新開碳錳爐爐底嚴重燒損處理

施永生

（云南鶴慶錳業有限責任公司，云南 鶴慶 671500）

新開碳錳爐爐底嚴重燒損處理

施永生

（云南鶴慶錳業有限責任公司，云南 鶴慶 671500）

隨著鐵合金電爐大型化，新開高碳錳鐵電爐爐底燒損現象將給企業帶來很大損失。結合9 000 kV·A和16 500 kV·A電爐的爐底燒損情況，分析了爐底燒損的原因，對爐底積碳和積鐵的處理情況進行了闡述。

電爐；爐底；燒損；修復；積鐵

0 前 言

隨著產業結構的調整，鐵合金電爐也不斷的向節能、環保和大型化發展，高耗能、高污染的中小型鐵合金電爐不斷被淘汰［1］。云南某公司生產的低磷低鐵碳酸錳礦石，略偏堿性，SiO2非常低，比較適合冶煉高碳錳鐵。公司下屬的冶煉廠至今經歷了兩次大的改造，2005年淘汰3臺小電爐，新建2臺9 000 kV·A電爐，2014年又新建1臺16 500 kV·A電爐。但相對大、中型的鐵合金電爐投入試生產后會出現各種各樣的問題。特別是該廠采用無溶劑法生產高碳錳鐵，對爐底燒損相當嚴重。

采用無熔劑工藝生產高碳錳鐵，除生產出錳鐵外，還有含錳23％ ～ 26％的副產品——碳錳干渣，可作為生產硅錳合金的優質原料。由于選擇還原理論，爐內反應是在還原劑不足的氣氛下進行的，這就存在爐襯、爐底燒損的問題。在開爐3 ～ 4個月后發現新開爐子的一層爐底碳磚部分損壞漂浮在爐料中，大部分碳磚已被侵蝕，鐵水已鉆到地爐底的耐火磚層，出鐵口以下幾乎全部是積鐵。2005年9 000 kV·A電爐用無溶劑法生產3號高碳錳鐵，開爐4個月爐底燒壞，清爐時發現積鐵最厚的地方超過0.8 m，清爐非常困難，2014年16 500 kV·A開爐時同樣用無溶劑法生產的是3號高碳錳鐵，生產兩個月后，發現與當年9 000 kV·A爐爐底碳磚被燒壞時一樣的現象出現，出鐵后爐口好像被什么東西堵住排渣困難，爐殼下部溫度明顯不正常上升，清爐結果發現16 500 kV·A電爐爐底的燒損情況與9 000 kV·A電爐當年一樣，爐底碳磚全部漂浮在爐料里，出鐵口以下全部積鐵，最厚的地方有1.0 m左右。兩次新開爐遇到的爐底燒損事故給我廠造成了很大的經濟損失。

1 電爐砌筑與爐底燒損

電爐爐襯砌筑與材料和砌筑質量有關系，本廠2005年建9 000 kV·A和2014年建16 500 kV·A電爐均由某碳素材料廠（以下簡稱：A廠）砌筑。采用炭質爐襯，無縫砌筑，其他輔助耐火材料有石棉板、石棉氈、輕質保溫磚、高鋁磚，磷酸鹽泥漿、磷酸、爐蓋澆鑄料，耐火水泥等。16 500 kV·A電爐選用預焙碳化硅碳磚作為爐底碳磚，爐底填充用碳化硅搗打糊，碳磚之間用細縫糊粘接填充。

新電爐砌好后，第1次用小火對爐襯進行烘烤，開爐時按烘爐計劃制定烤爐時間表，烤爐分部分：柴烘，用小火烤12 h，中火12 h，大火24 h，結束后出盡碳灰，接著焦烘120 h，再電烘18 h，電流逐步增大，從0 ～ 250 A每兩小時增加1次，最后電極在電流增加到250 A時正常烘烤1 ～ 2 h開始投料［2］。其余操作正常，但兩個月后，爐子出現異常的情況，鐵水出爐量突然減少，渣連續難排，爐殼下部升溫快。初步判斷爐底可能與2005年9 000 kV·A電爐的情況一樣，爐底被嚴重燒損，鐵水下鉆，被迫停爐檢修。

