矿热炉培训.pdf

《矿热炉培训.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿热炉培训.pdf（61页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 西西 安安 宏宏 信信 矿矿 热热 炉炉 有有 限限 公公 司司 培培 训训 资资 料料 西安宏信 www.hx- 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 2 第一部分第一部分 铁合金铁合金工业简介工业简介 一、一、铁合金简介铁合金简介 1、定义 铁合金是钢铁工业的重要原料之一。一种或一种以上的金属或非金属元素与铁组成的合金称为铁合金。2、用途 作脱氧剂 除沸腾钢外，其余钢种

2、的冶炼均需脱氧剂。作合金剂 调整钢中合金元素的含量，使钢具有不同的性能。作铸造的晶核孕育剂 用铁合金作晶核，形成晶粒中心，从而使形成的晶粒细小而分散，使晶粒细化，提高铸件韧性，降低脆性，提高铸件强度。作有色金属的添加剂及其他。3、铁合金分类 按铁合金中主要元素分类，Si、Mn、Cr、V、Ti、W、Mo 等。按铁合金中含碳量分类，高、中、低、微、超微等。按设备方法分类，高炉铁合金、电炉铁合金、炉外法铁合金、真空固态还原法铁合金、转炉铁合金等。含有两种或两种以上的多元铁合金，如硅铝合金、硅钙合金、锰硅铝合金、硅钙铝合金、硅钙钡合金、硅钡铝合金等。二二、铁合金工业生产的起源铁合金工业生产的起源 铁合

3、金的工业生产始于19 世纪中期。1860年左右，贝尔努利用钨酸同铸铁起反应制得钨铁。1875年，法国普尔塞尔成功地在高炉中制得了含硅10%18%培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 3 的硅铁；同一年他和高蒂尔同时在高炉中首次制得了锰铁，跨出向大规模工业生产锰铁的关键性一步。19世纪末，世界上开始采用还原电炉冶炼铁合金。1890年，法国西蒙首先采用电热法，使用氧化锰和萤石的混

4、合料，获得了含Mn84%、Fe8%、C7.1%、SiO22%的电炉锰铁。1893年，开始采用电弧炉生产钨铁；这一年，穆瓦桑也在电弧炉中制得了高碳硼铁。1894 年，穆瓦桑发明在电炉中还原氧化钒法。1897年，戈德施米特发明铝热法后，钒被用于冶金工业。1899年，美国在西弗吉尼亚州的霍尔库姆罗克厂的电炉中，第一个炼制了含Si25%50%的硅铁。1900年，始于法国的高碳铬铁电热法生产转入工业规模生产；这一年，法国还首先制得了钼铁。1901 年，罗西发明电铝热法还原富钛渣生产钛铁。1905年，利姆提出用欠量的碳还原硼酸锰，以制取低碳锰铁。1907 年，开始采用金属热法制铌。1908 年，用两步法生

5、产合碳1%2%的中碳锰铁。1910年以后，还原电炉冶炼各种铁合金获得了迅速发展。三三、铁合金工业发展经历的三个时期、铁合金工业发展经历的三个时期 从铁合金冶炼方法、发展规模和技术装备水平等方面研究，世界铁合金工业发展大致可分为三个发展时期。（一）高炉冶炼时期 18601908年间为高炉生产占绝对优势的发展时期。当初主要是为了满足炼钢脱氧和少量合金化的需求，其数量不多、质量不高，主要的铁合金品种是高碳锰铁、高碳铬铁和低品位硅铁，高炉铁合金技术已能满足钢铁生产的要求。这时的铁合金还原电炉技术还处于发展的起步阶段。1900年世界钢产量约2800万t，铁合金产量约17万t。其中高炉铁合金约16万t，而

6、电炉铁合金产量仅1 万t左右。培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 4（二）高炉与电炉大规模的发展时期 19081960年间，高炉与电炉都在迅猛发展，但电炉的发展更快，其产量逐渐赶上高炉产品的产量。20 世纪开始，随着世界钢铁工业的飞跃发展，要求铁合金不仅具有很强的脱氧能力，而且为了进行多元素合金化，还应具有脱硫，脱磷、脱杂质的能力。许多新品种，如高品位硅铁、硅钙合金、钨铁、

7、钼铁、中低碳锰铁及铬铁等应运而生。这些品种不能在高炉中生产，于是开发了电炉技术。尤其随着远距离输电的实现，电炉技术大量发展起来。到1960年，世界产钢达30 亿t，铁合金产量达,560万t，此时电炉铁合金产量和高炉产量各约为280 万t。（三）铁合金工业走向现代化时期 1960年至今，电炉逐步取代高炉并占绝对优势。1960年以后，电炉铁合金产量首次超过高炉铁合金产量，且继续高速发展。1995,年世界钢产量约为7.7 亿t，铁合金总产量约1600万t，其中电炉铁合金产量达80%以上。同时电炉设备技术加快了大型化、全封闭化（半封闭）、机械化和过程控制等现代化步伐，电炉炉气净化和余热回收利用达到实用

