1、目录目录 标题 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 摘要 3 关键词：大型电炉、电极事故、事故原因、预防与处理 . 3 前言 4 第 1 章 文献综述 5 1.1 我国铁合金产能及发展现状 . 5 1.2 我国铁合金产业显著特点 . 5 1.2.1 向着具有更大产业优势的地域转移 5 1.2.2 兼顾经济效益和社会效益 . 5 1.2.3 规划建设起点高 . 6 1.2.4 地方政府的招商引资和强力驱动 . 6 1.3 我国铁合金产业发展思路 . 6 1.4 我国铁合金发展政策性建议 . 6 1.5 我国铁合金生产设备水平 . 7 1.6 铁合金电炉主体-电极发展态势 . 7 1.7 大型
2、铁合金电炉电极事故的影响 . 7 1.8 减少大型铁合金电炉电极事故的重大意义 . 8 第 2 章 大型铁合金电炉电极事故频繁的原因分析 9 2.1 电气参数控制不合理 . 9 2.1.1 电流配置不合理 . 9 2.1.2 二次电压配置不合理 . 10 2.1.3 低压补尝与有功功率配置不合理 . 10 2.2 工作端判断不准确 . 11 2.2.1 工作端过长 . 12 2.2.2 工作端过短 . 12 2.3 电子秤称量偏差较大 . 12 2.3.1 电子皮带秤 . 12 2.3.2 称重传感器在电子秤中的重大作用 . 12 2.3.3 建水锰矿有限责任公司电子称配置现状 . 13 2.
3、4 机式烧结工艺不成熟 . 13 2.4.1 烧结原料 . 13 2.4.2 机式烧结原料的特性 . 13 2.5 焦炭尺寸超标 . 14 2.5.1 焦炭在电炉电炉冶炼铁合金时的作用 14 2.5.2 各种产品对焦炭的要求 . 14 2.6 电极糊达不到工艺使用要求 15 2.6.1 电极糊质量达不到工艺使用要求 15 2.6.2 电极糊粒度达不到工艺使用要求 15 2.7 糊柱高度控制不合理 . 16 2.8 设备检修不到位 . 16 第 3 章 预防电极发生断裂的措施 . 17 第第 2 2 页共页共 2929 页页 3.1 根据电炉实际运行特性，配置合理的的电气控制参数 . 17 3.
4、1.1 更换二次电流检测设备 . 17 3.1.2 调整电气参数 . 17 3.1.3 电气控制参数调整后电极运行状况 . 17 3.2 制定电极管理制度 . 18 3.2.1 电极工作端判断管理制度 . 18 3.2.2 合理的升负荷制度 . 18 3.3 加强电子皮带称的维护力度 . 18 3.4 调整烧结矿配方与筛分 . 18 3.4.1 调整碱度 . 18 3.4.2 分级与筛分 . 19 3.4.3 制作在线筛分系统 . 19 3.4.4 制作炉前筛分系统 . 19 3.4.5 烧结矿调整配方与筛分后的状况 . 20 3.5 对焦炭粒度进行处理 . 20 3.5.1 更换达到工艺要求
5、的筛网 . 20 3.5.2 破碎筛分 . 20 3.5.3 焦炭粒度调整后电极运行状况 . 21 3.6 破碎电极糊，建立质量保障体系与制定应急处理措施 21 3.6.1 优化电极糊供应商 . 21 3.6.2 完善电极糊测试手段 21 3.6.3 规范电极糊使用操作程序 22 3.6.4 使用破碎机破碎电极糊 . 22 3.6.5 制定热停炉时应急措施 22 3.6.6 电极糊质量及操作环节改进后的电极运行状况 . 23 结论 . 24 总结与体会 . 24 参考文献 . 25 辞谢 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 第第 3 3 页共页共 2929 页页 摘要摘要 铁合金电炉依靠电
6、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，满足冶炼所需的高温，补充化学反应所 需的热量。电极就像人体的心脏，是电炉的主体设备之一，是短网的主要组成部 份。 电极是否正常运行，直接关系着电炉是否能正常运行，直接影响着电炉的各 项技术经济指标。电极断裂频繁，电炉运转率低，生产成本上升幅度大。铁合金 市场竞争激烈，通过对工艺、设备及各种操作环节的改进而减少电极断裂事故的 发生，达到节能降耗、电炉正常运行、降低生产成本以及提高市场竞争力目的。 关键词：关键词：大型电炉、电极事故、事故原因、预防与处理大型电炉、电极事故、事故原因、预防与处理 第第 4 4 页
