.3 采用节能型全纤维炉衬
原炉衬采用部分Al₂O₃和硅藻土的复合结构,保温性能差,散热大。改造后,采用全纤维炉衬,隔热性能显著提升,窑炉外表温度仅比环境温度高5~15℃,较改造前降低10~20℃,大幅减少热损耗。尽管全纤维炉衬成本略高,但从节电和施工效率来看,综合效益更高。
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2.延长窑炉寿命,减少炉衬腐蚀
2.1 原分段均布充气方式的缺陷
原窑炉采用分段均布充气方式,各段均设充气口和排气口。由于窑炉温度分布不均,气流方向复杂,导致有害气体在窑内弥漫,腐蚀炉衬,缩短使用寿命。原窑炉每运行8个月需大修一次,费用高达40万元。
2.2 改用集中倒灌充气方式
改造后,采用集中倒灌充气方式,在窑尾出料口设大口径充气口,封闭其他充气口。充气流从窑尾向窑头单向推进,防止腐蚀性烟气向窑中和窑尾弥漫,有效延长窑炉寿命。同时,倒灌充气利用物料余热加热冷氮气,实现余热回收,提高加热效率,减少冷却段循环水用量,缩短出炉时间,进一步提升生产效率。
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3.降低电耗
3.1 改进加热元件连接方式
原加热元件采用串联方式,功率低,最高温度难以突破1400℃,无法满足更高工艺温度需求。改造后,将加热元件改为并联方式,功率提升4.5倍,最高工艺温度可达1550℃,彻底解决升温能力不足的问题。
3.2 缩短输电线路距离
原窑炉输电线路长达150米,电耗高,电缆发烫,控制柜温度过高需强制冷却,噪声大。改造后,将变压器移至窑炉加热区附近,输电线路缩短至1米,供电线路损耗降低75%,控制柜温度恢复正常,显著降低能耗和噪声。
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4.提高产能
4.1 采用一体化料筒推板
原窑炉推板与料筒为分体设计,受力面积小,易因窑底不平导致堵料停机。改造后,采用一体化料筒推板,受力面积扩大10倍,有效避免堵料停机故障,提高生产效率。同时,将料筒由圆筒改为方筒,装料量增加27%,产能提升至原来的1.27倍。
4.2 提高工艺温度和推进速度
根据冶金工艺原理,适当提高烧结温度可加速物料还原和烧结。改造后,将烧结区温度提高100~200℃,并加快推进速度,缩短生产周期,产能提升10%~20%。
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改造效果
技术改造后,单窑大修周期缩短2个月,大修费用从70万元降至40万元,使用寿命延长至14~15个月,吨产品电耗降低50%,日产能从0.7~0.8 t提升至1.5~1.6 t,单台窑炉当年增收超过300万元。