基本介紹
設備介紹,工作原理,直接加熱型,間接加熱型,功率計算,安全操作,裝爐,扒爐,鏟爐,修爐,傳送乏料,修理維護,爐體修理,加熱元件修理,故障檢修,不升溫,升溫慢,溫度異常,
設備介紹
自從發現電流的熱效應(即楞茨-焦耳定律)以後，電熱法首先用於家用電器，後來又用於實驗室小電爐。隨著鎳鉻合金的發明，到20世紀20年代，電阻爐已在工業上得到廣泛套用。工業上用的電阻爐一般由電熱元件、砌體、金屬殼體、爐門、爐用機械和電氣控制系統等組成。加熱功率從不足一千瓦到數千千瓦。工作溫度在 650℃以下的為低溫爐；650～1000℃為中溫爐;1000℃以上為高溫爐。在高溫和中溫爐內主要以輻射方式加熱。在低溫爐內則以對流傳熱方式加熱，電熱元件裝在風道內，通過風機強迫爐內氣體循環流動，以加強對流傳熱。電阻爐有室式、井式、台車式、推桿式、步進式、馬弗式和隧道式等類型。可控氣氛爐、真空爐、流動粒子爐等也都是電阻爐。
箱式電阻爐
箱式電阻爐電熱元件具有很高的耐熱性和高溫強度，很低的電阻溫度係數和良好的化學穩定性。常用的材料有金屬和非金屬兩大類。金屬電熱元件材料有鎳鉻合金、鉻鋁合金、鎢、鉬、鉭等，一般製成螺旋線、波形線、波形帶和波形板。非金屬電熱元件材料有碳化矽、二矽化鉬、石墨和碳等，一般製成棒、管、板、帶等形狀。電熱元件的分布和線路接法，依爐子功率大小和爐溫要求而定。
電阻爐與火焰爐相比，具有結構簡單、爐溫均勻、便於控制、加熱質量好、無煙塵、無噪聲等優點，但使用費較高。
工作原理
電阻爐是以電流通過導體所產生的焦耳熱為熱源的電爐。
電阻爐以電為熱源，通過電熱元件將電能轉化為熱能，在爐內對金屬進行加熱。電阻爐和火焰比，熱效率高，可達50－80℅，熱工制度容易控制，勞動條件好，爐體壽命長，適用於要求較嚴的工件的加熱，但耗電費用高。
按電熱產生方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。
直接加熱型
直接加熱電阻爐指電流直接通過被加熱的材料，使其本身產生熱能。常用於碳質電極的石 墨化、難熔金屬的緻密燒結等。
間接加熱型
間接電阻爐是電源接在加熱元件或其他導電介質（如熔融金屬鹽）上，使加熱元件或導電介質產生電阻熱，通過熱的傳導、對流、輻射使爐料間接得到加熱的電阻爐。
大部分電阻爐是間接加熱電阻爐，其中裝有專門用來實現電-熱轉變的電阻體,稱為電熱體，由它把熱能傳給爐中物料。
這種電爐爐殼用鋼板製成，爐膛砌襯耐火材料，內放物料。最常用的電熱體是鐵鉻鋁電熱體、鎳鉻電熱體、碳化矽棒和二矽化鉬棒。根據需要，爐內氣氛可以是普通氣氛、保護氣氛或真空。一般電源電壓220伏或380伏，必要時配置可調節電壓的中間變壓器。小型爐（<10千瓦）單相供電，大型爐三相供電。對於品種單一、批料量大的物料，宜採用連續式爐加熱。爐溫低於700度的電阻爐，多數裝置鼓風機，以強化爐內傳熱，保證均勻加熱。用於熔化易熔金屬（鉛、鉛鉍合金、鋁和鎂及其合金等）的電阻爐，可做成坩堝爐；或做成有熔池的反射爐，在爐頂上裝設電熱體。