7、共页共 2929 页页 前言前言 云南建水锰矿有限责任公司 20 万吨锰系铁合金电炉于 2010 年建成， 投产以 来各项工艺设备与技术指标逐年得到改进，但一直没有达到初步设计能力，其主 要原因是重大电极事故所致。 建水锰矿有限责任公司各技术部门通过六个月的跟踪分析， 找出了导致大型 电炉电极事故频繁的相关原因，并对这些主要因素进行了理论研究及分析，提出 系列的预防处理措施，达到节能降耗与降本增效的目的。 建水锰矿有限责任公司电炉使用的电极系自焙电极。自焙电极是用无烟煤、 焦碳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。这种电极可
8、连续使用，边使用、边 接长、边焙烧。 第第 5 5 页共页共 2929 页页 第第 1 1 章章 文献综述文献综述 1.1 1.1 我国铁合金产能及发展现状我国铁合金产能及发展现状 近年来，我国铁合金产能以 100 万吨300 万吨/年的规模迅猛增长。随着 国民经济的高速发展，我国铁合金工业迅猛发展。但由于产能严重过剩，目前行 业整体开工率不足 60%，行业运行极其困难。绝大部分铁合金企业处于半生产或 停产状态，处于开停两难的局面。 2002 年以前，由于铁合金产能严重过剩，市场长期低迷，行业整体效益不 高，但铁合金产业总体发展平稳。之后，我国经济社会发展步入快速通道，钢铁 工业、 加工铸造业
9、、 金属镁等产业高速发展， 铁合金市场快速回暖。 受利益驱动， 社会资本快速向铁合金行业集聚，铁合金生产规模和总产能以年均 17%的速度扩 张。时至今日，铁合金企业总户数达到 2000 家左右，总产能将近 5000 万吨。其 中，产能在 10 万吨以上的企业有 102 户，合计产能在 2000 万吨以上，约占总产 能的 40%（产能在 20 万40 万吨的企业有 28 户，40 万吨以上的有 8 户，70 万 吨以上的有 3 户，100 万吨以上的有 1 户） 。 1.2 1.2 我国铁合金产业显著特点我国铁合金产业显著特点 从 2009 年至今，随着西部地区招商引资力度的加大，铁合金产业进行
10、着更 大规模的转移、调整和升级。这次与历史上任何一次都不同，具有以下几个显著 特点。 1.2.11.2.1 向着具有更大产业优势的地域转移向着具有更大产业优势的地域转移 如向着能够生产兰炭和电力的煤炭资源优势地区， 金属矿产和非金属矿产资 源优势地区，水电、风电、光伏发电等清洁能源优势地区，以及原材料集散地、 市场集聚地等地区转移。 1.2.2 1.2.2 兼顾经济效益和社会效益兼顾经济效益和社会效益 汇集国有资本、上市资本、民营资本和境外资本，围绕铁合金产业进行的多 领域、跨行业、多产品的完整产业链的调整、转移和升级，涉及到煤炭采掘、电 力、金属镁、煤化工等方方面面，形成了一批煤电铁合金、煤
11、兰炭电力 铁合金煤化工金属镁新型建材等循环经济体 第第 6 6 页共页共 2929 页页 1.2.3 1.2.3 规划建设起点高规划建设起点高 表现在产业规模巨大化、主体设备大型化、工艺装备自动化，以图破解能源 资源价格越来越高、人力资源越来越紧张、环境约束越来越大的难题。 1.2.4 1.2.4 地方政府的招商引资和强力驱动地方政府的招商引资和强力驱动 目前，许多西部省份和地方政府把铁合金产业作为招商引资的重点项目，承 诺给予各种优惠政策，开辟产业园区，吸引、鼓励新建铁合金产业并支持其发展 壮大。 1.3 1.3 我国铁合金产业发展思路我国铁合金产业发展思路 任何产业的发展都是一个产业不断转
12、移、调整、升级的过程，通过转移、调 整、升级，使产业向具有相对优势的地区布局，使产业的集中度更高、结构更加 合理、技术更加先进、管理更加科学，真正实现生产清洁型、资源节约型、环境 友好型、社会和谐型，从而实现社会成本更低、社会效益更好的目的。 由于市场经济尚不发达， 市场调节略显滞后， 宏观调控手段和力度尚难到位， 市场没有完全发挥在资源和生产要素配置中的基础性作用，生产要素价格扭曲， 造成割据优势，驱动“大园区、大规模、大炉型”建设铁合金等高载能产业，产 能超需求迅猛扩张，致使行业产能严重过剩。在当前铁合金产能严重过剩的情况 下， 西部新建和改扩建铁合金项目仍在大量获批，给脆弱的环境和资源带
