傳統(tǒng)的鐵合金礦熱爐一般采用預(yù)焙炭塊、寬粗縫砌筑爐襯，并通過(guò)調(diào)節(jié)一次電流大小來(lái)控制電極插入爐膛內(nèi)深度(即電爐負(fù)荷)。以某公司2*25.5MVA礦熱爐主體設(shè)備為例，其爐襯采用半石墨炭磚細(xì)縫砌筑技術(shù)，但在開(kāi)爐三個(gè)月后爐底即出現(xiàn)了發(fā)紅現(xiàn)象。通過(guò)精爐解剖和原因分析，找出解決問(wèn)題的辦法。
1#爐送電烘爐，6天后投初加料，第7天出第一爐鐵，隨著爐溫的不斷提高，第12天開(kāi)始逐步提升二次電壓，同時(shí)2號(hào)爐開(kāi)始送電。
1號(hào)爐運(yùn)行第43天的時(shí)候，出鐵時(shí)發(fā)現(xiàn)有硬物堵引流鋼釬的現(xiàn)象，調(diào)換了出鐵口后有所改善。運(yùn)行至第83天時(shí)出現(xiàn)渣多鐵少現(xiàn)象，而經(jīng)常出現(xiàn)欠鐵現(xiàn)象，到第90天的時(shí)候爐底溫度顯示為600多度，95天的時(shí)候爐底溫度達(dá)到1050℃，同時(shí)爐底鋼板靠近中線(xiàn)附近五處發(fā)紅。
之后2號(hào)爐也出現(xiàn)類(lèi)似情況，爐底溫度從425℃上竄到550℃以上而不得不停爐。
原因分析
鐵合金礦熱爐出現(xiàn)爐底發(fā)紅或穿爐時(shí)，主要有爐襯用材料、筑爐質(zhì)量、日常操作和爐型結(jié)構(gòu)這幾方面的原因。
1、爐襯方面(關(guān)鍵因素)
硅錳合金電爐其冶煉區(qū)在三根電極端部為氣體，將周?chē)虘B(tài)物料燒熔氣化，形成空腔狀坩堝，空腔內(nèi)溫度高達(dá)2000~3000℃，坩堝壁熱面約1800~2000℃，冷面約1500~1800℃，坩堝外固態(tài)物料直至爐襯內(nèi)壁1500~1700℃。
之前采用的細(xì)縫砌筑技術(shù)，筑爐時(shí)配置的耐火材料為N42粘土磚，L75高鋁磚、預(yù)焙(半石墨)炭磚、無(wú)水炭素膠泥、磷酸鹽泥漿、硬質(zhì)高鋁細(xì)粉、低溫粗縫電極糊、半石墨-碳化硅磚。筑爐時(shí)，這些材料的實(shí)際厚度分別為粘土磚0.6345m、高鋁磚0.335m、半石墨質(zhì)炭磚1.206m、隔熱層石棉纖維板0.02m、爐殼鋼板0.03m。
然后我們又分析了爐襯材料的導(dǎo)熱系數(shù)及界面溫度。
鐵合金電爐發(fā)生穿爐事故的首要問(wèn)題就是爐內(nèi)耐火材料內(nèi)襯。高鋁磚的荷重軟化點(diǎn)一般不超過(guò)1200℃，如果工況環(huán)境溫度超過(guò)1200，則需要在炭磚和高鋁磚接觸面加一層輕質(zhì)炭磚，用來(lái)把接觸面的溫度降低到1200℃以下。同時(shí)，爐襯的砌筑質(zhì)量也是影響壽命的因素之一，各種耐火材料都會(huì)產(chǎn)生不同的熱膨脹量，需要設(shè)置彈性緩沖帶，且厚度要適當(dāng)，太薄的話(huà)對(duì)耐火材料符合起不到補(bǔ)償作用，太厚的話(huà)爐殼對(duì)耐火材料的膨脹起不到約束作用，容易使磚縫擴(kuò)大。
爐襯的烘烤必須遵循升溫曲線(xiàn)，把爐襯按導(dǎo)熱系數(shù)分為基礎(chǔ)層和蓄熱層兩部分，烘爐曲線(xiàn)應(yīng)根據(jù)爐襯特點(diǎn)、耐火材料材質(zhì)、厚度以及施工部位和烘烤方式來(lái)制定。
其他影響爐襯壽命的還有組合把持器電爐操作、電弧特性、電流分布等等因素。
清爐分析及得出結(jié)論
停爐一周后，對(duì)1號(hào)爐進(jìn)行清理，在離爐口1米3左右的位置出現(xiàn)了焦炭層，其厚度比正常值高出了60%;離爐口2.4米的位置，三相電極區(qū)域出現(xiàn)炭磚體，原因是炭磚發(fā)生了上浮，正常爐膛深3.6米。
爐底發(fā)紅的原因：磚襯在加熱過(guò)程中產(chǎn)生溫度應(yīng)力發(fā)生了鼓包狀頂裂、滲鐵。炭磚三角區(qū)受熱力集中釋放形成“脹爛”。
傳統(tǒng)的寬縫筑爐工藝能保障爐襯使用壽命在一年以上，為了獲得整體爐襯壽命更長(zhǎng)的時(shí)間，可以用冷搗糊代替預(yù)焙炭塊寬縫砌筑。
自焙炭塊細(xì)縫砌筑的話(huà)，至少可以保證3年以上的爐襯壽命，此法的關(guān)鍵則是爐襯材料的設(shè)計(jì)和選擇上。
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