專利名稱：生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法
技術領域：
本發明涉及一種生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，屬于氮化釩合金生產技術領域。
背景技術：
隨著微合金化技術在鋼鐵工業中的應用，釩在低合金高強度鋼中得到了廣泛的應用。而氮是含釩微合金鋼中一種十分有益的合金元素，可以強化釩的析出，改變釩的相間分布，提高鋼的持久強度，改善鋼的韌性和塑性，同時還提高抗熱強度和抗短時蠕變能力。氮化釩在鋼中的收率高，在鋼中添加氮化釩比添加釩鐵節約20% -40%的釩。因此氮化釩生產得到了廣泛的重視。目前，采用感應加熱的豎式氮化釩反應爐，在解決了物料燒結問題后，可以成功批量生產出合格氮化釩產品。但是，在生產過程中，由于存在感應線圈漏磁、局部熱量集中等問題，有時會出現爐體局部溫度過高問題，出現局部爐襯保溫材料熔融現象。 熔融狀態下的保溫材料產生導電效果，在線圈的電磁作用下，使爐襯的局部區域內產生了拉弧打火現象，造成爐襯的燒損。此情況下將會產生以下不利影響(1)造成了感應電爐頻率變化，使爐子功率產生巨大波動，操作失穩，不但使生產無法繼續，還會因“諧波”作用干擾、沖擊整個供電系統，對其他用電器產生不利影響；(2)感應電流形成的拉弧打火會產生很高的溫度，造成了耐高溫的爐襯保溫材料進一步熔融，部分熔融的保溫材料將從線圈縫隙流出，造成嚴重的安全隱患；(3)有時新筑爐體在投產較短時期就會出現上述燒熔情況， 無法保證正常生產。這種狀況下，因中頻電源已無法保證實現有效功率運行(滿足高溫氮化條件)，背景技術的解決辦法為停爐并重新拆爐、砌(筑)爐，需徹底更換所有爐襯材料。但是，此時只是石墨爐襯外部的隔熱爐襯搗打料的局部材料出現燒損，而爐體其他絕大部分的爐襯材料仍完好，特別是此爐體設備中造價最高的石磨加熱體(一般為中空圓柱體)仍可繼續使用較長時間，如重新筑爐，將造成該石磨元件被迫同期報廢；重新砌爐會出現以下不利影響(1)造成石墨加熱體提前報廢，不但降低設備的使用壽命，還將增大生產成本；(2)重新筑爐的過程中，需要大量的人工，頻繁的筑爐會造成人力的嚴重浪費；(3)從爐體降溫、拆爐、砌爐、烘爐一直到升溫到生產溫度所需時間較長(一般在一周左右)，會嚴重影響生產，由此帶來的損失將更多。

發明內容
本發明目的是提供一種生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，不更換爐襯材料，不破壞石墨加熱體，經短時間的局部修復，解決爐體爐襯的局部燒損，使生產能夠繼續，大幅度降低生產成本，解決上述背景技術存在的問題。本發明的技術方案是
生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，包含如下工藝步驟當生產氮化釩用感應電爐的隔熱層爐襯材料出現局部燒損后，不經過停爐，直接對燒損部位用耐火材料在線熱補；熱補操作前首先確定燒損位置，先去除隔熱層爐襯材料的熔融狀態物料，消除其導電性后，直接將耐火材料與水調和而成的補爐料填入燒損位置，搗實后用耐火水泥封好即可完成補爐。不需重新拆、砌爐即可解決因爐體隔熱層爐襯局部燒損產生的線圈拉弧打火現象，使生產可以繼續，由人工操作即可完成，不需動用其他設備；本方法主要適用于加熱爐內為非熔化態反應物料的反應爐。本發明是一種從爐體外部進行的在線熱補方法，不需要觸及或擾動爐體內層的石墨加熱體。更具體的步驟是
當爐襯發生燒損后，燒損位置會局部升溫或產生拉弧打火現象，首先降低電源功率確定燒損位置，然后關閉中頻電源，從爐體外部直接對石墨加熱體外部爐襯燒損位置進行局部熱補，不觸動爐體內部結構；補爐過程中，若燒損位置較小，10分鐘內可修復，則選擇關閉中頻電源進行補爐；若燒損位置較大，為保持補爐過程中爐內溫度，則需調低中頻功率進行在線補爐；燒損區域較大，在不關閉中頻電源的條件下帶電作業，必須采用絕緣材料制成的工具進行補爐，操作人員也需要采取絕緣防護措施。