13、来巨大 压力，给整个铁合金行业带来巨大风险。 1.4 1.4 我国铁合金发展政策性建议我国铁合金发展政策性建议 近期，国家连续出台政策，要以化解过剩产能为重要抓手，加快产业结构转 型升级，增强经济发展活力，强化增量管理，严禁核准钢铁、水泥等产能严重过 剩行业的新增产能项目。这为化解铁合金产能过剩、走出困境指明了方向。 严控新增产能，要管好入口，建立行业准入机制；鼓励落后产能退出，放开 出口，建立落后产能退出机制。 以现有铁合金总产能（或排放）指标设限，在全国范围内核实，发布和公开 铁合金存量产能（排放）指标，按照“总量控制，等量置换，政府引导，市场交 易”的思路，转机建制，推动行业健康持续发展
14、。 总量控制，等量置换。立足市场需求，严格控制铁合金产能总规模。今后， 各级政府应不再核准和支持任何单纯新建、扩建铁合金项目，严禁铁合金重复建 设，保持产需总量的基本平衡和结构性平衡。铁合金存量产能（或排放）可以在 全国范围内等量置换，通过等量置换可在当地或异地核准新建铁合金项目，推动 产业有序转移、调整和升级。改造升级项目也应以现有容量设限，严禁利用各种 方式扩大产能，增加生产能力。 政府引导，市场交易。按照产能（排放）指标的市场化原则，参照碳排放交 易机制，建立现有铁合金产能（或排放）指标交易平台，发展铁合金容量（或排 放）指标公开交易市场，打开铁合金存量资本和增量资本的有序“退出”和“进
15、 第第 7 7 页共页共 2929 页页 入”通道，推动铁合金产业开展战略性重组和健康持续发展。 在运作的过程中，可以由国家财政出资作价收购并掌握现有容量（或排放） 指标， 变淘汰落后财政补贴为收购存量指标；或成立专门电子交易市场或委托其 他市场，核实现有铁合金容量（排放）指标，将其挂到网上向社会公开。意欲新 建、 改扩建铁合金项目的投资者， 只有从政府或从公开市场中购买铁合金容量 （排 放） 指标， 才能获得等量新建或改扩建铁合金项目资格。 铁合金存量资产拥有者， 在出售铁合金容量（排放）指标后，必须退出铁合金行业，并做好善后工作。 淘汰落后，提升产业。通过严格行业准入条件，鼓励企业加大技改
16、力度，公 开产能市场交易，变落后产能为先进产能，敦促企业全面实施节能减排、淘汰落 后、产业升级、发展循环经济，全面提升产品质量，提高资源、能源利用效率。 整合重组，提高产业集中度。国家应采取经济手段，鼓励和支持铁合金龙头 企业通过并购、控股、参股、整合重组等方式，组建大型铁合金企业集团，提高 产业集中度，实现信息、技术、资金、市场与人力资本共享；合理配置资源，降 低企业生产经营成本，规避行业风险，推动行业良性发展。 1.5 1.5 我我国铁合金生产设备水平国铁合金生产设备水平 目前， 铁合金行业整体装备水平有很大提高， 生产主体电炉由原来的以 3600 千伏安6300 千伏安为主，提高到以 6
17、300 千伏安25000 千伏安电炉为主，形 成了一批 25000 千伏安33000 千伏安的大电炉，出现了 45000 千伏安以上的更 大型电炉。同时，大部分企业推广应用了低压补偿、变频调速、烟气净化除尘等 节能减排新技术，以及预还原和预处理等精料入炉，热兑工艺不少企业也开始运 用余压余热发电技术。 1.6 1.6 铁合金电炉主体铁合金电炉主体-电极发展态势电极发展态势 由于电炉容量的不断增大，电极直径也发生了明显的改变。由原来的 450mm600mm1000mm1500mm1750mm 等，电极直径增大，要求对电炉的管 理与控制必须精细化。大型电炉的电极一般采用锥形环控制系统、波纹管控制系
18、 统或组合把持器控制系统。 目前应用最广泛的为组合把持器系统， 其焙烧速度快， 省电节时；但操作控制不当，则电极事故频繁，处理费时困难，生产成本上升幅 度大。 1.7 1.7 大型铁合金电炉电极事故的影响大型铁合金电炉电极事故的影响 目前国内的大型铁合金电炉多为组合把持器结构，优点是焙烧电极速度快， 省时节电；但最大的缺点是拆分与组装困难。电极发生断裂，必须停炉处理，一 方面电极直径大，温度高，断头取出较为困难；另一方面焙烧新电极消耗大量的 电极糊、电能、焦炭，费用高。电极出现问题，不能正常的运行，电炉将被迫停 炉，不能正常的进行冶炼，不仅浪费电能、损失电极糊，而且影响整台电炉的各 项技术经济
19、指标。 第第 8 8 页共页共 2929 页页 1.8 1.8 减少大型铁合金电炉电极事故的重大意义减少大型铁合金电炉电极事故的重大意义 电极就像人体的心脏，是电炉的主体设备之一，是短网的一部份。电极是否 正常，直接关系着电炉是否能正常运行，直接影响着电炉的各项技术经济指标。 控制好电极，也就控制了整个电炉的生产方向，减少电极的发生，是铁合金生产 节能降耗与降本增效的重要手段之一。 建水锰矿有限公司 20 万吨锰系合金电炉 2010 年建成， 投产以来电极断裂频 繁，电炉运转率低，设计运转时间为 720 小时/月，2013 年 5-8 月低于 685 小时 /月。2012 年，铁合金价格持续下