功率計算
電阻爐的功率是根據電阻爐的熱平衡原則確定的，通過熱平衡計算，可以比較精確地算出電阻爐的功率。電爐所需的功率應包括爐子蓄熱，工件加熱需要熱量、工件保溫需要的熱量、氣氛裂解所需的熱量，熱損失等。其中爐子蓄熱由電爐的規格、構造和主要尺寸、爐襯厚度，材料導熱係數決定。一般地說，爐子越大，爐子蓄熱越大，反之亦然。工件加熱需要熱量、工件保溫需要的熱量由爐子的產量、工件的性質和規格尺寸、工作溫度、時間決定。爐子的產量越大，功率越大，反之亦然。氣氛裂解所需的熱量，由氣氛的性質決定。熱損失的熱量，包括進料口部位、落料口部位的散熱和其它部位的輻射損失等。爐子功率計算有利用熱平衡原則確下的理論計算法、經驗計算法。
立式管式電阻爐
立式管式電阻爐理論計算法，主要參數是產量、溫度、升溫時間。
經驗計算法常用三種：根據爐膛容積和工作溫度計算功率或根據爐膛內表面積和工作溫度計算功率或根據相同品種的爐子產量的類比推算功率。一般計算功率，經一種方法為主，以另一種或二種方法驗算並進行修正。功率確定之後，根據電阻爐的分區情況，進行功率分配，選定加熱元件的形式，選用材料，計算其參數，包括冷態電阻、電源電壓、線徑、長度。具體選材料要考慮材料的抗氧化性、抗高溫性、抗滲碳性、加工藝性，表面負荷等。帶狀加熱元件承受的表面負荷比絲狀加熱元件大一點，最高可增加50℅。
安全操作
裝爐
1．開車前檢查軌道有無障礙物，鋼絲繩、卷揚機、托輪、小托車必須完好，並按規定加油潤滑。
2．開車人員必須聽從裝爐操作人員指揮，密切配合。放置爐底乏料，要用鋼尺插量三點(兩端及中間)，按規定尺寸檢查，爐頭四角的乏料要裝足踩實，防止流鹽燒牆。
3．爐芯位置確定要準確，反應箱必須垂直吊放，高度適中，放置端正，兩排箱體之間保持等距，定保爐芯寬度尺寸精確無誤。反應箱四角與端牆縫隙處，用紙填實。
4．吊反應箱時，應指揮吊車擺正位置，垂直提升。須待箱體全部撥出後，才能開動大車吊走。嚴禁爐車在運行中吊反應箱。放反應箱時，按順序擺放。裝爐工應將去掉的四鏈鉤放於箱體之內，以免起鉤時掛住外沿使箱體移動位置或箱體碰傷操作人員。
扒爐
1．冶煉爐停爐24小時之後，方可進行扒爐操作。
2．根據當天風向，確定扒牆順序。爐牆和支柱上吊環完整好用時，操作人員不應上牆掛鈎。如果吊環斷裂脫落或無吊環，上爐掛鈎人員注意力必須高度集中，採取安全措施，在爐牆上小心穩步行走，掛好鉤後立即返回安全位置，指揮起吊。
3．大牆如無吊環，應先吊爐牆，後吊支柱。一次不能同時掛兩塊爐牆，吊運的爐牆支柱應按規定地點順序擺放，摘卸人員須待爐牆，支柱放穩後才能去靠近摘鉤。
4．切、扒乏料、黃塊時，指揮人員需站在安全位置。
鏟爐
1．冶煉爐停電70小時後，應將結晶筒上的殘餘黃塊，乏料全部清理乾淨。用水清理爐台乏料時，不允許沖成里高外低斜坡形或高低不平，應與小牆上端水平，不準向結晶筒上沖水。
