稀貴金屬卡爾多爐爐修實踐與優化改進

鄒 賢，孫先如

（金隆銅業有限公司，安徽 銅陵 244000）

金隆公司稀貴金屬（銅陽極泥）冶煉加工生產系統原為銅陵有色控股旗下稀貴金屬分公司，設計年處理陽極泥4000t，核心設備卡爾多爐從瑞典奧托泰科技公司(OUTOTEC)引進[1]，規格為Φ2500mm×3975mm，有效容積2m3，傾動電機30kW，旋轉電機56kW（2臺），爐膛采用半再結合鉻鎂磚砌筑。該系統自2009年1月投產至今，已連續安全穩定生產11年，截止目前已歷經三十多次爐修，通過持續優化改進和技術創新升級，卡爐處理能力已提升至6000t以上，爐修周期由原平均4.5次/年縮短至3.5次/年，爐修時耗由原來的15天/期縮短至平均6天/期，爐壽、作業率和生產成本各項經濟技術指標得到大幅度提升。

1 卡爾多爐爐修概述

1.1 爐修主要條件及判定標準

卡爾多爐爐修具有周期性、計劃性，由單爐壽命決定。根據多年來的實際經驗總結：每期爐壽基本維持在80～90爐次，爐內耐火材料基本損耗到安全線。圖1是主要展示內襯的主要腐蝕部位分布在渣線區：一是渣線區內襯侵蝕過大，只剩下80mm～100mm，其他侵蝕較小的部分，厚度仍然有150mm～200mm，上下內襯之間厚度差距較大，會導致內襯整體倒塌的危險（腐蝕見圖一紅色曲線所示），此時必須停爐檢修，整體更換工作層內襯；二是當耐火材料損耗達到一定程度后，爐鋼體外殼溫度會有直接反映，通過檢測爐體達到臨界溫度510℃，或是觀察發現爐體外殼出現局部發紅等現象，持續的高溫會造成外殼的溫度超過鋼殼上限，極易導致鋼殼變形，必須停爐檢修。

1.2 爐修主要內容

1.2.1 常規檢修內容

根據卡爐生產系統設備運行情況確定，通常包括：爐體工作層重新砌筑，卡爐燃燒、吹煉噴槍噴嘴檢查、更換，煙道、噴槍冷卻循環水系統過濾器等清理檢查，循環水泵常規檢查、加油，直升煙道清理，搗打料修補，新喇叭口搗打料搗打，自動加油系統各接口檢查、調整，卡爾多爐儀表、電氣、氣動調節閥等控制系統檢查，各應急開關校驗應急靈敏度等。

1.2.2 優化改進方面

從上期爐修結束投產開始，一是對上期檢修過程總結中存在的不足進一步研究優化改進；二是對當期卡爐生產過程進行系統跟蹤和梳理發生的各類問題，可以按照專業劃分為機械、電儀、工藝三大類進行統計匯總；三是針對生產指標和專項技術升級改造項目。整個檢修內容和項目部，通常在距離下期爐修一個半月前組織爐修籌備工作。

2 爐修組織

2.1 爐修方案和計劃的確定

生產車間或工廠通常組建爐修技術隊伍，涵蓋工藝、機械、電氣等各專業技術人員。各專業結合當期卡爐生產過程出現的問題進行分析，同時涵蓋技術升級改造項目，前期由各專業負責人牽頭組織各專業內部討論制定方案，然后集中全部專業進行綜合討論審定，并確定爐修周期計劃，編寫計劃檢修進度表。

2.2 爐修組織實施關鍵工作

2.2.1 安全管理第一位

一是安全管理，爐修每個檢修項目必須實施“三方”確認：屬地負責人（主要指生產操作方）、專業管理責任人、檢修實施負責人（檢修操作人員），并以檢修指令書方式進行書面確認；二是安全培訓，要求參加施工的全部人員，包括需要進入作業區的設備廠家工作人員，至少提前一天進入車間，由安全管理人員組織安全學習培訓；強調登高作業、動火作業、受限空間作業等八大危險作業注意事項及防護措施，要求必須穿戴齊全勞動保護用品方可進入作業區域；三是建立安全責任制，根據現場實際情況，將現場劃分成若干個責任區，由施工單位、公司指定專職安全員，對作業責任區的安全負責。要求專職安全員每天對作業現場進行專責檢查，并對大型作業進行全面跟蹤，還要負責編制安全通報、隱患快報等，檢查安全活動及安全學習情況，做到分工明確，責任落實。對于檢查中發現的違章等不安全現象及時曝光，及時通報檢查中發現的不安全問題，防患于未然，同時教育警示他人。

