稀贵金属卡尔多炉炉修实践与优化改进

邹 贤，孙先如

（金隆铜业有限公司，安徽 铜陵 244000）

金隆公司稀贵金属（铜阳极泥）冶炼加工生产系统原为铜陵有色控股旗下稀贵金属分公司，设计年处理阳极泥4000t，核心设备卡尔多炉从瑞典奥托泰科技公司(OUTOTEC)引进[1]，规格为Φ2500mm×3975mm，有效容积2m3，倾动电机30kW，旋转电机56kW（2台），炉膛采用半再结合铬镁砖砌筑。该系统自2009年1月投产至今，已连续安全稳定生产11年，截止目前已历经三十多次炉修，通过持续优化改进和技术创新升级，卡炉处理能力已提升至6000t以上，炉修周期由原平均4.5次/年缩短至3.5次/年，炉修时耗由原来的15天/期缩短至平均6天/期，炉寿、作业率和生产成本各项经济技术指标得到大幅度提升。

1 卡尔多炉炉修概述

1.1 炉修主要条件及判定标准

卡尔多炉炉修具有周期性、计划性，由单炉寿命决定。根据多年来的实际经验总结：每期炉寿基本维持在80～90炉次，炉内耐火材料基本损耗到安全线。图1是主要展示内衬的主要腐蚀部位分布在渣线区：一是渣线区内衬侵蚀过大，只剩下80mm～100mm，其他侵蚀较小的部分，厚度仍然有150mm～200mm，上下内衬之间厚度差距较大，会导致内衬整体倒塌的危险（腐蚀见图一红色曲线所示），此时必须停炉检修，整体更换工作层内衬；二是当耐火材料损耗达到一定程度后，炉钢体外壳温度会有直接反映，通过检测炉体达到临界温度510℃，或是观察发现炉体外壳出现局部发红等现象，持续的高温会造成外壳的温度超过钢壳上限，极易导致钢壳变形，必须停炉检修。

1.2 炉修主要内容

1.2.1 常规检修内容

根据卡炉生产系统设备运行情况确定，通常包括：炉体工作层重新砌筑，卡炉燃烧、吹炼喷枪喷嘴检查、更换，烟道、喷枪冷却循环水系统过滤器等清理检查，循环水泵常规检查、加油，直升烟道清理，捣打料修补，新喇叭口捣打料捣打，自动加油系统各接口检查、调整，卡尔多炉仪表、电气、气动调节阀等控制系统检查，各应急开关校验应急灵敏度等。

1.2.2 优化改进方面

从上期炉修结束投产开始，一是对上期检修过程总结中存在的不足进一步研究优化改进；二是对当期卡炉生产过程进行系统跟踪和梳理发生的各类问题，可以按照专业划分为机械、电仪、工艺三大类进行统计汇总；三是针对生产指标和专项技术升级改造项目。整个检修内容和项目部，通常在距离下期炉修一个半月前组织炉修筹备工作。

2 炉修组织

2.1 炉修方案和计划的确定

生产车间或工厂通常组建炉修技术队伍，涵盖工艺、机械、电气等各专业技术人员。各专业结合当期卡炉生产过程出现的问题进行分析，同时涵盖技术升级改造项目，前期由各专业负责人牵头组织各专业内部讨论制定方案，然后集中全部专业进行综合讨论审定，并确定炉修周期计划，编写计划检修进度表。

2.2 炉修组织实施关键工作

2.2.1 安全管理第一位

一是安全管理，炉修每个检修项目必须实施“三方”确认：属地负责人（主要指生产操作方）、专业管理责任人、检修实施负责人（检修操作人员），并以检修指令书方式进行书面确认；二是安全培训，要求参加施工的全部人员，包括需要进入作业区的设备厂家工作人员，至少提前一天进入车间，由安全管理人员组织安全学习培训；强调登高作业、动火作业、受限空间作业等八大危险作业注意事项及防护措施，要求必须穿戴齐全劳动保护用品方可进入作业区域；三是建立安全责任制，根据现场实际情况，将现场划分成若干个责任区，由施工单位、公司指定专职安全员，对作业责任区的安全负责。要求专职安全员每天对作业现场进行专责检查，并对大型作业进行全面跟踪，还要负责编制安全通报、隐患快报等，检查安全活动及安全学习情况，做到分工明确，责任落实。对于检查中发现的违章等不安全现象及时曝光，及时通报检查中发现的不安全问题，防患于未然，同时教育警示他人。

