新开碳锰炉炉底严重烧损处理

施永生

（云南鹤庆锰业有限责任公司，云南 鹤庆 671500）

新开碳锰炉炉底严重烧损处理

施永生

（云南鹤庆锰业有限责任公司，云南 鹤庆 671500）

随着铁合金电炉大型化，新开高碳锰铁电炉炉底烧损现象将给企业带来很大损失。结合9 000 kV·A和16 500 kV·A电炉的炉底烧损情况，分析了炉底烧损的原因，对炉底积碳和积铁的处理情况进行了阐述。

电炉；炉底；烧损；修复；积铁

0 前 言

随着产业结构的调整，铁合金电炉也不断的向节能、环保和大型化发展，高耗能、高污染的中小型铁合金电炉不断被淘汰［1］。云南某公司生产的低磷低铁碳酸锰矿石，略偏碱性，SiO2非常低，比较适合冶炼高碳锰铁。公司下属的冶炼厂至今经历了两次大的改造，2005年淘汰3台小电炉，新建2台9 000 kV·A电炉，2014年又新建1台16 500 kV·A电炉。但相对大、中型的铁合金电炉投入试生产后会出现各种各样的问题。特别是该厂采用无溶剂法生产高碳锰铁，对炉底烧损相当严重。

采用无熔剂工艺生产高碳锰铁，除生产出锰铁外，还有含锰23％ ～ 26％的副产品——碳锰干渣，可作为生产硅锰合金的优质原料。由于选择还原理论，炉内反应是在还原剂不足的气氛下进行的，这就存在炉衬、炉底烧损的问题。在开炉3 ～ 4个月后发现新开炉子的一层炉底碳砖部分损坏漂浮在炉料中，大部分碳砖已被侵蚀，铁水已钻到地炉底的耐火砖层，出铁口以下几乎全部是积铁。2005年9 000 kV·A电炉用无溶剂法生产3号高碳锰铁，开炉4个月炉底烧坏，清炉时发现积铁最厚的地方超过0.8 m，清炉非常困难，2014年16 500 kV·A开炉时同样用无溶剂法生产的是3号高碳锰铁，生产两个月后，发现与当年9 000 kV·A炉炉底碳砖被烧坏时一样的现象出现，出铁后炉口好像被什么东西堵住排渣困难，炉壳下部温度明显不正常上升，清炉结果发现16 500 kV·A电炉炉底的烧损情况与9 000 kV·A电炉当年一样，炉底碳砖全部漂浮在炉料里，出铁口以下全部积铁，最厚的地方有1.0 m左右。两次新开炉遇到的炉底烧损事故给我厂造成了很大的经济损失。

1 电炉砌筑与炉底烧损

电炉炉衬砌筑与材料和砌筑质量有关系，本厂2005年建9 000 kV·A和2014年建16 500 kV·A电炉均由某碳素材料厂（以下简称：A厂）砌筑。采用炭质炉衬，无缝砌筑，其他辅助耐火材料有石棉板、石棉毡、轻质保温砖、高铝砖，磷酸盐泥浆、磷酸、炉盖浇铸料，耐火水泥等。16 500 kV·A电炉选用预焙碳化硅碳砖作为炉底碳砖，炉底填充用碳化硅捣打糊，碳砖之间用细缝糊粘接填充。

新电炉砌好后，第1次用小火对炉衬进行烘烤，开炉时按烘炉计划制定烤炉时间表，烤炉分部分：柴烘，用小火烤12 h，中火12 h，大火24 h，结束后出尽碳灰，接着焦烘120 h，再电烘18 h，电流逐步增大，从0 ～ 250 A每两小时增加1次，最后电极在电流增加到250 A时正常烘烤1 ～ 2 h开始投料［2］。其余操作正常，但两个月后，炉子出现异常的情况，铁水出炉量突然减少，渣连续难排，炉壳下部升温快。初步判断炉底可能与2005年9 000 kV·A电炉的情况一样，炉底被严重烧损，铁水下钻，被迫停炉检修。