2．在清理過程中，不準跨越或站在結晶筒上。操作時密切注意結晶筒有無倒塌跡象。在爐台上行走時要小心謹慎，防止失足跌入水池。
3．發現小牆傾斜嚴重時，應予調整，不能拆除。
修爐
1．清理電極保護圈四周粘附的乏料及硬塊和端牆上粘附的雜物及端牆上面的積料。
2．爐底乏料用水澆透後，拆除支柱和小牆。拆除小牆時，嚴禁一次吊卸兩塊爐牆，應從中間向兩頭依次吊卸。待爐底和爐頭電極下乏料全部清入水池後，方準吊裝支柱和爐牆。清抓爐底乏料時，防止爐底邊磚掉入水池，邊磚如有缺少，應及時補齊。
3．安裝支柱和爐牆時，必須採用閉鎖式吊鉤。並於吊裝之前在爐底鋪撒1～2厘米厚的木粉，以保護爐底和防止漏電。
4．大小爐牆上粘附的乏料清理乾淨，透氣孔全部鑿通。吊裝爐牆支柱時，上下操作人員必須配合好，支柱要垂直吊放到底，如有歪斜，需經扎入木楔校正後，方準人工摘鉤。吊裝小牆時，墊好乏料，防止向里傾倒。吊裝大小牆時，須把護鉤掛牢後方準人工摘鉤。未經操作者的同意，吊車工嚴禁下落支柱或爐牆，以免支柱或爐牆歪斜，砸傷操作人員。
5．爐牆擺放要穩固，兩牆之間的間隙要勻稱，如有缺磚或間隙太大時，應補磚堵塞，以防漏料。
6．清理存放支柱的基坑時，抓鬥和操作人員嚴禁同時入坑，以防意外。
7．支柱上的絕緣磚脫落1/3和爐牆端頭接連脫落3塊磚時，不應繼續使用，應立即修理。
傳送乏料
1．檢查乏料篩應完好，乏料倉斗、木粉倉斗的料源應備足，乏料出口閘門流量和木粉螺旋運輸機轉數應正常。
2．將各轉換開關轉到連鎖位置，先按啟動按鈕，再按順序啟動正反皮帶運輸機、東西向連線皮帶運輸機、南北向小皮帶運輸機、東西向大皮帶運輸機。待運轉正常時，啟動乏料倉斗下的皮帶運輸機和木粉倉斗下的螺旋運輸機，開始傳料。
3．傳料過程中，操作人員不斷巡迴檢查皮帶運轉和倉斗貯料情況，發現皮帶跑偏灑料，應及時處理，不得擅離崗位。
4．乏料中如發現金屬物塊或倉斗出料口堵塞，應立即停車處理。
5．木粉運輸機不得隨意調整變速擋數，乏料不得隨意調整出料量，應按工藝要求保持適當傳料比率。在乏料傳入料倉過程中，應防止木粉一側偏多一側偏少。
6．操作結束時，先停乏料倉斗下的皮帶和木粉倉斗下的螺旋運輸機，待料全部傳入料倉，再按開車時的反順序停車。
7．例卸木粉袋時，如發現大木塊、木片等雜物，應及時揀出。
8．水洗後的乏料應分批堆放，循環使用。每批乏料堆放3～5天，待自然乾燥後水分含量應小於6%，食鹽含量應小於1%，方可使用。嚴禁從乏料池直接抓運過篩投爐。
修理維護
爐體修理
磚砌爐常見故障主要是加熱體和砌體的局部修理；鹽浴爐常見故障是漏鹽和電極腐蝕；真空爐常見故障是加熱體損壞和爐體泄漏。針對常見故障現象和原因，應注意砌築爐體時的方法、結構和選材。
絲槓升降電阻爐
絲槓升降電阻爐1．整體築爐
普通熱處理電阻爐整體築爐時，磚砌爐的原砌擱加熱體高鋁擱磚尺寸處應留下插擱磚的槽。日常的修理主要是換爐絲擱磚和爐絲。