20、滑，减少电极断裂事故，降低生产成本，提高 市场竞争力，不仅是公司工艺技术攻关的首要任务，也是公司持续发展的重中之 重。 第第 9 9 页共页共 2929 页页 第第 2 2 章章 大型铁合金电炉电极事故频繁的原因分析大型铁合金电炉电极事故频繁的原因分析 2010 年建水锰矿有限责任公司投产建成的 25MVA 电炉运用的是国内外最新 技术。公司从事铁合金冶炼 36 年，具有丰富的操作经验与电极管理维护经验。 公司有各项严格的管理制度与各种操作规程， 有系统的培训方案来提高员工的操 作技能。 北京科技大学冶金生态学院、吉林铁合金公司、艾肯是公司的合作伙伴，每 年到现场交流指导 12 次，可以了解同
21、等型号的电炉操作与维护知识。 通过跟 踪分析，导致电极事故频繁的原因是多方面的，主要从以下原因进行分析。 2.1 2.1 电气参数控制不合理电气参数控制不合理 电炉电气参数的合理选取，不仅关系着电炉的正常运行，而且直接决定着电 炉是否能够取得好的技术经济指标。电炉炉内等效电路构成“星三角回路“，电炉 炉况正常时， 组成电炉主电路的是电极工作端至熔池的炉内参与反应的炉料电阻 和电弧电， 此部分电阻值是电极工作端下部高温熔化下的炉料电阻及电弧电阻组 成的，其值是很小的。 实际生产中尽可能保证从操作上来满足星形回路的功率输入， 而功率调节的 电气控制参数就是以此主回路的负荷电流为参量的。 参与电极之
22、间功率转换的支 路组成的三角形回路而构成。这部分的阻值很大，因为它是炉内熔化层上部生料 层的炉料电阻，温度低，阻值大。只有少量靠近坩埚上层的炉料参与还原反应。 因此，电气参数选择不当或不准确，电炉与电极不仅得不到有效的维护，有 时甚至直接损坏电炉电气设备与造成电极事故。 建锰公司电炉实现电脑程控，电极直径 1500mm，配置的变压器为 30MVA。电 炉设计时，各种电器参数结果严格的计算，在实际冶炼过程中，如果各种电气参 数配置与控制不合理，会直接影响炉况、影响电极的焙烧、消耗与强度。 2.1.1 2.1.1 电流配置不合理电流配置不合理 电炉主要依靠炉前变压器输出的低电压大电流进行连续作业，
23、 电流通过导电 母线与导电铜管输送到电极，产生电弧转化为热能。电炉的负荷电流是电炉生产 厂家用以控制的主要技术参数，在实际生产过程中一般以低负荷或满负荷，甚至 超负荷运行来使用电炉，这就带来许多问题： 降低变压器使用寿命-当负荷电流超过变压器允许范围， 其绕组会在变压器 内部产生过度发热，线圈铜损急剧增大，油温升高，绕组绝缘老化甚至烧毁而发 生事故。 严重的超负荷运行会造成烧坏短网中的铜母线（或水冷电缆） 、电极硬断和 第第 1010 页共页共 2929 页页 铜瓦打弧等事故,在冶炼周期整个过程，应根据“炉况”采用“三阶段”操作法， 即“冶炼初期” （刚出完上一炉铁水又在本炉已加满炉料前提下）
24、满负荷运行， 以便达到炉内电热反应的还原过程的目的，这阶段运行时间大概要占整炉的 6580%时间； “冶炼后期” ，主要指炉内还原反应（化料）基本完成，主要以保 温为主，所以只能以额定负荷的 7585%左右运行，这段时间约占整炉的 15 20%； “出炉”阶段，随着铁水的流出，负荷电流明显减少，为了铁水的顺利出炉， 必须深插电极以促使产品顺利出炉，这段时间占整炉的 10%。 影响电极的焙烧与消耗速度,电流配置过低，电极出现焙烧速度慢，电极焙 烧质量差；电流配置过低，电极出现消耗速度减慢，导电元件内电极长时间不压 放而出现电极过烧现象； 电极顶端消耗速度慢， 料面以上电极出现氧化面积增大， 在运
25、行过程中难于承受重荷而发生断裂。从公司技术部统计数据看，电炉二次电 流配置偏低，严重影响电极的焙烧与消耗速度，见表 2.1。 表表 2.1 20112.1 201120132013 年年 6 6 月电流配置统计表月电流配置统计表 控制参数内容 电炉容量（MVA） 二次电流(KA) 功率因数 操作标准 30 92 0.95 执行情况 30 70-78 0.90-0.92 2.1.2 2.1.2 二次电压配置不合理二次电压配置不合理 二次电压是铁合金电炉电气参数的重中之重。是否合理选择二次电压，直接 关系着电极是否能够正常运行及电极插入料面的工作情况， 所以在实际生产过程 中要根据电网电压及炉况调
