大型钛渣电炉渣、铁口长寿化技术研究

摘 要：本文简要介绍了25.5MVA半密闭圆形电炉渣铁口结构和材质，根据钛渣冶炼的特点，结合实际生产情况，针对生产过程中电炉渣铁口维护困难、寿命短的现象进行分析探讨，并提出解决方案。

关键词：电炉;渣铁口;长寿化;结构;材质

1.前言

钛渣电炉容量为25500kVA，电炉有渣、铁口各一个，渣口用于出渣、铁口用于出铁。电炉主要生产TiO274%酸渣，出渣温度为1690℃～1740℃左右，出铁温度为1500℃左右。电炉炉衬熔池段内衬采用93%镁砖、外衬91%镁砖砌筑，电炉渣、铁口通道外圈采用93%标准镁砖砌筑，内圈采用97%浇注料浇注，炉壳外左、右两侧、上部采用水冷壁冷却，镁砖外侧段预埋钢管通道、采用免烘烤碳化硅浇注料进行整体浇注。

2.影响钛渣电炉渣、铁口长寿化的主要因素

2.1电炉渣、铁口通道结构与材质

渣铁口通道周围砌筑是用93%标准镁砖平砌而成，此种砌法形成的砖缝成一条直缝、缝隙多，铁水极易从缝隙中渗漏。

铁口、渣口的耐火材料在使用过程中，首先是浇筑料最先侵蚀，然后通道镁砖被侵蚀。渣、铁口通道被侵蚀镁砖和浇注料后变大，渣、铁水在通道内堆积，容易形成跑渣、铁事故。

2.2钛渣冶炼工艺操作制度

由于钛渣熔体具有极高的化学活性，能很快地腐蚀耐火材料，为了较好的保护炉墙衬砖，冶炼过程必须维持一定的挂渣厚度。因此，为了保护电炉的挂渣层，必须加强对电炉的挂渣操作，但由于冶炼操作，导致电炉挂渣层脱落减薄的情况频繁发生，加快了对渣、铁口砖层的侵蚀速度。

2.3 出渣、铁操作

目前，电炉出渣、铁过程中，先采用开口机开口，然后用人工采用吹氧管对通道进行扩洗，由于操作手法和力度不同，导致在开口过程容易发生跑偏的情况，对渣铁口耐火材料造成严重影响;同时开口时采用吹氧管烧口距离过长，氧气对出铁、出渣通道的高温灼烧进一步破坏渣铁口通道的耐火材料。

3.长寿化技术研究

钛渣冶炼在1600～1800℃的高温下完成冶炼过程，炉内电极电弧温度可达3000℃以上，加之钛渣冶炼开弧冶炼的特点，这样的冶炼温度远远高于炼铁高炉和其它的铁合金炉、电石炉等矿热炉。

3.1 电炉渣、铁口材质选择

为了提高铁口、渣口耐火材料使用寿命，针对冶炼高钛渣电炉的特点，对电炉铁口、渣口的镁砖和堵口泥进行了研究、试用。

研究发现渣、铁口通道采用的MZ-93B镁砖，由于镁质材料热震稳定性本来就较差，在出渣或出铁过程中高温熔体对耐火材料反复冲刷，炉外渣铁口部位还承受由于出渣或出铁时反复的热冲击，加上开堵口时也存在较大的机械冲击，因此极易出现剥落和粉化，使用寿命较低。

为提高渣铁口通道砌砖的抗热震性和抗侵蚀能力，渣铁口通道炉墙段及水冷壁间段均采用抗渣性和热稳定性较强的沥青浸油镁砖MZ-97T替代现使用的MZ-93B，并采用相应牌号耐火泥砌筑;设计采用改进型碳化硅浇注料。