本發明的技術要點是(1)確定爐襯燒損位置在生產過程中爐襯發生燒損時，往往會在燒損位置產生拉弧打火或煙氣冒出現象，甚至會出現熔融態保溫材料流出的情況， 若無上面明顯現象時，則需借助紅外測溫儀對爐體外壁進行檢查，測量外壁線圈間耐火材料的表面溫度，若溫度低于60°C屬正常區域，當溫度高于100°C而低于200°C時，表明該區域爐襯材料已有小面積熔空現象發生，當溫度高于200°C時，此區域爐襯材料已發生大面積熔空；因此，若無明顯打火現象時檢查外壁線圈間耐火材料的表面溫度，溫度大于100°C 位置即需關閉中頻電源，清理線圈間耐火材料進行查看。(2)關閉中頻電源，清理燒損部位，確定燒損程度，調和補爐料確定燒損位置后，用絕緣的陶瓷棒觸探燒損位置，若燒位置較小，位易于清理，則可直接帶電清理，若燒損部位外層仍有一層堅硬的外殼，由于此時清理時需用到鐵釬等導電工具，需暫時關閉中頻電源；(3)根據燒損狀況，確定是關閉中頻電源進行補爐，還是調低中頻功率進行在線補爐爐襯拉弧打火后，由于爐襯保溫材料的熔融，會造成燒損部位保溫材料體積的收縮，在燒損區域產生空洞，將燒損部位兩線圈之間清空后會露出燒損空洞，此時通過目測結合補爐工具觸探，確定燒損程度燒損空洞高度 (20mm，觸探到的寬度彡50mm，深度彡50mm，則應定性為燒損位置較?。蝗魺龘p空洞高度> 20mm，觸探到的寬度> 50mm，深度> 50mm，則應定性為燒損位置較大；若燒損區域較小，易于修補，在短時間(10分鐘內)可修復，則選擇關閉中頻電源進行補爐，此時對補爐時所用工具材料無特殊要求；若燒損區域較大，修補比較費時，為保持補爐過程中爐內溫度，則需調低中頻功率進行在線補爐；(4)爐襯熱補燒損區域較小時，關閉電源，不經降溫過程，直接將現場調和好的補爐料用工具從兩線圈間填入燒損位置，搗實后以耐火水泥封好。燒損區域較大時，需調低中頻功率進行在線補爐，此時補爐所用工具的材料須為絕緣材料(或帶有絕緣保護層)。補爐工具主要包括搗料工具和托料工具，搗料工具主要用來將補爐料搗入燒損空洞并搗實；托料工具主要用來堆放補爐料，使其對齊線圈間開口位置下方后，可方便的將補爐料搗入燒損空洞。補爐過程中(1)關閉中頻電源補爐時，搗料工具可采用鐵條、焊條或其它耐溫較高的金屬線材制成，由于其形狀可加工性好，在補爐過程中操作較為簡便；托料工具宜采用金屬薄板，因金屬板可根據補爐要求，做成不同形狀，使用方便；(2)不關閉中頻電源只調低功率進行在線補爐時，所用搗料工具須由絕緣材料(或帶有絕緣保護層)制成，可采用陶瓷棒或竹、木棒等，托料工具可采用電木板、耐溫塑料板或木板等。而工具的尺寸主要根據補爐時線圈間隙大小、燒損空洞尺寸等要求確定。所說的補爐料為耐火材料與水調和而成，耐火材料為“混合物”與耐火水泥混合而成，所說的“混合物”為高鋁質搗打料、鋁鎂尖晶石顆粒、鎂砂之一，或其中兩種及兩種以上的材料混合，混合物與耐火水泥的混合比例(重量比)為1:1-6:1 ；將混合物與耐火水泥混合后，用水調和成補爐料，其中高鋁質搗打料、鋁鎂尖晶石顆粒、鎂砂的粒度在0. l-20mm,以適應線圈間縫隙大小。耐火材料與水混勻而成的補爐料中，固體材料和水的比例(重量比)為1:1-10:1， 補爐料狀態為松散狀態至稀泥狀態。需根據補爐過程中爐襯燒損狀況、位置等確定，若燒損嚴重或燒損位置在線圈間開孔位置下方，則需補爐泥較為松散；若燒損較輕、燒損空洞形狀不規則或燒損位置在線圈間開孔位置上方，則需補爐泥較稀。本發明的積極效果
氮化釩生產用的感應電爐再加熱過程中產生的拉弧打火現象主要是由于(內層石墨感應加熱體外部的)隔熱搗打材料的熔融導電引起的，用補爐料將燒損部位進行修補后， 產生了以下效果(1)去除了隔熱爐襯保溫材料的熔融狀態，消除了其導電性，可在爐齡范圍內從根本解決加熱過程中的拉弧打火現象，使生產得以順利進行；(2)在爐體外部進行修補，不用影響爐體內層中核心部分的石墨加熱體即可完成，安全方便；(3)對燒損部位可反復修補，因此對爐體出現經常性燒損的局部地方可進行反復的修補，可大大提高爐齡； (4)節約材料，降低成本，采用此法可避免重新筑爐，節約爐體中造價最高的石墨加熱體，還可節約修爐過程中所需的人力；(5)節約時間，提高爐子的有效利用率，此方法只需短暫停爐即可完成，所需時間一般不超過半小時，相對于重新筑爐所需的一周左右的時間大大的縮短；(6)成本低廉，一次補爐過程成本僅需幾十元。使用本方法進行爐襯熱補，可以將爐體使用壽命提高數倍至數十倍以上，具有明顯的技術經濟效果。


