矿热炉冶炼镍生铁电极糊欠烧原因浅析

    我觉得矿热炉电极糊密闭糊冶炼无非取决于两大因素：工艺特点及参数选择。

    工艺特点——根据冶炼熔体电阻特性，选择合适的冶炼模式。

    参数选择——根据工艺特点，灵活的选择适宜的电气参数。

    谈到冶炼模式，简单介绍一下电极糊矿热炉三大冶炼模式。

    埋弧模式——要求能量在渣层放出的电极糊电极埋弧和热炉口操作，如：高碳铬铁、硅锰合金。

    埋弧模式——要求能量集中在反应区的埋弧和冷料面操作（注意：和上面有所不同），如：硅铁。

    电阻模式——如：电极糊钨铁冶炼。

    遮弧模式——要求能量在熔池表面放出的遮弧和热炉口操作，如：镍铁。

    有朋友问了，难道镍铁高标密闭糊冶炼不能采用埋弧模式吗？

    能。

    一；埋弧模式——红土矿——熔体电阻特性（配加石灰石）——渣型（二氧化硅—氧化钙—氧化镁系，碱度为0.93左右）——镍铁制品（镍组分低，铁组分高，含镍10%—11%）

    电气参数——高电流，低电压——功率因数低-——电极易下插——易断流或给不足负荷——冶炼温度高（平均2100度以上）——炉底侵蚀严重——电耗高

    二；遮弧模式——红土矿——熔体电阻特性（自然矿）——渣型（氧化亚铁—二氧化硅—氧化镁系，碱度0.6左右）——镍铁制品（镍组分高，铁组分低，含镍15%—20%）

    电气参数——低电流，高电压——功率因数高——电极上抬——冶炼温度低（熔渣熔点为1623—1703度，合金熔点为1400—1493度)——电耗低

    通过以上两种模式工艺和电气参数对比，从而看出，埋弧模式炉矿恶化，不易操作，镍组分含量低，电耗高，电极糊电极消耗也高；而遮弧模式具有极大的优势，炉况稳定，易操作，镍组分含量高，电耗低，电极糊电极消耗低。
这是冶炼厂家生产试验得出的结论，可不是凭空臆想出来的结果。

    所以，遮弧模式是国内外绝大多数电极糊矿热炉法（也就是埃肯法）冶炼镍铁的首选模式。

    遮弧模式为什么选用较高的二次电压？

    一，镍铁熔体电阻特性是—电阻较大，电极易下插。

    遮弧冶炼特点是—炉渣的熔点高于合金的熔点。

    冶炼的还原反应是在镍矿熔体的界面上进行的，热量主要在电弧和料层渣层交界处产生，电极糊电极底部坩埚区温度最高，炉内其余部分温度场呈层状递减分布。

    简言之，通过炉渣传递热量，为控制氧化亚铁还原，采用选择还原工艺生产，以镍矿为主的炉料，在炉内大部分呈非熔融状态。在电荷非熔融态或液态时，物质运动慢。因此，炉料的电阻大，电炉渣铁排除后，炉内的导电介质大幅度减少。

    如果采用低电压，高电流的供电制度，电极端弧光短，电流在熔融很少的炉料内传输严重受阻，易产生断流或给不足负荷的现象。

    二，高的二次电压有哪些好处呢？

    提高二次电压，能增加弧光功率，弧光拉长，好起弧，电极上抬，高温区上移，功率因数高。

    正吻合遮弧冶炼工艺特点。

    三，选择高的二次电压因素有哪些？

    1，电阻较大时，电压应该选得高（和镍铁熔体电阻特性相吻合）。

    2，极心圆直径较大时，二次电压选得较大。

    3，炉膛内径较大时，二次电压选的大。

    现在的镍铁炉子，大部分都是冶炼其它产品改造过来的，从现有掌握的资料看，多数都是采用米库林斯基系数法计算出炉子参数的。

    二次侧电压系数：电石6—7，硅锰7—8，碳铬7—8，镍铁11—13.

    极心圆系数：电石2.6—2.8，硅锰2.8—3，碳铬2.6—2.8，镍铁3.3—3.6.

    炉膛内径系数：电石6.3,—6.5，硅锰6.8—7.0，碳铬6.0—6.2，镍铁11—13.

    通过米库林斯基系数法，我们看出选择高的二次电压似乎和炉子设计的合理性也相匹配。

    从以上不难看出，遮弧冶炼选择高的二次电压是必须的。

    世界上没有完美的事物，镍铁冶炼也是如此。旧炉改造过来的炉子，带来本质性缺陷是不可避免的！

    1，为了解决炉内断流现象，相应提高二次电压，减少负荷不足现象。变压器二次侧电压未进行提压改造，出铁后，电极即使在下限位置，也达不到满负荷供电。

    因为，功率不变的前提下，单方面改变供电制度，相应提高二次电压，电流强度降低20%-40%，也导致电极在单位时间内通过的电流下降，电流密度不符合电极正常烧结时的技术要求。本身镍铁炉用电极电流密度很低了（参考—冶炼产品电流密度，电石7—7.5，硅锰6—7，碳铬5.5—6.5，镍铁3—3.5），现在，在提高二次电压情况下，降低1到2安培每平方厘米。
——这是导致电极欠烧的根本原因。

    2，还有冶炼工程师推导出电极焙烧速度公式：简洁文字描述是这样的，电极焙烧速度和二次电压平方成反比，和电极直径四次方成反比。

    说明，二次电压越高，焙烧速度越慢；电极直径越粗，电极焙烧速度慢。

    这也能说明一些问题。

    3，如前所述，大多数镍铁炉采用米库林斯基公式计算参数，米库林斯基系数法是一种粗略的简化程序。由于电压系数是随炉子电气特性变化的经验系数，计算时很难掌握系数的取值，往往会使二次电压偏高，电压误差几伏，电流偏小上千安，加之倾向于选择较小的电流密度，对于较大的电极直径和极心圆直径，误差积累导致参数失调。一些设计炉子，受米库林斯基影响，二次电压偏高，变压器电流电压小于冶炼工艺的需要。

    这一因素，争议性很大，有待讨论。

    改进措施；一，从冶炼厂家考虑。

    1，重新设计变压器。

    降低流压比，提高二次电压，提高电流密度，选择较大的二次电压调节范围。
   

    较大的二次电压调节范围对电炉生产过程中稳定电极位置，稳定炉况，确保冶炼生产的正常进行都有很大好处。（一般级差3伏，镍铁设计级差10伏）

    2，缩小电极直径。

    重新设计变压器时，在提高二次电压同时，要考虑缩小电极直径。为了提高电流密度，但也不能无限缩小电极直径，还要考虑电极载流的能力。

    在提高二次电压，提高电流密度，降低流压比，缩小电极直径这四者之间寻找平衡点。

    3，采用威斯特里操作电阻计算法，设计炉子参数（有待讨论？）

    矿热炉四大计算法：安德烈—米库林斯基—斯特隆斯基—威斯特里

    安德烈—米库林斯基算法一致；斯特隆斯基—威斯特里算法一致。

    近年来，国内为矿热炉设计和冶炼专家都公认威斯特里计算法是最贴近实际的一种算法。