矿热炉操作人员讲义.docx

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1、矿热炉操作人员讲义目录1 .为什么要求电极较深地插入炉料?22 .硅铁电炉的电参数及几何参数确定方法及公式22.1.电炉供电参数的确定22. 2.电炉几何参数的确定33.影响电极插入深度的因素有哪些?43.1. 焦炭或兰炭加入量43. 2.焦炭或兰炭粒度43. 3.焦炭或兰炭性质43. 4.矿热炉二次电压53. 5.操作情况73. 6.出铁时间73.7. 炉内积渣量83 .8.电极间的极心圆直径84.如何判断电极出入深度？84. 1.电弧响声84.1.1. 气体放电的巴申定律124. 2.塌料和刺火情况124. 3.生烟区域大小134. 4.炉口温度154 .5.出铁情况155 .正常炉况应是

2、什么样的？156 .为什么炉渣有时发粘，怎样处理?166.1.炉渣过粘的特征166.2.炉渣过粘的原因166.3.炉渣过粘的危害性176.4.炉渣过粘时操作注意事项176 .5.较大容量的电炉炉渣发粘时的两个措施177.矿热炉炉内为什么有时刺火，如何处理?187. 1.刺火的概念187. 2.比较容易刺火的部位：187. 3.刺火的原因187. 4.刺火的危害：187 .5.刺火的处理方法：198 .为什么炉渣过粘时电极不易深插？199 .工业硅冶炼过程中矿热炉易出现的几种炉况问题209.1.概述209.2.还原剂的选择及配料问题219.3.炉况波动时出现的问题219.4.出炉时发现的问题21

3、9.5.仪表操作中发现的问题211 .为什么要求电极较深地插入炉料？电极较深的插放炉料，可以提高炉温和扩大均烟，为冶炼反应充分进行，创造了必要的热量条件。因此，使电极较深的插入炉料，是冶炼操作中的重要环节。当电极插入炉料较深时，热量损失少，炉温高，增烟大，炉内化学反应速度快，于是出铁量多，单位电耗低。反之，电极插入炉料较浅时，刺火和塌料现象均较多，热量损失大，炉温低，反应不能充分进行，因此，就不会有较好的技术经济指标。电极的插入深度，主要与冶炼品种和炉容量大小有关。据实践经验，冶炼75硅铁，较大容量炉子的电极插入深度一般为IooO1200mm,较小容量的矿热炉，一般为7001000mm冶炼45

4、硅铁较大容量矿热炉的电极插入深度，一般为8001000mm,较小容量炉子一般为500800mm较为合适。2 .硅铁电炉的电参数及几何参数确定方法及公式2.1.电炉供电参数的确定以25MVA硅铁电炉为例（下同），电炉的供电参数如下：（1）矿变的一次电压以35或I1okV为常见的一次电压。（2）调整二次电压，有载远程自动控制。（3）油水冷却器冷却电炉变压器。（4）电炉变压器装有中压无功补偿装置，以提高电炉冶炼的功率因数。（5）变压器二次电压范围，115175265V,变压器电压级数31级，级差3V,电炉常用使用电压190V,额定电流760OOA左右。（6）三个单相变压器，接线方式Ddoo（7）自然

5、功率因数下电炉额定有功功率16.25MVA。2. 2.电炉几何参数的确定电极的直径由电极的电流密度和电极截面的功率密度来决定。电极电流密度设定为6Acn,电极截面的功率密度设置为0.5kWcm2左右。由此确定电极直径130cm。即使采用中压补偿来提高有功功率，上述计算方法仍然在有效的范围内。（1）电极的极心圆直径如何确定？电炉的极心圆直径是由极心圆面积的功率密度决定的，在25MVA电炉中极心圆的面积功率密度选择2.65MVAn,由此确定电极的极心圆直径在3100100mmo（2）电极的炉膛直径是如何确定的？电炉的炉膛直径是由炉膛面积的功率密度决定的，在冶炼硅铁的25MVA电炉中，这个数值取值5

