大型矿热炉电极事故原因分析与预防措施

大型矿热炉电极事故原因分析与预防措施
2019年10月10日
矿热炉电极是电炉的主体设备之一，也是短网的一部分。

电炉依靠电极，将电能传递到炉膛，通过电极的电弧、炉料电阻、熔融炉渣和金属的电阻，把电能转变成热能，满足冶炼所需的能量。

电极是否正常，直接关系着电炉是否能正常运行，同时也影响着电炉的各项技术经济指标。

某铁合金企业已建成2×矿热炉，投产以来电极事故频繁，影响整个生产。

通过对冶炼过程的跟踪分析，针对性地找出了导致大型电炉电极事故发生的原因，并提出预防性处理措施。

铁合金所用电极可分为炭素电极、石墨电极和自焙电极三种。

自焙电极工艺简单且成本低，被广泛用于铁合金生产，该企业使用的电极是自焙电极。

自焙电极是用无烟煤、焦炭以及沥清和焦油为原料，在一定温度下制成电极糊，然后把电极糊装入已安装在电炉上的电极壳内，经过烧结焦化成型。

此种电极可连续使用，可以边使用，边接长，边烧结等。

生产过程中，大型电炉电极发生断裂时，必须先停炉处理。

一方面电极直径相对较大，炉膛以及断裂电极的温度高，取出电极断头困难;另一方面处理断裂电极后，重新焙烧电极需要消耗大量的电极糊、焦炭、电能等，生产成本随之上升;再者电极断裂频繁，电炉运转率低，直接影响铁合金产品产量。

1电极事故分析
电炉采用低压补偿、组合把持器等先进的生产设备，技术水平较高，生产控
制过程为不断摸索、磨合熟悉的过程，因此电极事故频繁。

1.1电气参数控制不合理
电炉实现电脑程控，电极直径1500mm，配置的变压器为30MVA。

电炉设计时，各种电器参数结果经过严格的计算，在实际冶炼过程中，如果各种电气参数控制不合理，将会直接影响炉况、电极的焙烧、消耗与强度。

1.1.1电流电压配置不合理
由于电炉容量从6.3MVA直接跨度到，各项参数在摸索阶段，电压与电流配置较低，长期低负荷运行，严重影响电极的焙烧速度，新压放的电极在升负荷、出炉、升降电极等时容易发生掉块，甚至直接断裂。

1.1.2低压补偿与有功功率配置不合理
电炉有功功率的高低，不仅影响各项经济指标，而且直接决定电极的消耗速度，电炉变压器配置为30MVA，在实际运行中，有功功率低，电极消耗速度慢，电极压放次数少，电极在导电元件内形成过烧，导电不均匀而发生打火现象，从而损坏导电元件，电极自身受到损坏，为电极断裂埋下隐患。

小型电炉操作过程中，低压补偿调节次数较少,而大型电炉基本实现了电脑程控，低压补偿的投切次数频繁，投切时间的掌控极为关键，投切会导致电极上抬或下插，恶化炉况，影响电极焙烧速度。

因此，必须结合炉况实际进行低压补偿的的投切。

1.2工作端判断不准确
电极的工作端埋在炉料内持续冶炼，为使电炉达到最佳冶炼状态，工作端的长度要求严格，结合国内外同等型号电炉的实际控制范围，电炉工作端控制在2300～2500mm。

冶炼过程中通常参考电极检测数据与炉长观察到的实际炉况，最终确定压放参数。

由于炉况多变和经验差距，导致工作端判断失误，压放次数偏差大，引起工作端过长或过短。

1.2.1工作端过长
当工作端判断不准确时，电极压放次数过多，电极工作端过长，导电面积增大，电阻降低，导致电极上抬，高温区上移，坩埚区缩小，炉况恶化。

电极长期在炉料表层工作，炉料易烧结成硬壳，透气性降低，翻渣刺火现象多，导致电极操作频繁，电极端头易开叉、掉块。

另外，电极长期停留在炉料表层，炉底温度过低，炉渣流动性差，出炉不顺畅，残渣残焦难于排除，炉况持续恶化，形成恶性循环，不利于电极的保养、维护与正常消耗。

1.2.2工作端过短
工作端判断不准确，电极压放次数过少，电极工作端过短，导电性减弱，导致电极下插，达不到额定负荷，影响电极焙烧速度，新压放的电极由于欠烧，在升负荷过程中易打火漏糊，严重时形成电极软断。