26、整二次电压，保证电极的有效运行。 二次电压配置过高，电极之间的弧光半径过大，炉内弧光交叉，电极会出现 上抬，热损失大，炉内温度低；电极导电系数增强，出现炉内坩埚区缩小，电极 长时期上抬氧化面积增加，在运行过程中难于承受重荷而发生断裂； 二次电压配置过低，炉内弧光半径过小，三相电极之间难以沟通，电极又容 易插深过度，电流达不到额定负荷，电极烧结速度过慢或消耗速度过慢，在运行 过程中出现软断事故。 公司 25MVA 电炉自投产以来，由于电炉容量从 6300KVA 直接跨度到 25MVA， 各种参数在摸索阶段，2010 年以来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
27、在升负荷过程中，在出炉过程中，在电极 升降时易掉快或发生断裂，见表 2.2。 表表 2.2 20112.2 201120132013 年年 6 6 月电流与电压配置统计表月电流与电压配置统计表 控制参数内容 电炉容量（MVA） 二次电压(KV) 功率因数 操作标准 30 110-130 0.95 执行情况 30 100-112 0.90-0.92 2.1.3 2.1.3 低压补尝与有功功率配置不合理低压补尝与有功功率配置不合理 低压补偿是利用现代控制技术和短网技术将大容量、 大电流的超低压电力电 容接入矿热炉的二次侧的无功补偿装置。 该装置不仅是无功功率补偿原理的最好 体现， 而其能使电炉的功
28、率因数在高值范围内运行，降低短网和一次侧的无功消 耗，消除 3 次、5 次、7 次谐波。调平三相功率，提高变压器的输出能力。控制 的重点使三相功率不平衡度下降，达到三相功率相等。使坩埚扩大、热量集中， 第第 1111 页共页共 2929 页页 提高炉面温度，使反应加快，达到提高产品质量、降耗和增产的目的。 低压补偿技术的目的是将原来成熟的就地补偿技术应用到电炉的二次低压 侧，由电容器产生的无功功率，通过短线路，一部分通过矿热炉变压器由系统吸 收，另一部分补偿矿热炉变压器，短网和电极的无功损失，增加了输入矿热炉的 有功功率。同时采用了分相补偿，使矿热炉内三相电极上的有功功率相等，达到 提高功率因
29、数，减小三相功率不平衡和改善生产指标的效果。 近几年了，由于低压补偿技术逐渐成熟，设计日趋完善，体积大为减少，电 炉生产厂家逐步认识到了其在提高电炉经济效益方面显现的突出性， 低压补偿装 置已在矿热炉变压器上大量应用。 建水锰矿有限责任公司公司 25MVA 电炉现安装一套电炉炉低压补偿装置， 安 装补偿后从表三统计数据比较可以看出，安装了低压无功补偿效果不明显的。达 不到实现高压补偿提高进线电压的、电网功率因数的目标，没有增加了输入电炉 内的有功功率，达不到了电炉节能降耗、增加产量与降低生产成本目的。低补投 切不当会导致电极上抬或下插，恶化炉况，影响电极焙烧速度，电极下插深度由 于低补投切变化
30、较大，电极急冷急热层次和热应力产生较大，电极在运行中易断 裂。 电阻所消耗的功率叫有功功率。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，功 率因数反应了做有用功的电力在总电力所占的比率。 有功功率高， 用电较为充分， 同等原料与还原剂条件下，转化出的热能较大。电炉有功功率的高低，不仅影响 着各项经济指标，而且直接决定着电极的消耗速度， 公司冶炼二厂电炉变压器配置为 30MVA，在实际运行中， 2010 年-2013 年 7 月前有功功率最高达到 26000KW。有功功率低，电极偏下插，导致电弧收缩，电 极消耗速度过慢和电极压放次数少，电极在导电元件内易形成过烧。由于过少的 部分导电不均匀而发生打火现象
31、，不仅损坏导电元件，电极在打火过程中自身受 到损坏，在下放至炉料内冶炼时，受损部分存导电不均匀而形成掉快和蜂腰，此 部分电极难于承受电流重荷与电及升降产生的应力，运行过程中易断裂，见表 2.3。 表表 2.3 20112.3 201120132013 年年 6 6 月低补与有功功率配置统计表月低补与有功功率配置统计表 控 制 参 数 内容 电 炉 容 量 （MVA） 有功功率（KW） 低 补 组 数 （组） 低补投切频 率 功率因数 操作标准 30 30000 4 结合实际 炉况投切 0.95 执行情况 30 22000-26000 2 3 次/周 0.90-0.92 2.2 2.2 工作端判