圖1本發明氮化釩生產用感應加熱電爐爐體縱剖面圖中1、石墨加熱體，2、線圈，3、縫隙上方空洞，4、線圈間縫隙，5、縫隙下方空洞，6、形狀不規則空洞，7、氮化釩反應物料，8、爐襯，9、外層保溫磚。
具體實施例方式以下結合附圖，通過實施例進一步說明本發明。參照附圖1，氮化釩生產用感應電爐爐體主要由石墨加熱體1、線圈2、爐襯8及外層保溫磚9組成，兩線圈之間的空隙由絕緣耐火水泥封堵，可以打開。爐體內加熱的氮化釩反應物料7為非熔化態物料。在生產過程中爐襯8易發生燒損，形成燒損的縫隙上方空洞 3、縫隙下方空洞5、形狀不規則空洞6，其中縫隙上方空洞3在線圈間縫隙4的上方，縫隙下方空洞5在線圈間縫隙4的下方。當爐襯發生拉弧打火現象時，需進行以下操作(1)確定發生燒損的位置，此時燒損位置的線圈間縫隙4會出現局部升溫或打火現象、或冒出煙氣； (2)在燒損位置的線圈間縫隙4開口，爐襯8燒損時，外層保溫磚9可能同時損壞，此時需先除掉兩線圈間縫隙4處的耐火泥即可開口，若保溫磚未燒損，則應將線圈間縫隙4處的耐火泥和外層保溫磚9 一起破壞；(3)觀察爐襯8燒損情況，根據燒損形成空洞的狀況，確定調和補爐料時固體料與水的比例，若形成的空洞為縫隙上方空洞3或形狀不規則空洞6，則和補爐料時應多加水，使補爐料較?。蝗粜纬傻目斩礊榭p隙下方空洞5則和補爐料時應少加水，使補爐料較松散；(4)將和好的合適的補爐料從線圈間縫隙4開口處填入燒損空洞內， 搗實后用耐火水泥封好線圈間縫隙4處開口完成補爐。補爐過程中不會破壞石墨加熱體1 及線圈2，對于爐襯8易出現燒損的部位可進行反復修補。實施例1
確定拉弧打火位置后，清理兩線圈2間縫隙(去除隔熱爐襯保溫材料的熔融狀態物料，消除了其導電性)后，進一步確定其爐襯8燒損的縫隙下方空洞5位置在線圈間縫隙 4位置下方。將鎂鋁尖晶石顆粒和耐火水泥按1:1比例混勻后，以水為調和劑，按固體材料與調和劑體積比6-8:1和成補爐料，此時補爐料比較松散。將補爐泥填入爐襯8燒損形成的縫隙下方空洞5內，搗實后以耐火水泥封好線圈間縫隙4后開爐。實施例2:
確定拉弧打火位置后，清理兩線圈2間縫隙后確定爐襯8燒損的縫隙上方空洞3在線圈間縫隙4位置上方。將鎂鋁尖晶石顆粒和耐火水泥按2:1比例混勻后，以水為調和劑，按固體材料與調和劑體積比2-4:1和成補爐料，此時補爐泥比較稀。將補爐泥填入爐襯8燒損的縫隙上方空洞3內，搗實后以耐火水泥封好線圈間縫隙4后開爐。實施例3:
確定拉弧打火位置后，清理兩線圈2間縫隙后確定爐襯8燒損的縫隙下方空洞5位置在線圈間縫隙4位置下方。將鎂鋁尖晶石顆粒、鎂砂和耐火水泥按1:1: 1比例混勻后，以水為調和劑，按固體材料與調和劑體積比5:1和勻。將補爐泥填入爐襯8燒損的縫隙下方空洞5內，搗實后以耐火水泥封好線圈間縫隙4后開爐。實施例4:
確定拉弧打火位置后，清理兩線圈2間縫隙后發現爐襯燒8損的空洞為形狀不規則空洞6。鎂砂和耐火水泥按1 1比例混勻后，以水為調和劑，按固體材料與調和劑體積比2-4:1 和成補爐泥。將補爐泥填入爐襯8燒損的形狀不規則空洞6內，搗實后以耐火水泥封好線圈間縫隙4后開爐。
權利要求
1.一種生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，其特征在于包含如下工藝步驟 當生產氮化釩用感應電爐的隔熱層爐襯材料出現局部燒損后，不經過停爐，直接對燒損部位用耐火材料在線熱補；熱補操作前首先確定燒損位置，先去除隔熱層爐襯材料的熔融狀態物料，消除其導電性后，直接將耐火材料與水調和而成的補爐料填入燒損位置，搗實后用耐火水泥封好即可完成補爐。
2.根據權利要求1所述之生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，其特征在于 當爐襯發生燒損后，首先降低功率確定燒損位置，然后關閉中頻電源，從爐體外部直接對石墨加熱體外部爐襯燒損位置進行局部熱補，不觸動爐體內部結構；補爐過程中，若燒損位置較小，10分鐘內可修復，則選擇關閉中頻電源進行補爐；若燒損位置較大，為保持補爐過程中爐內溫度，則需調低中頻功率進行在線補爐。