1.3电子秤称量偏差较大
电炉配料系统采用的是动态称量电子秤，雨天时电子秤的传感器积灰、矿石粒度大小波动等，传感器会出现称量数据偏差较大。

由此，酸碱性矿石称量偏差
大，会导致炉渣碱度波动大，炉况恶化;还原剂称量过多，则导致电极急剧上抬，上抬时间过长，暴露在空气的部分较多，氧化面积增大，加之高温区上移，消耗速度慢，逐步形成“大头”电极，导致断裂;还原剂称量过少，则导致电极急剧下插，难于达到额定负荷，不仅影响各项经济指标，而且直接影响着电极的正常焙烧与质量。

1.4焦炭粒度不合格
焦炭控制的粒度范围一般为：10～35mm>80%，电阻率>1200Ω。

焦炭粒度大，电阻率小，导致电极上抬，炉况恶化，高温区上移，电极氧化面积增加，由于被氧化的位置承受电荷较大，在运行过程中，电极容易发生断裂;焦炭粒度过小，电阻率大，电极下插，出现负荷达不到额定负荷，有功功率下降，影响电极的焙烧速度和消耗速度，容易形成电极过烧、软断等电极事故。

1.5电极糊粒度不符合要求
使用的电极糊为梯形电极糊，到厂的电极糊有粘接在一起的现象，导致电极糊粒度偏大，超出使用标准，生产过程中容易卡在电机壳的筋片之间，致使新添加的电极糊不能顺利下落，焙烧过程中形成分层，最后引起电极断裂。

2 电极事故预防措施
2.1配置合理的的电气控制参数
经过现场跟踪与检测，将电炉安装罗氏线圈检测二次电流，并对两台电炉设计的参数进行现场计算，确定两台电炉的实际差异，找出参数控制范围。

实践可知，电气参数调整后一周，电极焙烧速度与压放速度协调，炉况有明显好转，电极下插深度合适，氧化面积减少，电极光滑，电极断裂次数逐步减少。

2.2制定电极管理制度
2.2.1电极工作端的判断，以工业电脑监控数据为参考，另外必须参考产品化验结果、出炉前后电极位置、电弧声、化料情况、渣铁量等炉况运行情况做出综合判断，方可确定电极压放量，有效避免仅凭个人经验导致电极压放过长或过短而造成电极事故的发生。

因此形成严格的大型电炉电极操作手册。

2.2.2合理的升降负荷制度，电极断裂或追加工作端时，新电极压放后，严禁仅凭生产经验升降负荷，须按照相关的升降负荷制度执行，有效避免因升负荷过快导致电极漏糊或电极软断事故等。

将以上具体的操作方法形成规范、制度，在电炉冶炼生产过程中严格执行。

2.3加强电子皮带秤的维护力度
根据电子皮带称的运行情况，加强皮带秤的校验力度。

如加强传感器的维护保养、定时清灰、紧固螺栓，保证了称量准确度，避免称量误差导致配料不均匀，炉况恶化，电极损伤等。

2.4调整矿石配比与精料入炉
2.4.1通过调整矿石配比调整碱度
原料中CaO含量大，粉化率高，加入32%左右的酸性粉矿后降低了碱度，强度相对提高。

2.4.2精料入炉
矿石入厂后，在料场进行分级和筛分见图2a;电子皮带前方制作筛分系统，除去备料、储料、配料时产生的粉料。

上述措施实施后，矿石粒度与强度得到保证，避免大量粉料入炉，减少炉内刺火、翻渣、塌料等不良炉况，炉况稳定、电极操作次数少，有效控制电极事故的发生。

2.5对焦炭粒度进行处理
焦炭筛网更换与破碎筛分后，焦炭粒达到电炉所需粒度要求，尺寸10～
40mm>80%。

焦炭尺寸合适，焦炭电阻率升高至1250～1470Ω，电极插入料面深度增加，氧化面积减少。

2.6电极糊破碎处理及热停炉后采取的措施
2.6.1使用破碎机破碎电极糊，使其复合使用要求，如标准120mm×60mm等。

2.6.2制定热停炉时的应急措施，电极糊尺寸减小，熔化速度加快，电极筒内的电极糊液相部分增加，热停炉时固化部分增多，采取加焦炭保温等措施，避免焙烧过程中出现分层，引起电极断裂。

3取得效果
3.1对原料、还原剂、电极糊等的粒度调整、筛分精料，从源头上控制事故的发生，在改进炉况的同时，提高了各项经济指标，有效的减少了电极事故的发生。

3.2避免处理电极事故所需大量的人力物力，降低生产成本。

3.3采取一系列的电极事故预防措施后，电极事故大大减少，炉况运行正常。

4结论
铁合金电炉冶炼采用的碳质电极，由于满负荷生产运行，电极承受的电荷较大，发生电极事故是难免的，通过采取合理调整电炉电气控制参数、调整矿石配方与精料入炉、制定合理的电极管理制度等有效控制措施后，预防或减少了电极事故，保证电炉炉况正常，提高了产量，为实现炉热炉产能达标奠定了基础。