32、断不准确工作端判断不准确 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 长度有严格的工艺要求， 建水锰矿有限责任公司结合国内外同等型号电炉的实际 控制范围，综合近两年的经验，25MVA 电炉工作端控制在 2300-2500mm。 冶炼过程中通常参考电脑检测数据与炉长观察到的实际炉况， 最终确定压放 数据。由于炉况不稳定和个人判断的经验差距，导致工作端判断失误，压放次数 偏差大，导致工作端人为引起过长或过短。 第第 1212 页共页共 2929 页页 2.2.1 2.2.1 工作端过长工作端过长 工作端判断不准确，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，
33、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 料表层冶炼，炉料易烧结成硬壳，透气性下降，翻渣刺火现象增多，导致电极操 作频繁、电极开叉、掉块严重，电极在运行过程中易断裂。 电极长期在炉料表层冶炼，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，恶性循环，不利于电极的保养、维护与正常消 耗。 2.2.2 2.2.2 工作端过短工作端过短 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导致漏糊，严重时形成电极软断，见表 2.4。 表表 2.4 2
34、0132.4 2013 年年 6 6- -8 8 月电极事故电极工作端实测统计月电极事故电极工作端实测统计 2.3 2.3 电子秤称量偏差较大电子秤称量偏差较大 2.3.1 2.3.1 电子皮带秤电子皮带秤 电子皮带秤就是专门针对散装物料的连续计量而设计的。它是根据杠杆原 理，在连续运行的皮带下面安装杠杆装置，杠杆的承载面则是几个滚筒装置，用 来满足皮带在上面走过时减小皮带与承载面的磨擦而造成的计量误差。 同时计量 部分也甩掉了传统的秤砣装置， 而采用利用应变电阻制造的称重传感器来进行计 量。 2.3.2 2.3.2 称重传感器在电子秤中的重大作用称重传感器在电子秤中的重大作用 电子皮带秤称重
35、桥架安装于输送机架上，当物料经过时，计量托辊检测到皮 带机上的物料重量通过杠杆作用于称重传感器， 产生一个正比于皮带载荷的电压 信号。速度传感器直接连在大直径测速滚筒上，提供一系列脉冲，每个脉冲表示 一个皮带运动单元，脉冲的频率正比于皮带速度。称重仪表从称重传感器和速度 传感器接收信号，通过积分运算得出一个瞬时流量值和累积重量值，并分别显示 出来。 称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。 用 传感器先要考虑传感器所处的实际工作环境， 这点对正确选用称重传感器至关重 要， 它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可 靠性和安全性。 次 数 1 2
36、 3 4 5 6 7 断头长度（mm） 800 1100 750 950 880 1100 1500 断裂后工作端（mm） 1250 1030 1880 1970 1290 950 1210 实际工作端（mm） 2050 2130 2630 2920 2170 2050 2710 第第 1313 页共页共 2929 页页 称重传感器的性能指标主要有线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变、零 点温度特性和灵敏度温度特性等。在各种衡器和质量计量系统中，通常用综合误 差带来综合控制传感器准确度，并将综合误差带与衡器误差联系起来，以便选用 对应于某一准确度衡器的称重传感器。传感器的误差带占衡器误差带的
37、70， 称重传感器的线性误差、 滞后误差以及在规定温度范围内由于温度对灵敏度的影 响所引起的误差等的总和不能超过误差带。 这就允许制造厂对构成计量总误差的 各个分量进行调整，从而获得期望的准确度。 2.3.3 2.3.3 建水锰矿有限责任公司电子称配置现状建水锰矿有限责任公司电子称配置现状 公司电炉配置的是动态称量电子称，使用传感器传导称量数据。动态称量优 点是称量速度快。缺点是遇到雨天、传感器积灰、矿石粒度较大、比重小的原料 等情况，传感器会出现称量传导数据偏差较大。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，电极上抬 时间长， 暴露在空气的部