6、0OkW依此计算电炉的炉膛直径大约在7200mmo（3）电炉的炉膛深度是如何确定的？电炉的炉膛深度是由电炉容积的功率密度决定的，此数值大约190kWm3o由此计算25MVA的炉膛深度的在2600mm左右。（4）炉壳高度的尺寸是如何确定的？25MVA的炉壳高度是由炉膛深度加上2000mm,大约在4600mm左右。这就意味着炉底厚度2000mm左右。（5）炉壳直径的尺寸是如何确定的？25MVA的炉壳直径是由炉膛直径加上200Omm,即9700mm左右，这就意味着炉墙厚度IOOOmm左右。（6）炉墙碳豉的高度尺寸是如何确定的？硅铁电炉炉墙碳砖的高度应大于0.67d（d电极直径），以保证电极的插入深度

7、低于碳砖的高度200250mm0在25MVA电炉炉墙碳砖高度大约在I1oO1200mm0这里需要特别指出的是上述炉子尺寸参数值的计算，均是在电炉自然功率下的有功功率为基础的，考虑到低压、中压补偿以后有功功率的提高，应根据有功功率的提高幅度来重新核定其尺寸参数值。3.影响电极插入深度的因素有哪些？3.1. 焦炭或兰炭加入量焦炭的导电性比硅强。如果焦炭加入量过多，会影响电极深插。因此，在满足硅石中的二氧化碳充分还原的条件下，焦炭加入不要过多，以利于电极插入。兰炭是由优质的侏罗纪煤炭烧制而成的，具有固定碳高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、硫低、磷低、铝低等特性。被广泛应用于电石、铁合金、硅铁、碳化

8、硅等产品的生产及化工、冶炼、造气等行业。近些年，兰炭还被广泛应用于民用领域及工业锅炉燃料。兰炭的大范围推广是使用，越来越受到各领域的关注与推崇。3. 2.焦炭或兰炭粒度焦炭的粒度小，表面积增大，增加接触面，炉料的电阻大，则电极插入深；反之，焦炭的粒度大，表面积减少，炉料的电阻小，则电极的插入深度就变浅。兰炭也被成为半焦、焦炭，结构为块状，粒度一般在3mm以上，它的颜色呈浅黑色。兰炭可以分为大料、中料、小料及焦面。小料粒度介于6mm13mm,中料粒度介于13mm25mm,大料粒度大于25mm,焦面粒度小于6mm。兰炭的质量标准，固定碳82%,挥发分4%,灰份6%,硫0.3%,水份V10%。3.

9、3.焦炭或兰炭性质这里主要是指焦炭本身的电阻。如果焦炭的电阻小，通过炉料的电流大，使电极上升，电极插入深度就浅。反之，焦炭的电阻大，例如使用煤气焦等，因其电阻大，电极则可深插。兰炭固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰分低、铝低、硫低、磷低的特性，可代替冶金焦、无烟块和木炭而广泛运用于电石、金属硅、铁合金、硅铁、铭铁、硅镒、碳化硅、化肥等产品的生产中。3. 4.矿热炉二次电压当冶炼采用较高的二次电压时，电弧较长，电极在炉料内插入较浅。反之，采用较低的二次电压，电极插入炉料就比较深。矿热炉也叫埋弧电炉，电极在料层内部同时存在电弧导电和电阻导电两种方式其电流走向为：电极T电弧T渣、铁熔体T电弧T电极

10、电极T固熔态炉料T电极根据铁合金矿热电炉的一般冶炼特性，电弧导电电流约占全部电流的7075%,电阻电流占全部电流的2530%,电阻电流比例的大小与使用二次电压成正比与料层电阻成反比。铁合金冶炼矿热电炉二次电压选择的经验公式为：u2=Vp(1)Ku一一电压系数，与冶炼品种不同有关。其中，铺硅合金为6.26.6;高碳铭铁为7.07.3;锲铁为银铁值为根据现有矿热电炉数据推算而得。P电炉功率，kVAo可以看出，二次电压参数高低的选择与电炉功率大小、炉料、炉渣、金属特性有关，并有如下规律：(1)无论冶炼何种铁合金产品在同种工艺操作情况下矿热炉功率越高选用的二次电压越高。(2)使用同等功率电炉冶炼不同产

11、品时，料层导电能力越高使用的二次电压相应越低并会表现出相应偏低的功率因数。料层的导电能力通常与炉料化学物理特性、还原用焦炭性能及配入量有关。电炉功率/kVAMX工高碳铭铁3A三镭硅合金叵能踞加向,：阳图1冶炼不同产品电炉功率与二次电压关系曲线图1是根据收集到的不同产品，使用不同功率矿热电炉和相应常用二次电压数据绘制而成的相关曲线，针对银铁矿热电炉设计时二次电压的选择作如下分析。镒硅合金、高碳格铁是铁合金生产中较为普遍的矿热炉冶炼产品，与银铁同属有渣法产品冶炼在实际生产过程中其单位入炉矿焦炭配用量比银铁冶炼多。因而，在使用同等功率矿热炉。冶炼时，选用的二次电压比银铁冶炼低，从表格数据可以看出：尽

