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生产锰硅合金矿热炉炉衬的损坏原因分析

浏览:58 发表时间:2020-04-24 22:10:29

前言

         生产铁合金用的电炉的炉衬有多种。生产不同品种的铁合金使用什么样的炉衬,是由所生产的铁合金的熔炼温度、炉渣的酸碱性质以及电炉的种类决定的。通常情况下,生产高碳锰铁、锰硅合金和低微碳锰硅合金使用酸性渣,一般采用碳质炉衬;生产高碳铬铁使用碱性渣,一般采用镁质炉衬;生产硅铁和硅铬合金,由于温度高,一般也采用碳质炉衬;而生产中低碳锰铁和中低碳铬铁使用精炼炉和碱性渣,一般采用镁质捣打料炉衬。

吉林铁合金有限公司近些年主要以生产锰硅合金为主,在生产过程中,经常会出现炉衬损坏的问题,所以针对生产锰硅合金使用的碳质炉衬的损坏机理进行了分析。生产锰硅合金使用的碳质炉衬按照砌筑炉衬的原料形状,可分为炭块砌筑炉衬和冷捣糊捣打炉衬;按照炉衬的保温性能,可分为保温炉衬和水冷炉衬。无论是从砌筑炉衬的原料形状还是从炉衬的保温性能,它们本质上都是碳质材料砌筑而成的炉衬。

一个新炉衬,使用维护得好炉衬寿命可长达十年以上,使用维护得不好,炉衬寿命不到一年甚至仅仅几个月,因此了解炉衬损坏的原因十分重要。

1炉衬损坏的原因

1.1烘炉制度不合理

       2013年,内蒙古乌兰察布地区新建的30MVA以上的锰硅合金矿热电炉,在新开炉不到一年(有的甚至只有两个月)的时间里就相继出现了炉底烧穿事故。清炉维修时发现,电极下方的炭砖几乎已经立起,而且炭砖的下面充满了锰硅合金。什么原因造成了合金渗入炭砖下层,让企业技术人员困惑和不解。

通常所用的砌炉材料中,不仅有碳质材料,还有黏土砖、高铝砖、耐火粒、石棉板、填充糊和黏结剂等,这些材料中都含有一定量的水分,填充糊和黏结剂中还含有大量的挥发分,如果使用的是预焙炭砖,其内还有更多的挥发物质。无论是水还是挥发物质,在遇到高温的时候,都会变成气体排出。

新炉衬刚投入使用时,烘炉制度不合理,会造成炉衬损坏。

如果缩减烘炉时间就会造成升温过快,当炉温上升太快时,新砌筑的炭砖及相关材料中的水分、挥发性气体会大量急速排出,而且此时排放的能量也很大,这些能量得不到缓慢充分地释放就会造成炉底炭砖松动,炉衬炭砖之间就会出现大量排气孔洞,液态锰硅合金会从这些气孔渗入炉衬,拱起炉底炭砖,炉底遭到一定程度上的破坏直至穿漏炉事故的发生。

内蒙古乌兰察布地区这些新建的30MVA以上的锰硅合金矿热电炉,使用的都是预焙炭砖砌筑的炉衬,所以烘炉制度不合理是造成穿炉底的原因之一。当时,也有两台新电炉投产时没有发生漏炉事故,是因为其在送电时,设备总是有事故,一直处于停停打打的状态,这就给炉内水蒸气及挥发物的释放提供了充足的时间,歪打正着,使炉衬得以保存。

1.2用电制度不合理

由于变压器在出厂时其使用容量就已经确定,所以生产企业所承担的变压器基础运行费用就是固定不变的。

1.2.1超负荷运行可获得好的经济效益

       如果生产过程中消耗电量越多,分摊到每度电的基础运行费就会降低,即每度电的电价降低了,所以每吨合金产品的电费成本就会下降。电炉的参数一定了,电炉的大小也就一定了,此时输入炉内的电量增加,使炉温升高,化料速度变快,产量会随着增加。近几年来,为了得到更高的产量和更好的经济效益指标,电炉处于普遍超负荷运行状态,负荷超载量少时有10%~20%,多时可达30%~40%。