38、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，见表 2.5。 表表 2.5 20132.5 2013 年年 8 8 月分月分 6 6 次校称结果数据统计表次校称结果数据统计表 校称次数 1 2 3 4 5 6 原料名称 自产矿 缅块矿 球团 澳块矿 南非矿 贵州机焦 允许偏差（%） 5 5 5 5 5 3 实际偏差（%） -18+15 -22+12 -8+10 -15+17 -15+26 -22+66 2.4 2.4 机式烧结工艺不成熟
39、机式烧结工艺不成熟 2.4.1 2.4.1 烧结原料烧结原料 烧结原料是将各种粉状原料，配入适量的焦粉和熔剂，加入适量的水，经混 合后在烧结设备上使物料发生一系列变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。 2.4.2 2.4.2 机式烧结原料的特性机式烧结原料的特性 传统的粉矿造块技术采用土法烧结模式，其烧结矿硬度与气孔率适中，不宜 粉化。 自国家安全与环保生产标准化贯彻实施后， 粉矿造块多采用机式烧结技术， 由于尚在实验与摸索阶段，其烧结矿强度与碱度变化较大，堆积后粉化严重，见 图 2.1、表 2.6 第第 1414 页共页共 2929 页页 图图 2.12.1 强度实测强度实测 表表 2.6 2.6
40、 烧结矿强度测量统计表烧结矿强度测量统计表 日期 进厂数量 （t） 测量 设备 内 控 标 准 强 度 （Mpa） 实 际 检 测 强 度 （Mpa） 9 月 2 日 3200 抗压强度测量器 30.6 20 9 月 4 日 1800 抗压强度测量器 30.6 22 电炉冶炼锰系合金时烧结矿使用比例一般在 20%-50%之间，由于强度差的 原因，进入电炉后炉料粉化率增大，导致炉料透气性严重下降，刺火与翻渣现象 增大。由于刚压放下的电极并不是完全烧结好，刺火严重时，12 分钟新压放 电极的电极壳会被烧坏，直接影响了电极焙烧的速度与质量；翻渣现象多，电极 上下操作频繁，严重时必须热停炉处理，使电极
41、急冷急热而发生断裂。 2.5 2.5 焦炭尺寸超标焦炭尺寸超标 2.5.12.5.1 焦炭在电炉电炉冶炼铁合金时的作用焦炭在电炉电炉冶炼铁合金时的作用 焦炭是用于电炉冶炼铁合金的一种还原剂。 焦炭在电炉中作为固态还原剂参 与还原反应，反应主要在炉子中下部的高温区进行。以冶炼硅铁合金为例，其反 应式为 SiO2(液)+2C(固)=Si(液)+2CO(气)，随着反应的进行，焦炭中的固定碳 不断消耗，主要以 CO 形式从炉顶逸出。焦炭灰分中的 Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO 和 P2O5 等，部分或大部分被还原出来，进入合金中；未参加反应的部分进入炉 渣。焦炭中的 S 与 Si 生成 SiS
42、 和 SiS2 后挥发掉。 2.5.2 2.5.2 各种产品对焦炭的要求各种产品对焦炭的要求 冶炼不同品种的铁合金，对焦炭的质量要求不一，生产硅铁合金时对焦炭质 量要求最高，所以能满足硅铁合金生产的铁合金焦，一般也能满足其他铁合金生 产的要求。硅铁合金生产对焦炭的要求是：固定碳含量高，灰分低，灰中有害杂 质 Al2O3 和 P2O5 等的含量要少，焦炭反应性好，焦炭电阻率特别是高温电阻率 要大，挥发分要低，有适当的强度和适宜的块度，水分少而稳定等。 建水锰矿有限责任公司对焦炭的内控标准是 10-35mm80%，电阻率1200 。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
43、 面积增加，由于被氧化位置承受电荷较大，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，容易形成电极过烧与软断事故，见图 2.2、表 2.7。 第第 1515 页共页共 2929 页页 图图 2.2 2.2 电极上抬断裂电极上抬断裂 表表 2.7 20132.7 2013 年年 7 78 8 月份进厂的月份进厂的 1200012000 吨焦炭进行检测数据吨焦炭进行检测数据 日期 进厂数 （t） 测量 设备 检验数量 （g） 10-35mm （g） 35m（g） 10mm （g） 电阻率 （） 7