12、管这些产品冶炼过程在使用矿种品位高低、焦炭性能、配入量等因素会有所波动，但在同一功率矿热炉中使用的二次电压变化范围不会太大，级别设定也不会太多。冶炼生铁用的矿热炉数据不全，目的在于国内已有多家利用高铁银矿或含格银矿冶炼低Ni银铁和低Ni银珞合金，如何利用银矿中的Fe和Cr,也是国内银铁冶炼的一种趋向。冶炼上述产品的矿热电炉参数，介于锦铁、格铁与银铁冶炼矿热炉之间。在银铁冶炼中，尽管使用银矿含Ni量仅在1%3%,红土银矿含Fe量的大幅波动及对银铁冶炼过程含Ni量高低控制较大范围变化的影响，加之对银矿预处理方法的不同，冶炼操作、冶炼过程焦炭的配入量产生较大的差值，故在矿热炉参数选择时，首先对二次电

13、压的选择会有较大的不同。具体表现在：(1)以同等功率矿热炉与铁合金其他产品的冶炼相比，冶炼银铁使用的二次电压较高，接近锦硅合金、高碳格铁冶炼常用二次电压的二倍左右，不经补偿的功率因数一般高达0.920.96。使用同一含MgO较高(MgO18%)的银矿，在相同功率矿热炉采用不同操作冶炼含Ni相近的银铁时，使用二次电压的高低不同，从高到低的操作顺序是：热矿入炉，薄料面、厚渣层操作;热矿入炉，厚料层、厚渣层操作;热烧结矿入炉，厚料层、薄渣层操作;冷烧结矿入炉，厚料层、薄渣层操作。对于上述操作顺序常用二次电压的参照值如下：450V420V390V360V。不同厂家使用焦炭性能不同，使用二次电压会产生一

14、定的波动。但不同操作造成常用二次电压的差别不能低估。(3)以同一操作方式，使用同一银矿冶炼Ni含量越高的银铁，常用二次电压一般越高。以同一操作方式,使用含Ni相近，含Fe量不同的银矿，生产含Ni不同的银铁时，含Ni越低，使用二次电压应越低。以含NiI%2%,Fe37%,生产含Ni约3%的银铁时，其常用二次电压已接近电炉生铁冶炼所需的二次电压。(2)以同等功率矿热电炉冶炼银铁与其他产品相比,冶炼银铁的变压器二次电压设计范围较宽，电压级数较多，这与最低二次电压的选择和常用二次电压的波动范围大有关。最低二次电压的选择与电极焙烧方式有关。投产时，采用焦炭焙烧电极，设计时可选用较高的二次电压。采用电焙烧

15、电极，一般会选用较低的二次电压。一些电炉参数设计时，选用的二次电压最高值,是否需要远超正常使用二次电压范围，可进一步讨论分析。二次电压选择合适与否，关系到电极直径的合理选择和电炉功率的合理使用。3.5.操作情况如果操作不当，诸如混料不均，偏加料，不及时捣炉。炉渣过粘，料面过高或炉内缺料等等，都会妨碍电极插入炉料的深度和稳定程度。3.6.出铁时间在炉况正常情况下，出铁间隔时间延长或铁水出不干净，炉内积存铁水势必较多，电极要上升，电极插入炉料内较浅。3. 7.炉内积渣量排渣不好，炉内积渣过多，炉底上涨，电极的插入深度变浅。4. 8.电极间的极心圆直径相同容量的矿热炉，极心圆的直径较大时，电极间距离较远，炉料的电阻增加，电极插入炉料内较深，反之极心圆直径较小时，电极插入深度变浅。4.如何判断电极出入深度？实践经验可通过以下五个方面，判断电极出入深度：5. 1.电弧响声电炉冶炼过程中，如果电弧的响声很大，则说明电极插入炉料过浅/。一般来说电极插入深度超过800mm,电弧响声较小。“电弧”是一种等离子体放电现象，电流通过某些