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铁合金矿热炉炉底温度升高及发红的解决办法

传统的铁合金矿热炉一般采用预焙炭块、宽粗缝砌筑炉衬,并通过调节一次电流大小来控制电极插入炉膛内深度(即电炉负荷)。以某公司2*25.5MVA矿热炉主体设备为例,其炉衬采用半石墨炭砖细缝砌筑技术,但在开炉三个月后炉底即出现了发红现象。通过精炉解剖和原因分析,找出解决问题的办法。
1#炉送电烘炉,6天后投初加料,第7天出第一炉铁,随着炉温的不断提高,第12天开始逐步提升二次电压,同时2号炉开始送电。
1号炉运行第43天的时候,出铁时发现有硬物堵引流钢钎的现象,调换了出铁口后有所改善。运行至第83天时出现渣多铁少现象,而经常出现欠铁现象,到第90天的时候炉底温度显示为600多度,95天的时候炉底温度达到1050℃,同时炉底钢板靠近中线附近五处发红。
之后2号炉也出现类似情况,炉底温度从425℃上窜到550℃以上而不得不停炉。
原因分析
铁合金矿热炉出现炉底发红或穿炉时,主要有炉衬用材料、筑炉质量、日常操作和炉型结构这几方面的原因。
1、炉衬方面(关键因素)
硅锰合金电炉其冶炼区在三根电极端部为气体,将周围固态物料烧熔气化,形成空腔状坩埚,空腔内温度高达2000~3000℃,坩埚壁热面约1800~2000℃,冷面约1500~1800℃,坩埚外固态物料直至炉衬内壁1500~1700℃。
之前采用的细缝砌筑技术,筑炉时配置的耐火材料为N42粘土砖,L75高铝砖、预焙(半石墨)炭砖、无水炭素胶泥、磷酸盐泥浆、硬质高铝细粉、低温粗缝电极糊、半石墨-碳化硅砖。筑炉时,这些材料的实际厚度分别为粘土砖0.6345m、高铝砖0.335m、半石墨质炭砖1.206m、隔热层石棉纤维板0.02m、炉壳钢板0.03m。
然后我们又分析了炉衬材料的导热系数及界面温度。
铁合金电炉发生穿炉事故的首要问题就是炉内耐火材料内衬。高铝砖的荷重软化点一般不超过1200℃,如果工况环境温度超过1200,则需要在炭砖和高铝砖接触面加一层轻质炭砖,用来把接触面的温度降低到1200℃以下。同时,炉衬的砌筑质量也是影响寿命的因素之一,各种耐火材料都会产生不同的热膨胀量,需要设置弹性缓冲带,且厚度要适当,太薄的话对耐火材料符合起不到补偿作用,太厚的话炉壳对耐火材料的膨胀起不到约束作用,容易使砖缝扩大。
炉衬的烘烤必须遵循升温曲线,把炉衬按导热系数分为基础层和蓄热层两部分,烘炉曲线应根据炉衬特点、耐火材料材质、厚度以及施工部位和烘烤方式来制定。
其他影响炉衬寿命的还有组合把持器电炉操作、电弧特性、电流分布等等因素。
清炉分析及得出结论
停炉一周后,对1号炉进行清理,在离炉口1米3左右的位置出现了焦炭层,其厚度比正常值高出了60%;离炉口2.4米的位置,三相电极区域出现炭砖体,原因是炭砖发生了上浮,正常炉膛深3.6米。
炉底发红的原因:砖衬在加热过程中产生温度应力发生了鼓包状顶裂、渗铁。炭砖三角区受热力集中释放形成“胀烂”。
传统的宽缝筑炉工艺能保障炉衬使用寿命在一年以上,为了获得整体炉衬寿命更长的时间,可以用冷捣糊代替预焙炭块宽缝砌筑。
自焙炭块细缝砌筑的话,至少可以保证3年以上的炉衬寿命,此法的关键则是炉衬材料的设计和选择上。


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