图1 卡尔多炉内衬侵蚀示意图

2.2.2 检修实施组织注意事项

一是从组织上落实统一指挥协调，每个检修项目确定负责人，每天定时召开检修例会，协调解决检修过程遇到的问题确保主线安全、按期完成；二是加强检修后勤保障、人员安排，为整个检修施工提供全面的基础保障；三是做好检修过程记录，重点做好炉内影像资料的收集保存工作。

2.2.3 制定检修应急措施

针对炉修期间发生的临时性故障与维修，对可能导致延期的项目及时作出了调整与安排，相关管理人员坚守炉修一线，组织调度现场炉修工作，保证了炉修按时间按质量完成，确保炉修工作如期完成。

3 炉修的优化改进

通过对三十多次炉修的梳理总结，我们从检修模式、设备改进、技术升级改造等各方面进行了持续优化，并在实践中取得了一定成效。

3.1 检修模式优化提升

卡炉炉修的主体工作是卡炉内衬更换，经过多次试验，将原来的在线检修模式改为离线检修。通过不断优化改进，制作备用炉体，采取离线检修方式，炉修耗时从最初的15天缩短至5天，检修效率提升3倍。

在线检修流程：冷炉→拆除炉砖→重新砌筑新炉砖→烘炉→投料。

离线检修流程：砌好备用炉体→冷炉→拆除旧炉体→安装砌好的备用炉体→烘炉→投料。

3.2 加料系统优化改进

一是改造阳极泥储料仓出料口，由DN250扩大到DN300；二是阳极泥储料仓上增设空气炮疏堵装置，安装空气炮3只、混合料仓上安装空气炮1只，进而解决了堵塞问题；三是在混料仓原有阀门下部再安装插板阀一只，与上部阀门联锁操作，即上部阀门开、下部阀门关，下部阀门开、上部阀门关闭，加料时两只阀门之间留有300mm的料柱，计100kg的混合料，实现了精准计量加料，有效控制了加料量和加料时间。经过加料系统改进和工艺优化，实现单炉周期由36h以上缩短到28h以下，单炉生产周期缩短25%[1]。

3.3 实施主体设备国产化

公司通过实施科技攻关，对卡炉主体设备实行国产化研究，其关键点主要是设备制造加工质量，通过试验和实践生产，攻克卡尔多炉炉体设计制作的技术关键点，实现了卡炉炉体、弹性圈、托圈等国产化。一是研究现有2m3卡尔多炉炉体的设计制造方法，确保国产炉体尺寸准确无误，保证与现用炉体的旋转装置进行装配；二是经对外方供货的弹性圈数据进行分析、并与国产材料进行比对，选择合适的炉体材质，进行炉体结构设计；三是制造炉体，炉体的筒体部分采用卷制焊接，焊缝进行100%探伤，炉体所有拼接焊缝应进行消除应力热处理。连接板的材料为20MnⅢ，连接板的键槽、连接孔加工精度应满足图纸要求。要求连接板焊接后与炉体进行整体加工，以保证同轴度、垂直度、平行度、对称度的精度，并进行表面处理与精度检测[2]。

3.4 创新采用自动加油装置

卡尔多炉依靠安装在耳轴环上的旋转轴承和两组托轮的三点支撑完成360°旋转，炉体的总重量落在耳轴环中的托轮上，并通过倾转轴传递到基础上。旋转轴用螺栓固定在炉体底法兰上，并固定在炉体的支撑臂上的轴承套内。这些部件均在密闭烟罩内，工作温度高，经常出现由于温度过高造成轴承及其相关部件因温度过高被烧而导致全系统停车。针对原卡尔多系统加油不便且存在不安全因素的状况，对炉体驱动系统开展自动润滑技术研究，改变原有手工定期加油方式，采用电动高压柱塞式润滑泵自动加油的方式，彻底解决了卡尔多炉旋转装置轴承和托轮轴承润滑不良问题，保证了设备正常运行[4]。

4 结语

卡尔多炉炉修是炉体运行内衬寿命周期中必须开展的检修过程，内容较多、工作复杂，科学实施炉修工作，对卡尔多炉安全、有序、高质、经济的生产运行具有重要意义。金隆卡炉系统目前取得了多项专利成果，获得国家科技进步二等奖1项、安徽省科学技术一等奖1项。