碳化硅冶煉爐主要有如下幾部分:端墻,電極,爐床,側墻及支柱,活動爐還包括車體。
一. 端墻
端墻位于爐床兩端,電極安裝其中。端墻是構成盛料容積的一部分,并支承,保護電極,使其不受氧化。要求端墻結構牢固,耐高溫抗氧化,在爐料熱膨脹壓力下不向外傾斜,不變形,還要求不透氣,防止電極氧化。
通常端墻由耐火磚(或混凝土預制件),碳質砌體砌成,用鋼架緊固。如采用混凝土預制件,一般砌于外部低溫部位。碳質砌體有多種類型,表2-3-3列出了它們的比較。
也有采用爐料代替碳質砌體的。這種結構節省碳質砌體材料,電極允許消耗長度較大,但爐料運輸量稍增加。
端墻有幾種組合形式:第一,全耐火磚砌體;第二,鋼保護支架耐火磚砌體;第二,鋼筋混凝土預制件結構,溫度較高部位砌耐火磚。
表2-3-2 不同端墻結構比較
組合形式 特點 適用范圍
耐火磚砌體 砌筑簡單,節約鋼材,不牢固易向外傾斜,易產生裂縫,不透氣性能差,易氧化電極 只用于小型爐
裝有鋼保護架的耐火磚砌體 結構牢固,壽命較長,但需要鋼材,造價稍高 大,中,小型爐都適用
鋼筋混凝土預制件與耐火磚配合 節約耐火磚及砌筑工時,不透氣性能較好,電極不易氧化,但只能在較低溫度部位使用預制件。安裝預制件時需起重設備。 適于大,中型爐
表2-3-3 不同類型碳質砌體比較
砌體類型 特點 適用范圍
石墨化塊 容易砌筑,抗氧化性能強,耐用,價格高,投資大 大,中型爐
電爐炭塊 容易砌筑,機械強度大,不易加工,價格比石墨化塊便宜,氧化較快,電阻大 大,中型爐
廢石墨化電極 價格便宜,需加工,砌筑質量差 中,小型爐
廢炭塊 價格便宜,需加工,砌筑質量差,易氧化 小型爐
出爐石墨及非磨料級碳化硅加粘結劑搗制 價格便宜,生產碳化硅時即獲得出爐石墨,因而可就地取材,但每爐維修量較大 小型爐
二. 電極
電極通常砌在端墻中心部位,橫貫端墻內外,它把強大的電能輸至爐內。電極應具有良好的導電性能,耐高溫,抗氧化,并且有一定的機械強度。表2-3-4列出了幾種電極的特點。
表2-3-4 用于碳化硅冶煉爐的幾種電極比較
材料名稱 特點 適用范圍
石墨化塊 導電性能好,抗氧化能力強,容易砌筑,容易加工,使用壽命長,價格較高 大,中,小型爐都可采用
石墨化電極(圓形) 導電性能好,抗氧化能力加,價格較高,加工量較大,不容易砌筑 中,小型爐采用
方形電爐炭塊 電阻大,導電性能不好,電能損耗大,抗氧化能力差,不易加工,容易砌筑,價格便宜 小型爐采用
炭素電極 電阻大,導電性能差,電能損失大,抗氧化能力差,需加工,不易砌筑,價格便宜 小型爐采用
三. 爐床
爐床按其形狀可分為矩形,梯形及圓弧形三種類型。按照其性能分為透氣爐床和不透氣爐床。表2-3-5列出了各種爐的特點。
表2-3-5 不同類型爐床的特點
類型 特點 適用范圍
不透氣矩形爐床 便于機械化抓斗作業,采用爐底焙燒法,兩直角處的新料焙燒不好,新料法無此問題,爐產稍低但不明顯 適于抓斗作業的大,中型爐
透氣的矩形爐床 具有透氣性,爐床砌筑容易,但直角部位新料焙燒不好,不便于抓斗操作 小型爐
梯形爐床 具有透氣性,爐底新料焙燒充分,爐產稍高,出爐底料時抓斗操作不便,易損壞爐底 大,中,小型爐采用
圓弧形爐床 具有透氣性,爐底新料焙燒充分,爐產稍高,需要鑄鐵爐條構件,人工出爐底料 小型爐
四. 側墻
爐兩側的爐墻稱側墻,起盛料并有保溫作用,可折卸。要求牢固,能經受住一般的碰擊,能承受爐內壓力,在溫度800~1200℃時不變形,具有良好的透氣性,留有透氣孔,占爐墻面積的6%~7%。
矩形爐床的大,中型爐,側墻分上下兩節,下節即是構成爐床的一部分。梯形,圓弧形爐床只有一節爐側墻,各爐墻間要求絕緣。
按照結構不同,側墻有多種:鋼框砌耐火磚爐墻,鋼框焊鋼板爐墻,鑄鐵爐墻,耐熱混凝土爐墻,耐火磚搭砌的爐墻等。表2-3-6 是各種爐墻的比較。
表2-3-6 各種爐墻的特點及適用范圍
爐墻種類 特點 適用范圍
鋼框砌耐火磚爐墻 在槽鋼框內砌直角耐火磚,每層磚之間留有矩形氣孔。這種爐墻修砌方便,經濟實用 大,中,小型爐都可用
鋼框焊鐵板爐墻 槽鋼框焊厚度6mm左右的鋼板,兩個工字鋼加強筋,鋼板上開5mm孔。這種爐墻耐用,修補方便,經濟實用 大,中,小型爐者可用
鑄鐵爐墻 全部由鑄鐵鑄成,重量較大,耐撞擊,不變形,但修補困難,費用較高 大,中型爐采用
耐熱混凝土爐墻 經濟省工,不耐撞擊,不能用水急冷,不易修補,不耐食鹽侵蝕 大,中型爐采用
耐火磚搭砌的爐墻 采用標準直角耐火磚搭砌,不用泥擠縫,簡便易行,但費工費力,耐火磚消耗大,且易傾倒 只在小型爐上采用