1.2.2超负荷运行可造成炉衬损坏

     超负荷运行虽然在经济效益上给企业带来了很大的益处,但过度超负荷也给炉衬带来了很大的伤害。超负荷的方式基本上是先超电压再超电流。超电流就需要电极深插,当达不到想要的电流时就必须抢放电极,这时候如果电极下放量控制不好的话,就会使电极工作端过长,电极过长就会对炉底造成伤害。目前为止,还没有什么耐火材料能够抵挡住电极弧光的温度,时间一长,电极根部下面的炭砖就容易飘起,造成最上一层炭砖损坏。

1.3炉内长期漏水

       炉内设备漏水对于冶炼生产来说,危害非常大。当设备严重漏水时,电炉不能满负荷运行,容易造成大塌料,危害现场操作人员的人身安全。另外设备漏出的水,蒸发和分解都需要吸收大量的热量,会造成炉内热能损失,导致合金电耗升高。

如果液态水遇到高温时,会迅速分解成氢气和氧气,当高温红热的炭砖遇到氧气后,氧化非常迅速,严重时会造成漏炉事故。如果炉墙被水浸透后,在高温时水分气化,使炉墙体积急剧膨胀,若水分不能及时排除,就会造成炉墙破损。

1.4炉壳焊接不严漏气

        碳质炉衬既不属于酸性炉衬,也不属于碱性炉衬,因此,其既不怕酸性炉渣的侵蚀,也不怕碱性炉渣的侵蚀。碳质炉衬的耐火度又很高,荷重软化温度也很高,所以,通常情况下,冶炼过程中产生的高温(不是弧光的高温)、冲刷和炉渣的酸碱性对其的影响并不大。从这几方面来看,对于铁合金冶炼来说,碳质炉衬是比较理想的炉衬,但其致命的弱点,就是高温抗氧化性极差。

如果炉壳焊接不好,或是时间久了焊缝开裂,势必会使碳质炉衬暴露在空气中。生产时炉壁炭砖的温度可达300℃以上,这为碳质炉衬与氧气发生反应提供了条件,炉衬会迅速氧化生成二氧化碳,被侵蚀破坏。

实践证明,炉衬被氧气氧化是先从炭砖缝隙开始然后向两边扩散,氧化部位比较光滑,没有明显棱角,可纵深发展。当发生漏炉维修时,首先清理干净烧穿部位,然后用电极糊或堵眼泥堵住,确保炉壳焊接处不透气即可。

1.5重金属对炉衬的破坏

       锰硅合金生产主要原料为锰矿,而锰矿一般与重金属伴生,重金属主要有铅、锡和银等。铅的熔点为327.5℃,比重为11.35g/cm3;锡的熔点为231.89℃,比重为7.3g/cm3;银的熔点为962℃,比重为10.49g/cm3。锰硅合金的熔点为1240~1300℃,比重为6.0~6.4g/cm3。这些重金属熔点均比锰硅合金的熔点低,比重均比锰硅合金的比重大。在高温冶炼过程中,低熔点的重金属先于锰和铁被还原,且由于这些被先还原为液体的重金属比重大,很容易顺着砖缝渗入炭砖下面,砖被拱起炉衬遭到破坏。

1.6不定期维护造成炉衬损坏

      正常情况下,炉衬使用一年左右时,就应该停炉对炉衬进行维修维护,尤其是出铁口位置,经过长时间的高温、冲刷和氧化,会比其他部位损坏的更严重。如果矿热电炉长时间生产而不定期维修,炉衬损坏一定会越来越重,严重时导致穿漏炉事故的发生。

2结语

      总结分析了锰硅合金电炉炉衬损坏原因,这几种损坏原因虽然不全面,确是非常常见的。目的就是通过分析这些原因,找到对应的解决措施,以便更好地延长炉衬的使用寿命。炉衬的寿命提高了,生产率会相应提高,合金成本也会有所降低。

本文摘自:找耐火材料网


生产锰硅合金矿热炉炉衬的损坏原因分析
针对新建30MVA锰硅合金矿热炉投产后短时间内发生穿漏炉事故、出现炉衬损坏的问题,总结分析了几方面导致炉衬损坏的原因,目的是找到对应的解决措施,以期能延长炉衬的使用寿命。
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