3.2结构优化

采用油侵97%高镁砖替代93%镁砖作为渣、铁口处炉衬材料，同时采用子母扣砖进行砌筑，进一步提高渣铁口使用寿命，缩短检修周期。渣、铁口改造后原炉墙段渣铁口从炉墙外侧向内清除600×800mm见方、深度800mm（按1200mm组织）以上的区域，改为新设计的沥青浸油镁砖标砖，渣铁口通道采用新设计的沥青浸油镁砖整体套砖。

3.3炮泥的选择

电炉不出铁时，炮泥填充在渣铁口孔道内，使渣铁口维持足够的深度，出铁时，铁口内的炮泥中心被钻出孔道，渣铁液通过孔道排出炉外。此时要求炮泥维持铁口孔道的稳定，最终出净炉内的渣铁。每次出铁都要钻孔和堵塞，高压、炽热的渣铁水对炮泥机械冲刷和物理化学侵蚀，要求炮泥具有良好的填充性、烧结性和耐侵蚀性，避免炮泥在使用过程产生裂纹，发生铁口断裂等影响正常出铁的事故。

现使用的有水炮泥，由于高温下水蒸汽容易析出，造成炮泥在燒结过程易变形产生裂缝，容易造成漏铁事故，从有水炮泥和无水炮泥的指标来看，无水炮泥要略优于有水炮泥。

3.4使用后的效果

连续生产8个月后，打开铁口，未发现有铁渗出到砖面的情况，而且通道维持完整，说明耐火材料的改造效果明显。

3.5钛渣冶炼工艺操作制度的优化

送电功率控制在1.0～1.3MW/t混合料，避免底部铁水温度过高。控制总功耗在1.2～1.4MW/ t混合料，避免过多送电升高渣铁温度。维持600mm～1000mm的挂渣层厚度，通过中心加入钛精矿加快物料熔化速度，降低出渣、出铁温度。

由于所用钛精矿熔点低，结构致密，FeO含量高，还原速度慢;且钙镁含量高，渣流动性好对挂渣层造成冲刷，而挂渣层破坏特别是渣铁口附近的挂渣层破坏后会直接对耐火材料的使用造成影响。因此挂渣层的保护也是提高渣铁口耐火材料使用寿命的重要途径，在实际操作中采取以下措施：

1、采用多点布料方式，增加周边料管的加料量，将周边物料的配炭比提高到100：17～100：20，便于保护熔池段挂渣层，严禁在冶炼后期大幅度调整品位;每次出渣后，人工从炉门口加入100～300kg焦炭。

2、在冶炼后期采用低电压操作，避免因攀矿渣的流动性造成对挂渣层冲刷。

3、控制冶炼总功耗，加入150吨物料按照≤190MW的总功耗控制，功耗送到后及时出渣，避免后期送入过多的电能对挂渣层冲刷。

3.6电炉的操作与维护

3.6.1  加强炉前作业

严格控制冶炼各时期的送电负荷，控制炉况，掌握好出炉时间，特别是加强设备的巡视维护，及时处理异常问题。做好炉内压力控制和水冷软管的保护，防止出现炉内进水和炉气爆炸的工艺事故。做好主动的防范措施和被动的技防保护措施，避免因操作原因对炉衬造成的损害。

3.6.2 加强对渣铁口操作与维护。

采用机械进行开堵口，避免人工操作时吹氧管的氧化灼烧及开口位置的偏移破坏渣铁口通道;要求堵口机堵口深度≥1米，让堵口泥尽量在铁口通道内对通道进行保护;通过对渣铁口两侧热电偶的监控，及时掌握渣铁口两侧温度变化情况;制定合理的检修周期，避免发生漏铁或漏渣的情况。

参考文献

[1]莫畏、邓国珠、罗方承，编著《钛冶金》冶金出版社，1998

[2]杨绍利，盛继孚编著《钛铁矿熔炼钛渣与生铁技术》冶金出版社 2006，6

[3]汪镜亮，《钛渣生产的发展》钛工业进展 2002，1

[4]马慧娟，《钛冶金学》钛工业进展 1979.1

作者简介：

那文川，男，汉族，1986年5月，四川广元人，大学本科学历，政工师。