密闭矿热电炉(矿热炉、电弧炉)电极插入深度的把控控制与影响因素.doc

密闭矿热电炉（矿热炉、电弧炉） 电极插入深度的把控与影响因素 一、电炉冶炼中电极插入深度的影响因素及判断： 电极工作端长度是指底环下沿到电极顶端的电极长度。电极下插深度是指埋入炉料内部的电极长度。 电极插λ深度反映了炉膛反应区在竖直方向上的位置，是判断炉况的重要特征之一。 随着铁水在炉膛中的积聚和排出，熔炼区的位置和电极下插深度会发生一定改变。 1、影响电极插入深度的因素： 正常熔炼过程中，电极端部距炉底的距离为一定值，它与冶炼品种，电极直径和电炉的电气参数有关。一般这距离为电极直径的0.6~1倍。 表中列出了电极插入深度和电极至炉底距离与电极直径的关 系： 品种 硅铁 锰铁 硅锰 I/d 0.96 0.94 0.72 L/d 1.38 1.06 1.57 1 / 5 d:电极直径； I:电极至炉底距离； L:电极插入深度。 正常冶炼生产过程中电极位置的波动比较小。当炉况变化时电极插入深度变化较大。 电极插入过深通常表明炉膛电阻增大，这多是由于还原剂不足或炉渣碱度过低引起的。 电极插入过浅表明炉膛电阻减少，往往是由于炉料中的还原剂过剩或炉渣碱度过高，金属氧化物含量过高引起的。 2、电极插入深度对炉况的影响： 电极插入料层过深或过浅造成的后果如下： 改变炉膛热分布和炉膛结构。输入炉膛的热量只有50%~80%用于冶炼反应，有20%~50%的热量被炉气带走，用于上层炉料的预热。 电极插入深度不合理会使电炉的效率降低。降低元素回收率。炉气中通常含有一定量的金属蒸汽或氧化物如Mn，Cr，SO等。这些物质在随炉气向上运动时，会在料层上部凝聚或被炉料所收集。 电极插入过浅使料层变薄，高温烟气就会将这些有用元素带走，从而降低元素回收率。 电极插入过深会损坏炉底。电极端部温度远超过耐火材料的工作温度。 2 / 5 当电极过于接近炉底时就会加剧耐火材料的损毁速度。熟练的操作者可以通过电极上下运动状况、电极把持器的位置、电极消耗速度和下放量、电炉功率和电极电流、电弧声响、料面温度、炉料运动情况、料面透气情况等判断电极插入深度。 由于操纵者经验和知识的局限性，判断失误是不可避免的。 长期以来，人们一直在研究测量电极插入深度的方法。 3、炉气温度及成分对电极插入深度的判断： 封闭电炉料面温度与电极埋入深度有关。电极插入越深，炉气通过炉料的路径越长，炉气温度越低。 炉气中CO在上升过程中会与将炉料中的高价氧化锰、氧化铁还原成低价氧化锰、氧化铁； 将氧化亚铁还原成铁，生成CO2（一氧化碳对高价氧化物的还原，对于低价氧化矿只能通过碳进行还原，这是氧化还原中热动学条件所致）使炉气成分发生改变。 一氧化碳含量降低二氧化碳含量升高，但是对于二氧化碳含量的升高要区分是否由于电炉密封不良导致一氧化碳与氧反应生产二氧化碳。 一般认为电极插入深度与炉气中CO和CO2浓度的关系如下： h=k(CO2%)/(CO%)+(CO2%）； k:系数； CO2%、CO%：炉气中气体浓度%。 3 / 5 二、电炉内各部位电压梯度： 电极之间、电极和炉墙之间的电压在一定程度上影响炉膛内部的电流分布。 电压梯度对电极位置和炉膛内部的功率分布影响很大。三相交流电炉的电弧总是偏向于炉墙一侧，而冶炼工艺要求电炉的功率集中于炉膛中部。 为了使功率不分散，在电炉设计和建造中应该使：电极之间的电压梯度大于电极-炉墙之间的电压梯度。 减少电流和功率分布偏向炉墙一侧，这样有助于炉墙的损毁及更有利于炉内温度的均衡。 结合实际生产经验硅铁、工业硅等无渣法电炉电极之间电压梯度和炉墙电压梯度确实接近于常数，而硅锰等有渣法电炉的电 4 / 5 压梯度并不完全相同。 这表明，有渣法电炉的熔池有助于改善电流和功率的分布。 电极炉墙电压在一定程度上影响电极位置。降低炉墙碳砖高度可 以减少流向炉墙的电流，使电极深插。 5 / 5