由于本厂两次大的技改都由A厂总包，两次炉底都出了大问题，因此双方的技术人员在一起进行了详细的分析，认为有这么几种原因。

1）生产工艺所致，无熔剂法生产高碳锰铁，会造成局部的亏碳，由于渗碳作用，从而加大对炉衬侵蚀，再由于碳锰合金比重大，熔点低，查铁粘度低，流动性好，更会在出炉过程中造成大量的炉口的冲刷和排碳现象，从而又会造成炉底缺碳，进一步加大炉底的消耗。

2）大、中型电炉新炉底在建成后，由于急冷急热或自重的原因，有轻微变化，从而使砌筑好的炉底碳砖之间出现轻微裂缝，导致铁水从裂缝中钻入炉底碳砖下面，破坏了炉底碳砖。

3）新炉子烘炉时间不够或炉底焙烧不均，急于投产生产，在局部炉底未焙烧好的情况下，铁水把未烧好的炉底侵蚀掉，从而破坏了整个炉底。

4）其他方面的原因，像刚开炉时超负荷运行，材料上存在质量问题，砌筑时存在施工上质量问题等都有可能。

2 清炉方案

当清炉进行到1.5 m左右时，陆续有不规则的小块碳块出现，而且集中出现在出铁口附近，到2 m左右，有整块或大半块碳砖漂浮在炉料中，到2.5 m以下时，几乎整个炉膛都被炉底碳砖所填充，中间有一些余碳和炉料。清理完碳砖以后，下面的积铁层还夹着整块的碳砖和少量的积碳，往下全部是积铁。从最终清理的情况来看，三层炉底碳砖全部烧损漂浮到炉膛，铁水钻到炉底耐火砖层，最上一层炉底耐火砖被严重氧化，但未彻底烧坏。由于生产时间短，出铁口烧损不大，炉墙几乎没有烧损，压在炉墙碳砖下的炉底碳砖有一定程度的烧损。

正常清完炉料和漂浮的炉底碳砖后，清理炉底积铁非常困难。9 000 kV·A电炉清到积铁层后，采用的方法是把烧损严重的出铁口碳砖及炉墙拆除，找出40 cm×80 cm的空隙，然后用风钻在铁块上打眼，再用炮杆和铁楔子把积铁打碎取出，但由于铁块比较厚，进度很慢，当时使用80余个工时，取出炉底积铁近60 t。

炉膛清理结束后，面临比9 000 kV·A更加严峻的积铁，如果用以前的办法清除，将更加费时，而且16 500 kV·A电炉的炉墙和炉口碳砖烧损不严重，不能拆除，也就是说清除积铁时不能伤到炉墙和炉口。因此，对16 500 kV·A电炉制定了新的清炉方案：在积铁最薄的地方用风镐打出一个20 cm×70 cm左右的缝隙，然后在积铁边缘不超过20 cm的地方打4个眼，灌入膨胀剂，第2天锰铁自然裂开，取出锰铁；再用同样方法打眼，灌膨胀剂，而且不断扩大打眼面积。此次清理耗时仅60个工时左右，共清出成品铁80余吨，碎铁近60 t。风钻打眼和膨胀剂破碎的方法，不但把大块锰铁一次性破碎，而且可以根据要求控制碎块大小，清理简单，碎铁少，3天后可选择大面积作业，进度快。

3 炉底修复

3.1 修复方案

2005年9 000 kV·A电炉清理出来后，针对当时使用自焙碳砖的方案，制定出具体方案：把烧损的耐火砖层用耐火砖砌筑，然后用耐火混凝土（耐火水泥+磷酸盐炉盖料+磷酸）找平，把炉墙下的碳砖打整规则，用无缝砌筑的方法把炉底碳砖砌两层，由于炉墙下的炉底碳砖已烧成不规则形状，因此新炉底碳砖和旧碳砖之间留8 ～ 15 cm的捣筑缝，最宽处不超过15 cm，用低温粗缝糊填充，第三碳砖位置和炉底保护层用低温粗缝糊捣筑，厚度约55 cm左右，捣筑这层低温粗缝糊分四小层捣筑完成，最后炉墙与炉底之间筑30 cm×30 cm的护坡。