對鹽浴爐故障――漏鹽和電極腐蝕，採用澆築法解決爐體漏鹽；針對電動機易腐蝕，將爐體澆築成兩體，即電極單獨澆築成一個階梯形的塊，電極腐蝕後，只拆除需更換電極部分。
2．磚砌爐方式
（1）採取針對性修理，注意較大磚砌爐的後牆、側牆、爐門拱、爐膛拱頂等彼此之間不要互相咬合壓死，這樣局部損壞時不用扒爐整體重砌，可對以上幾部分單獨修理。
如爐子拱腳不一定要支在側牆上，可支在爐子兩側鋼結構的拱腳樑上，使爐牆不受拱頂的力，對爐牆和拱頂都有好處。但考慮拱腳梁的受熱膨脹，要留有空隙。砌拱頂磚時，從兩側拱腳同時向中心對稱砌築。拱頂鎖磚不得砍削，鎖磚應準確地按拱頂的中心線進行分布。
（2）對爐體外露、溫度有急劇變化和活動的部分，如爐門、爐門拱等，應採取以下方法：砌爐時兌高模數水玻璃，增加燒結後的爐門、爐口整體性，並在其外漏部分用高溫粘合劑貼上上耐火纖維氈條(根據對爐子氣氛的影響和爐子的工作溫度選擇粘合劑和耐火纖維種類)。在砌爐門時，將爐門平放在地面，從兩端向中間砌，最後一層磚“擠”進去。
如果爐牆是用兩種或兩種以上的磚砌築時，當牆的每一種磚單獨砌，則猶如一組單牆。經過多次加熱和冷卻，不同種磚砌的爐牆易分離。為保持爐牆的整體性和穩固性，採取每隔5～8層，在砌磚層高度相同重合的地方，內外牆互相拉固的砌築法，即將耐火磚的一半插入另一磚層中，或用金屬錨固件固定。
設計爐襯時，爐襯的每層爐絲擱磚應“嵌”在爐襯牆中，不要壓死。在擱磚斷裂時，可換擱磚。最底層的爐絲高鋁擱磚爐底直接砌成一體，不懸空。
（3）砌體要求錯縫砌築、泥漿飽滿、橫平豎直，砌體砌好以後不能有內外串通氣體。砌磚必須跟著準線走，俗語“上跟線，下跟楞，左右相跟要對平”，不要“游頂走縫”。砌在牆上的磚必須放平，且磚縫不能一邊厚、一邊薄產生傾斜。半磚厚的牆完全用順磚砌築；一磚厚的牆用頂順磚砌築；一磚半厚的牆用一列頂砌、一列順砌的磚來砌築；兩磚厚的牆採用一層是由兩列順磚的磚和他們中間的一列頂磚，另一層由兩列頂磚砌築。在砌的過程中，要經常檢查砌磚層的水平，全面檢查砌牆的垂直和平整。
開啟式管式電阻爐（5）引出棒用耐火管必須對正爐殼上的孔，如果孔的中心高度不對，一般可適量磨去支撐爐絲擱磚的粘土磚下部。爐絲擱磚採用高鋁材質，高鋁磚 Fe2O3<1.5%。氧化鐵在450～550℃時，是促進氣氛中一氧化碳析出炭黑反應的催化劑。碳黑沉積在磚中後使其體積脹大，從而導致砌體的強度下降和早期破壞。
輕質耐火磚的使用溫度要低於該磚燒結溫度70～100℃，以免產生大的重燒收縮而引起磚縫裂開和磚的破裂。對於爐底和拱基等承受較大負荷的部分，要用耐火粘土磚砌。箱式爐爐門口磚因工件進出易損壞，底層磚可用重質高鋁磚。
3．砌爐時其他注意事項
（1）環境溫度方面嚴格按照《工業爐砌築工程施工及驗收規範》的有關要求。對關鍵之處可預砌，檢驗各項技術參數，在合適後再正式砌。