由于本廠兩次大的技改都由A廠總包，兩次爐底都出了大問題，因此雙方的技術人員在一起進行了詳細的分析，認為有這么幾種原因。

1）生產工藝所致，無熔劑法生產高碳錳鐵，會造成局部的虧碳，由于滲碳作用，從而加大對爐襯侵蝕，再由于碳錳合金比重大，熔點低，查鐵粘度低，流動性好，更會在出爐過程中造成大量的爐口的沖刷和排碳現象，從而又會造成爐底缺碳，進一步加大爐底的消耗。

2）大、中型電爐新爐底在建成后，由于急冷急熱或自重的原因，有輕微變化，從而使砌筑好的爐底碳磚之間出現輕微裂縫，導致鐵水從裂縫中鉆入爐底碳磚下面，破壞了爐底碳磚。

3）新爐子烘爐時間不夠或爐底焙燒不均，急于投產生產，在局部爐底未焙燒好的情況下，鐵水把未燒好的爐底侵蝕掉，從而破壞了整個爐底。

4）其他方面的原因，像剛開爐時超負荷運行，材料上存在質量問題，砌筑時存在施工上質量問題等都有可能。

2 清爐方案

當清爐進行到1.5 m左右時，陸續有不規則的小塊碳塊出現，而且集中出現在出鐵口附近，到2 m左右，有整塊或大半塊碳磚漂浮在爐料中，到2.5 m以下時，幾乎整個爐膛都被爐底碳磚所填充，中間有一些余碳和爐料。清理完碳磚以后，下面的積鐵層還夾著整塊的碳磚和少量的積碳，往下全部是積鐵。從最終清理的情況來看，三層爐底碳磚全部燒損漂浮到爐膛，鐵水鉆到爐底耐火磚層，最上一層爐底耐火磚被嚴重氧化，但未徹底燒壞。由于生產時間短，出鐵口燒損不大，爐墻幾乎沒有燒損，壓在爐墻碳磚下的爐底碳磚有一定程度的燒損。

正常清完爐料和漂浮的爐底碳磚后，清理爐底積鐵非常困難。9 000 kV·A電爐清到積鐵層后，采用的方法是把燒損嚴重的出鐵口碳磚及爐墻拆除，找出40 cm×80 cm的空隙，然后用風鉆在鐵塊上打眼，再用炮桿和鐵楔子把積鐵打碎取出，但由于鐵塊比較厚，進度很慢，當時使用80余個工時，取出爐底積鐵近60 t。

爐膛清理結束后，面臨比9 000 kV·A更加嚴峻的積鐵，如果用以前的辦法清除，將更加費時，而且16 500 kV·A電爐的爐墻和爐口碳磚燒損不嚴重，不能拆除，也就是說清除積鐵時不能傷到爐墻和爐口。因此，對16 500 kV·A電爐制定了新的清爐方案：在積鐵最薄的地方用風鎬打出一個20 cm×70 cm左右的縫隙，然后在積鐵邊緣不超過20 cm的地方打4個眼，灌入膨脹劑，第2天錳鐵自然裂開，取出錳鐵；再用同樣方法打眼，灌膨脹劑，而且不斷擴大打眼面積。此次清理耗時僅60個工時左右，共清出成品鐵80余噸，碎鐵近60 t。風鉆打眼和膨脹劑破碎的方法，不但把大塊錳鐵一次性破碎，而且可以根據要求控制碎塊大小，清理簡單，碎鐵少，3天后可選擇大面積作業，進度快。