3.根據權利要求2所述之生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，其特征在于燒損區域較大，在不關閉中頻電源的條件下帶電作業時，必須采用絕緣材料制成的工具進行補爐，操作人員也需要采取絕緣防護措施。
4.根據權利要求1或2所述之生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，其特征在于確定爐襯燒損位置；在生產過程中爐襯發生燒損時，往往會在燒損部位產生拉弧打火或煙氣冒出現象，甚至會出現熔融態保溫材料流出的情況，若無上述明顯現象時，需借助紅外測溫儀對爐體外壁進行檢查，測量外壁線圈間耐火材料的表面溫度，若溫度低于60°C 屬正常區域，當溫度高于100°C而低于200°C時，表明該區域爐襯材料有小面積熔空現象發生，當溫度高于200°C時，此區域爐襯材料已發生大面積熔空，在外觀無明顯打火現象時，若線圈間耐火材料的表面溫度大于100°C，則需關閉中頻電源，在清理溫高位置的線圈間耐火材料進行進一步查驗。
5.根據權利要求2所述之生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，其特征在于 關閉中頻電源，清理燒損部位，確定燒損程度，調和補爐料；確定燒損位置后，用絕緣的陶瓷棒觸探燒損位置，若燒損區域較小，易于清理，則可直接帶電作業，若燒損部位外層仍有一層堅硬的外殼，由于此時清理時需用到鐵釬等導電工具，需暫時關閉中頻電源；爐襯拉弧打火后，由于爐襯保溫材料的熔融，會在燒損位置產生空洞，將燒損部位兩線圈之間清空后會露出燒損空洞，可在清理后通過目測、結合補爐工具觸探，確定燒損程度燒損空洞高度彡20mm，觸探到的寬度彡50mm，深度彡50mm，則應定性為燒損區域較小；若燒損空洞高度 > 20mm，觸探到的寬度> 50mm，深度> 50mm，則應定性為燒損區域較大。
6.根據權利要求1或2所述之生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，其特征在于所說的補爐料為耐火材料與水調和而成，耐火材料為“混合物”與耐火水泥混合而成，所說的“混合物”為高鋁質搗打料、鋁鎂尖晶石顆粒、鎂砂之一，或其中兩種及兩種以上的材料混合，混合物與耐火水泥的混合比例為1 1-6:1，重量比。
7.根據權利要求6所述之生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，其特征在于將混合物與耐火水泥混合后，用水調和成補爐料，其中高鋁質搗打料、鋁鎂尖晶石顆粒、鎂砂的粒度在0. l-20mm,以適應線圈間縫隙大小。
8.根據權利要求6或7所述之生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，其特征在于耐火材料與水混勻而成的補爐料中，固體材料和水的比例重量比為1:1-10:1，補爐料狀態為松散狀態至稀泥狀態。
全文摘要
本發明涉及一種生產氮化釩用感應電爐爐襯的在線熱補方法，屬于氮化釩合金技術領域。技術方案是當生產氮化釩用感應電爐的隔熱層爐襯材料出現局部燒損后，不經過停爐,直接對燒損部位用耐火材料在線熱補；熱補操作前首先確定燒損位置，先去除隔熱層爐襯材料的熔融狀態物料，消除其導電性后，直接將耐火材料與水調和成的補爐料填入燒損位置，搗實后用耐火水泥封好即可完成補爐。本發明在爐體外部進行修補，安全方便，對燒損部位可反復修補，可大大提高爐齡及生產作業率；本方法在不須整體更換爐襯材料、不破壞石墨加熱體的“熱作業狀態下”，解決電爐生產運行中爐體爐襯的局部燒損問題，使感應電爐生產能夠繼續，并大幅度降低生產成本。
文檔編號F27D1/16GK102305544SQ20111025487
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者朱立杰, 李東明, 李九江, 栗金剛, 陳東輝 申請人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司