（2）對局部進行的針對性修理時，拆除要保證砌體不修理部分的完整和不鬆動，消除砌體倒塌，或個別磚塊掉落的可能。
爐內拆修部分澆水時，可用細水噴濺，要避免使水積存在爐內和流到不需進行修理的部位；留用的舊砌體要找平、找齊；如有階梯形凸台，要認真清理乾淨；要注意新舊砌體間的結合，當舊泥漿粘接牢固，不易除去，在咬砌階梯形磚體時必須使用稀泥漿；對於低洼不平的地方，可用帶碎磚的濃稠泥漿填堵。
拔取斷裂擱磚時，不能直接拔取已經斷頭的擱磚，首先拔取斷頭附近完好的一塊擱磚，左右搖晃，輕輕取出，最後再取斷頭擱磚。不能用硬物強敲硬取，以免爐襯產生裂縫。修換耐火管時，首先拆除絕緣體，取走引出棒，然後用專門的鉤子輕輕敲擊管子，使其鬆動，插入管子末端，將其鉤出。注意別弄碎硅藻土磚。
在砌牆過程中，如有停歇或砌磚有暫時性的阻障時，不要留垂直的插口，要將砌層砌成階梯形的退台或探出形的錯台。砌好的牆不能用砸磚調整的方法，牆有較大偏差，應拆掉重砌。砍磚要砍得整齊準確，泥漿要隨拌隨用。
（3）砌時要注意選磚。對將要砌在同一層的磚進行挑選，要儘量選擇外形尺寸相同的磚(國標規定一級磚的質量要求允許磚的尺寸偏差是±2mm)。要檢查磚面，觀察外形、顏色，檢查尺寸公差、扭曲、缺角、缺棱、熔洞、渣蝕及裂紋等，其表面必須平滑、不應有裂紋、渣蝕和玻璃化，沒有缺棱掉角，其斷而組織必須均勻一致，不應有大的雜物，不允許有孔隙、裂紋和層狀組織，各熟料顆粒不應脫落和破裂，不能受潮。把燒結良好、無缺陷的磚塊，擺在正手端面，砌在爐膛裡面。缺棱掉角的或經過加工的磚面，不能砌於爐膛直接與火焰、鋼液或爐渣接觸的地方(不應朝向爐膛或是與爐氣接觸的地方)，以及承受重力的部位。
加熱元件修理
1．加熱元件的損壞
鎳鉻合金塑性好，拉拔、繞制容易，經高溫加熱也不易脆化，便於返修和焊接。鐵鉻鋁合金電阻係數較大，電阻溫度係數較小，與鎳鉻合金相比可節約材料，且功率穩定，耐熱性能也較高，具有較強的抗滲碳和耐硫、耐各種碳氫氣體的能力，只是加工性能稍差，拉拔、繞制比較困難，安裝時在爐外調整合適，必要的彎曲和壓縮套用氣焊烤校；熱膨脹係數較大(高溫強度低和蠕變伸長大)，安裝要留有餘地；焊接時要儘量縮短時間，以縮短熱影響區的長度。
2．故障修理
加熱體長期工作會出現變軟、膨脹、下墜、先倒伏搭接、後熔斷(融)等現象。為使爐絲在高溫下具有一定的強度，防止軟化、倒塌或下垂，首先要設計好爐絲的結構尺寸，如螺旋形電阻絲，要注意合金元件直徑、螺距和螺旋中徑等。加熱體安裝要緊靠爐襯，在擱磚上要放平，適當留有其膨脹空間。小鉤位置要合適，一般 400～600mm一個，並能牢固鉤住防止趴下。此外，為防止爐絲間接觸，要墊隔離片。可用95瓷等耐高溫材料做成的薄片隔離電阻絲，防止搭接。尤其爐膛擱磚層與層之間的轉換處(在砌爐時，擱磚與前後端牆之間一般留50mm空隙，用於電阻絲的轉彎和安裝)，要預先墊上瓷片，或爐絲套上瓷管(瓷管要頂到頭)。高溫爐不能用硅藻土磚鋸的薄片墊在爐絲中間，因硅藻土質磚耐熱較差，只能用在900℃以下，在高溫爐中易溶解變質。