44、月 30 日 5400 卡尺 1000 300 610 90 950 8 月 15 日 6600 卡尺 1000 360 580 60 1011 2.62.6 电极糊达不到工艺使用要求电极糊达不到工艺使用要求 2.6.12.6.1 电极糊质量达不到工艺使用要求电极糊质量达不到工艺使用要求 公司采用的电极糊有盘江糊、宁夏糊、云铝糊。长期使用的是宁夏糊。其主 要是利用电极煤、石油焦或沥青焦、碎石墨固体料，将沥青、焦油等掺入粘结剂 调节软化点，经配料、混捏、成型等工序而得到的块状物。2012 年相继几个牌 号的电极糊，其理化指标，见表 2.8。 表表 2.8 2.8 电极糊理化指标统计表电极糊理化指
45、标统计表 灰分% 挥发份% 熔化温度 水分% 气孔率% 固定碳% 1-3 13-15 92-98 -0.4 24-28 80-81 使用中发现，如果电极糊生产厂家所用原料变化或不稳定，将造成电极焙烧 质量变差，甚至发生电极硬断等事故。 普锻煤用量偏大，由于普锻煤的煅烧温度在 850左右。较电煅煤的煅烧温 度较低幅度较大。如果用普煅煤代替大量电煅煤，就会限制电极糊的质量水平。 软化点偏离正常水平，在使用宁夏电极糊时要求使用中温沥青做粘结剂，软 化点控制在 65左右，且需要进行静质处理。如果粘结剂过多或软化点偏高， 会使自焙电极不易烧结，并出现固料与粘结剂分层现象；而粘结剂过少或软化点 偏低，则导
46、致过早烧结。两者都会造成电极在运行过程中发生断裂。 制作工艺过程不到位，由于基质粉料细度直接影响糊料的强度、显气孔率、 烧结性、比电阻和坑震性，因此电极糊的质量除有合适的原料配比外，合理的原 料粒度组成及混捏程度至关重要，否则也会限制电极糊的质量水平。 2.6.22.6.2 电极糊粒度达不到工艺使用要求电极糊粒度达不到工艺使用要求 公司使用的电极为自焙电极，主要依靠加入电极糊，靠电阻热、电弧热焙烧 成型，在成型过程中经过液化、挥发、固化三个阶段。液化主要在电极导电元件 第第 1616 页共页共 2929 页页 以上 500700mm 处完成，固化在电极导电元件内完成，电极糊粒度较大，挥发 不充
47、分，焙烧出的电极强度欠佳；电极糊粒度较小，液化时间较快，在液相中夹 杂固体电极糊较多，焙烧出的电极致密度降低，电极糊粒度引起的两种情况都能 够直接导致电极事故的发生，所以电极糊粒度的标准化，时减少电极事故的一个 重中之重。 公司使用的电极糊为梯形电极糊，经过 2 年的试用，其含碳量、挥发份、灰 分均能满足电炉及电极的正常消耗，进入 2013 年电极事故频繁，其主要原因是 生产厂家制作模具所致，电极糊在脱模时，出现 23 块粘连在一起的电极糊； 另一方面电极糊中含有沥青与焦油，在运输过程中高温照射、颠簸挤压后出现几 块粘连在一起；不符合25MVA 电炉工艺操作规程中电极糊粒度长 120mm，宽
48、60mm 的使用标准，电极糊尺寸超标，卡在筋片之间，新添加的电极糊下沉困难， 在焙烧过程中形成分层，引起电极悬糊后断裂，见图 2.3、表 2.9。 图图 2.3 2.3 电极糊结块电极糊结块 表表 2.9 2.9 电极糊尺寸测量统计表电极糊尺寸测量统计表 牌号 抽检量 （Kg） 尺寸达标量（Kg） 尺寸超标量（Kg） 不合格比例% 阳光 100 70 30 30% 2.7 2.7 糊柱高度控制不合理糊柱高度控制不合理 公司 25MVA 电炉通常使用糊柱高度保持在铜瓦上沿 3800-4000mm,如果添加 不及时或过多，悬空塑性部分所受的糊柱压力会减小，成型后电极致密度差，且 挥发物不能及时完全
49、排除。当该部位电极移至导电元件时，电阻热迅速增大，造 成电极激热出现裂纹形成硬断。 2.8 2.8 设备检修不到位设备检修不到位 25MVA 电炉电极使用的是组合把持器结构，当系统压力过大时，产生故障较 多，从而引起热停炉，导致电极激冷。另外由于电机自动控制系统出现漏油等事 故，一些封闭结构部位事故迹象难于显示，只能靠一些有限的现像来判断，导致 判断准确度不高。 第第 1717 页共页共 2929 页页 第第 3 3 章章 预防电极发生断裂的措施预防电极发生断裂的措施 3.1 3.1 根据电炉实际运行特性，配置合理的的电气控制参数根据电炉实际运行特性，配置合理的的电气控制参数 3.1.1 3.1.1 更换二次电流检测设备更换二次电流检测设备 2013 年 8 月，北京科技大学冶金生态学院专门从事铁合金教学与研究的褚 教授、李教授、章博士等亲临建锰公司，经过现场跟踪与检测，建议 25MVA 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来现场计算，确定来 两