圖1 卡爾多爐內襯侵蝕示意圖

2.2.2 檢修實施組織注意事項

一是從組織上落實統一指揮協調，每個檢修項目確定負責人，每天定時召開檢修例會，協調解決檢修過程遇到的問題確保主線安全、按期完成；二是加強檢修后勤保障、人員安排，為整個檢修施工提供全面的基礎保障；三是做好檢修過程記錄，重點做好爐內影像資料的收集保存工作。

2.2.3 制定檢修應急措施

針對爐修期間發生的臨時性故障與維修，對可能導致延期的項目及時作出了調整與安排，相關管理人員堅守爐修一線，組織調度現場爐修工作，保證了爐修按時間按質量完成，確保爐修工作如期完成。

3 爐修的優化改進

通過對三十多次爐修的梳理總結，我們從檢修模式、設備改進、技術升級改造等各方面進行了持續優化，并在實踐中取得了一定成效。

3.1 檢修模式優化提升

卡爐爐修的主體工作是卡爐內襯更換，經過多次試驗，將原來的在線檢修模式改為離線檢修。通過不斷優化改進，制作備用爐體，采取離線檢修方式，爐修耗時從最初的15天縮短至5天，檢修效率提升3倍。

在線檢修流程：冷爐→拆除爐磚→重新砌筑新爐磚→烘爐→投料。

離線檢修流程：砌好備用爐體→冷爐→拆除舊爐體→安裝砌好的備用爐體→烘爐→投料。

3.2 加料系統優化改進

一是改造陽極泥儲料倉出料口，由DN250擴大到DN300；二是陽極泥儲料倉上增設空氣炮疏堵裝置，安裝空氣炮3只、混合料倉上安裝空氣炮1只，進而解決了堵塞問題；三是在混料倉原有閥門下部再安裝插板閥一只，與上部閥門聯鎖操作，即上部閥門開、下部閥門關，下部閥門開、上部閥門關閉，加料時兩只閥門之間留有300mm的料柱，計100kg的混合料，實現了精準計量加料，有效控制了加料量和加料時間。經過加料系統改進和工藝優化，實現單爐周期由36h以上縮短到28h以下，單爐生產周期縮短25%[1]。

3.3 實施主體設備國產化

公司通過實施科技攻關，對卡爐主體設備實行國產化研究，其關鍵點主要是設備制造加工質量，通過試驗和實踐生產，攻克卡爾多爐爐體設計制作的技術關鍵點，實現了卡爐爐體、彈性圈、托圈等國產化。一是研究現有2m3卡爾多爐爐體的設計制造方法，確保國產爐體尺寸準確無誤，保證與現用爐體的旋轉裝置進行裝配；二是經對外方供貨的彈性圈數據進行分析、并與國產材料進行比對，選擇合適的爐體材質，進行爐體結構設計；三是制造爐體，爐體的筒體部分采用卷制焊接，焊縫進行100%探傷，爐體所有拼接焊縫應進行消除應力熱處理。連接板的材料為20MnⅢ，連接板的鍵槽、連接孔加工精度應滿足圖紙要求。要求連接板焊接后與爐體進行整體加工，以保證同軸度、垂直度、平行度、對稱度的精度，并進行表面處理與精度檢測[2]。

3.4 創新采用自動加油裝置

卡爾多爐依靠安裝在耳軸環上的旋轉軸承和兩組托輪的三點支撐完成360°旋轉，爐體的總重量落在耳軸環中的托輪上，并通過傾轉軸傳遞到基礎上。旋轉軸用螺栓固定在爐體底法蘭上，并固定在爐體的支撐臂上的軸承套內。這些部件均在密閉煙罩內，工作溫度高，經常出現由于溫度過高造成軸承及其相關部件因溫度過高被燒而導致全系統停車。針對原卡爾多系統加油不便且存在不安全因素的狀況，對爐體驅動系統開展自動潤滑技術研究，改變原有手工定期加油方式，采用電動高壓柱塞式潤滑泵自動加油的方式，徹底解決了卡爾多爐旋轉裝置軸承和托輪軸承潤滑不良問題，保證了設備正常運行[4]。

4 結語

卡爾多爐爐修是爐體運行內襯壽命周期中必須開展的檢修過程，內容較多、工作復雜，科學實施爐修工作，對卡爾多爐安全、有序、高質、經濟的生產運行具有重要意義。金隆卡爐系統目前取得了多項專利成果，獲得國家科技進步二等獎1項、安徽省科學技術一等獎1項。