對出現倒伏趨勢的爐絲，檢查爐絲小鉤是否發揮作用(架設電阻絲帶的爐鉤必須砌牢、壓住、塞緊，不得鬆動)，並可用氣焊或噴燈烘烤爐絲等使其變軟，再恢復其原有形狀和尺寸，以及在爐絲中穿套瓷管(瓷管中可穿芯棒)等。如果同時使用兩根瓷管，瓷管端頭必須緊靠。
加熱體對一般斷頭可直接焊補，對於倒塌嚴重，不能整直的，局部過燒部分損壞嚴重的，一般可採用換補一段的方法，不必因其中局部不合格就整套報廢，要注意用於補焊的電阻絲的材料、直徑、螺距及長度等要符合原技術要求，新補的電阻絲不能有裂紋、鏽蝕等缺陷，要疏密均勻。使用舊的電阻絲時，電阻絲不能有明顯的粗細不均、氧化腐蝕、裂紋變形和老化變脆等現象。舊引出棒不能有嚴重的氧化和腐蝕現象。
3．焊接工作中的注意事項
合金元件的焊接與一般金屬結構的焊接不同，它要求焊接接頭部分能承受外力而不至折斷。焊接方式主要用對焊和插合焊補，也可用鑽孔焊、銑槽焊、對焊、搭焊等。焊前要清理合金表面的氧化皮、鐵鏽或其他污垢，用砂布將焊接部分的金屬基體暴露出來。溫度要掌握好，避免夾渣、氣孔和焊不透等現象。更換合金元件較多時，焊好後要測量一下整個爐子的冷態電阻和三相電流平衡，進行適當調整，使其符合原設計要求。
修理鎳鉻合金時，首先將其折斷以了解元件氧化情況。氧化嚴重時，銀白色的鐵芯很細，補焊時容易燒斷，即使勉強補焊，也使用不了多久；氧化不太嚴重，可用搭接法；如還比較新，可用對接法。一般多用氣焊，鎳鉻電阻絲作焊絲。採用對接法時，要用中性焰，火焰體積要小，焰心要直，熱量要集中；採用搭接焊法時，搭接長度，電阻絲不小於直徑的10倍；電阻帶不小於頻寬1倍。鎳鉻合金元件與引出棒之間的焊接採用搭焊或對焊。加熱過的鐵鉻鋁合金不允許在冷態下彎曲、拉伸或劇烈振動，若需整形或展開螺距必須加熱至暗櫻紅色進行。用電弧焊，焊條用稀土鐵鉻鋁焊條，採用插合補焊和間斷式焊接方法，以控制其受熱範圍和過熱程度。也可用銑槽焊、鑽孔焊和銑槽冷焊方法。鐵鉻鋁合金元件與引出棒之間一般用鑽孔焊。
如果一層爐絲擱磚中間會有一兩塊斷裂或不絕緣，當用一根直的電阻絲，跨過斷裂或不絕緣的爐絲擱磚，直接焊接，會造成該組爐絲電阻小，工作時從外觀看，就比其他爐絲紅，使用壽命變短。可採用在新換的爐絲中穿套瓷管，瓷棒(瓷管穿芯棒)墊起懸空，架在兩擱磚間，象架橋一樣，跨過斷磚的方法或在不絕緣擱磚上墊瓷片的方法，這樣不改變爐絲原有參數。
故障檢修
不升溫
升溫慢
2、電源電壓正常，但是電爐的工作電壓低，其原因為供電線路的電壓降太大或插座及控制開關接觸不好，可調整更換。
爐溫與溫控儀表不一致
爐溫與溫控儀表不一致3、電源電壓比正常電壓低，電爐工作時加熱功率不足。三相電源缺相，可調整檢修。
溫度異常
1、熱電偶沒有插入到爐膛內，造成爐溫失控。
2、熱電偶的分度號與溫控儀表的分度號不一致，將造成爐溫與溫控儀表顯示的溫度不一致。