16 500 kV·A电炉清炉结束后还是由A厂派技术人员与我厂的技术人员一起分析原因，制定方案，并参照9 000 kV·A电炉成功修复的经验，结合16 500 kV·A电炉所用碳砖材质不同（16 500 kV·A电炉用的是碳化硅碳砖），制定出16 500 kV·A电炉炉底修复方案：由于16 500 kV·A电炉炉底耐火砖层没有烧坏，因此在修补前用磨光机把最上面一层耐火砖上的夹渣、氧化层打磨处理，再用耐火混凝土找平，就开始砌碳砖，与9 000 kV·A修补时不同的是16 500 kV·A电炉用的是碳化硅碳砖，因此在修复砌筑是采用粗缝砌筑，碳砖与碳砖之间留8cm的缝隙，用碳化硅捣筑料填充，碳砖上下层之间交错45 （o），砌完两层后第三碳砖的位置和炉底保护层用碳化硅捣筑料捣筑，最后炉底与炉墙之间再筑一个40 cm×40 cm护坡。比较两次修复的方法，基本一致，只是两台炉子所用的碳砖材质不同，筑法有些差异，但两次都比较成功。

3.2 修复后的生产状况

16 500 kV·A电炉修复后，烘炉方案与新炉有一点区别，烘炉时间延长，其中，柴烘70 h，分小火、中火、大火3个阶段进行，焦烘前把木碳灰除尽，焦烘240 h，电烘前出尽焦灰，电烘72 h，电流由0 ～ 220 A分时段逐步增加，投料前电极电流必须达到200 ～ 220 A，正常焙烧4 h后就陆续投料。8 h后出第1炉铁。开始生产的第一个月，最高负荷不超过230 A，一般在200 ～ 220 A之间。1个月后生产基本正常，负荷逐步提高到280 A。

16 500 kV·A电炉经过半年生产后进行检修，发现新修复的炉底除出铁口有一条深约20 cm、宽约15 cm的凹槽外，炉底烧损不大，三相电极下面没有明显的烧损，炉底没有积铁，炉底修复效果较好。另外，9 000 kV·A电炉炉底修复后经过8个月的生产后烧损不大，直到2014年淘汰前，炉底没有出现过烧穿。两次修补炉底都比较成功，因此如果遇到大、中型电炉炉底严重烧损的情况，可以参照此修补方法。

4 结 语

由于新开大型电炉在短时间内把炉底烧穿，不仅给企业带来大的经济损失，而且还存在很大的安全隐患，找到彻底的解决办法，意义重大。一旦出现炉底烧损，积铁非常严重时，采用膨胀剂破碎炉底积铁进行清理比较理想，因为这种方法不但不会伤损炉衬而且省时省力。通过对炉底烧穿原因的分析，认为对大型新开电炉炉底炉衬的维护应注意几点：冶炼高碳锰铁前，应该用冶炼硅锰的方法开炉，等生产3个月后，电炉各项指标2稳定后再转产；新炉子烘炉时一定要严格按照烘炉程序执行，确保烘炉时间；试生产期间不要超负荷运行。

［1］ 徐慧， 王树番， 徐鹿鸣. 电炉铁合金生产与节能［M］. 1986，（3）： 14-18.

［2］ 遵义铁合金厂.碳素锰铁生产［R］. 贵州： 遵义， 1983.

Carbon Danganese Furnace Burning Serious New

SHI Yongsheng
（Heqing Manganese Industry Co. Ltd.， Heqing， Yunnan 671500，China）

W ith the large-scale electric furnace ferroalloy， new high carbon ferromanganese furnace hearth burning phenomenon w ill bring great loss to the enterprises. Combined w ith the 9 000 kV·A and 16 500 kV·A， a furnace hearth burning situation， analysis the hearth burning， on the bottom of the carbon deposition and product processing of iron are described.

Electric furnace； Furnace； Burning； Repair； Iron product

TF063+.2

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.024

2016-06-12

施永生（1966-），男，云南鹤庆人，工程师，冶炼厂厂长，研究方向，锰合金冶炼，手机：13887207135，E-mail：1197678426@qq.com.