3 爐底修復

3.1 修復方案

2005年9 000 kV·A電爐清理出來后，針對當時使用自焙碳磚的方案，制定出具體方案：把燒損的耐火磚層用耐火磚砌筑，然后用耐火混凝土（耐火水泥+磷酸鹽爐蓋料+磷酸）找平，把爐墻下的碳磚打整規則，用無縫砌筑的方法把爐底碳磚砌兩層，由于爐墻下的爐底碳磚已燒成不規則形狀，因此新爐底碳磚和舊碳磚之間留8 ～ 15 cm的搗筑縫，最寬處不超過15 cm，用低溫粗縫糊填充，第三碳磚位置和爐底保護層用低溫粗縫糊搗筑，厚度約55 cm左右，搗筑這層低溫粗縫糊分四小層搗筑完成，最后爐墻與爐底之間筑30 cm×30 cm的護坡。

16 500 kV·A電爐清爐結束后還是由A廠派技術人員與我廠的技術人員一起分析原因，制定方案，并參照9 000 kV·A電爐成功修復的經驗，結合16 500 kV·A電爐所用碳磚材質不同（16 500 kV·A電爐用的是碳化硅碳磚），制定出16 500 kV·A電爐爐底修復方案：由于16 500 kV·A電爐爐底耐火磚層沒有燒壞，因此在修補前用磨光機把最上面一層耐火磚上的夾渣、氧化層打磨處理，再用耐火混凝土找平，就開始砌碳磚，與9 000 kV·A修補時不同的是16 500 kV·A電爐用的是碳化硅碳磚，因此在修復砌筑是采用粗縫砌筑，碳磚與碳磚之間留8cm的縫隙，用碳化硅搗筑料填充，碳磚上下層之間交錯45 （o），砌完兩層后第三碳磚的位置和爐底保護層用碳化硅搗筑料搗筑，最后爐底與爐墻之間再筑一個40 cm×40 cm護坡。比較兩次修復的方法，基本一致，只是兩臺爐子所用的碳磚材質不同，筑法有些差異，但兩次都比較成功。

3.2 修復后的生產狀況

16 500 kV·A電爐修復后，烘爐方案與新爐有一點區別，烘爐時間延長，其中，柴烘70 h，分小火、中火、大火3個階段進行，焦烘前把木碳灰除盡，焦烘240 h，電烘前出盡焦灰，電烘72 h，電流由0 ～ 220 A分時段逐步增加，投料前電極電流必須達到200 ～ 220 A，正常焙燒4 h后就陸續投料。8 h后出第1爐鐵。開始生產的第一個月，最高負荷不超過230 A，一般在200 ～ 220 A之間。1個月后生產基本正常，負荷逐步提高到280 A。

16 500 kV·A電爐經過半年生產后進行檢修，發現新修復的爐底除出鐵口有一條深約20 cm、寬約15 cm的凹槽外，爐底燒損不大，三相電極下面沒有明顯的燒損，爐底沒有積鐵，爐底修復效果較好。另外，9 000 kV·A電爐爐底修復后經過8個月的生產后燒損不大，直到2014年淘汰前，爐底沒有出現過燒穿。兩次修補爐底都比較成功，因此如果遇到大、中型電爐爐底嚴重燒損的情況，可以參照此修補方法。

4 結 語

由于新開大型電爐在短時間內把爐底燒穿，不僅給企業帶來大的經濟損失，而且還存在很大的安全隱患，找到徹底的解決辦法，意義重大。一旦出現爐底燒損，積鐵非常嚴重時，采用膨脹劑破碎爐底積鐵進行清理比較理想，因為這種方法不但不會傷損爐襯而且省時省力。通過對爐底燒穿原因的分析，認為對大型新開電爐爐底爐襯的維護應注意幾點：冶煉高碳錳鐵前，應該用冶煉硅錳的方法開爐，等生產3個月后，電爐各項指標2穩定后再轉產；新爐子烘爐時一定要嚴格按照烘爐程序執行，確保烘爐時間；試生產期間不要超負荷運行。

［1］ 徐慧， 王樹番， 徐鹿鳴. 電爐鐵合金生產與節能［M］. 1986，（3）： 14-18.

［2］ 遵義鐵合金廠.碳素錳鐵生產［R］. 貴州： 遵義， 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，云南鶴慶人，工程師，冶煉廠廠長，研究方向，錳合金冶煉，手機：13887207135，E-mail：1197678426@qq.com.