8、阶段，出现了无公害的铁合金厂；电子计算机控制生产过程得到应用和推广。四四、目前铁合金工业的生产现状、目前铁合金工业的生产现状 20世纪，世界约有50多个国家生产铁合金，重点铁合金公司和贸易点1000多处。钢铁工业发达的前苏联、美国、日本、法国等铁合金工业也很发达。具有丰富矿物资源和能源的南非、挪威、巴西等国近些年在电炉铁合金工业方面发展得十分迅速，其产品大量涌进国际市场。加拿大及一些发展中国家，如印度、墨西哥、津巴布韦、菲律宾、伊朗等也兴建起了铁合金企业。生产铁合金 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:7

9、10065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 5 的各国除了铁合金电炉设备技术发展较快外，在铁合金品种方面的发展和变化也较大，新产品开发和产品再加工、精加工等方面也都有新的进展。随着铁合金工业的不断发展，各国新建的铁合金电炉容量普遍增大。据报道，目前世界上最大的硅铁和高碳铬铁电炉为105000kVA；最大的高碳锰铁电炉102000kVA；最大的锰硅合金电炉为88000kVA；最大的硅钙合金电炉为48000kVA；最大的工业硅电炉为55000kVA；最大的镍铁电炉为84000kVA。在炉型上，新建的锰铁和铬铁电

10、炉多采用全封闭式及湿法煤气除尘，并向干式除尘技术迈进；硅铁电炉多采用矮烟罩半封闭式及干法袋式烟气除尘，挪威成功研制了全封闭干法除尘的硅铁电炉。此外，近年设计建造的大型铁合金电炉一般都采用了计算机控制技术。世界上最大的铁合金厂是俄罗斯车里雅宾斯克铁合金厂，年产硅铁、铬铁及锰硅合金共90 万t。最大的锰铁厂是乌克兰尼科伯尔铁合金厂，年产锰系产品120万t。培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx

11、-xahx- 6 第二部分第二部分 铁合金的生产方法铁合金的生产方法 铁合金的生产方法很多，主要有以下几种。根据使用的设备，分为高炉法、电炉法、炉外法、转炉法和真空炉法。一、高炉法一、高炉法 高炉法冶炼铁合金和高炉冶炼生铁相同。目前主要是生产碳素锰铁。高炉冶炼碳素锰铁主要原料有锰矿、焦炭和熔剂以及助燃的空气或富氧。把原料（锰矿、焦炭和熔剂）从炉顶装入炉内，高温空气或富氧经风口鼓入炉内，使焦炭燃烧获得高温及还原气体对矿石进行还原反应，熔化了的炉渣、金属集聚在炉底通过渣口、铁口定时出渣出铁。随着炉料熔化下降不断加入新料，生产是连续进行的。用高炉法生产铁合金，劳动生产率高，成本低。但由于高炉炉内温度

12、较低，很多难还原的氧化物在高炉内不能被还原，因此多数铁合金不能用高炉生产，而用电炉生产。二、电炉法二、电炉法 电炉法是生产铁合金的主要方法，其产量占全部铁合金产量的70%以上。电炉主要分为矿热炉和电弧炉（又称精炼炉）两种。（一）矿热炉（一）矿热炉 用碳作还原剂生产铁合金所用的电炉常用矿石还原炉，简称矿热炉。从炉口加入混合好的原料，电极埋在炉料中，依靠电弧和电流通过炉料而产生的电阻热加热。熔化的金属和炉渣集聚在炉底通过出铁口定时出铁放渣，生产过程是连续进行的。培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065

13、 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 7 用矿热炉生产的品种主要有硅铁、硅钙合金、碳素锰铁、锰硅合金、碳素铬铁、硅铬合金等。（二）电弧炉（二）电弧炉 用硅（主要是硅质合金）作还原剂生产铁合金常采用电弧炉。依靠电弧放热和硅氧反应热进行冶炼。冶炼时炉料从炉顶或炉门加入炉内，整个冶炼过程分为引弧、加料、熔化、精炼和出铁五个环节。出铁时间根据合金中的含硅量而定，生产是间歇进行的。主要生产品种有中、低磷锰铁，中、低、微碳铬铁，以及钒铁等。（三）炉外法（三）炉外法 用硅、铝或铝镁合金作还原剂，依靠还原反应产生的化学热来进行

14、冶炼，在筒式炉中进行。使用的原料有精矿、还原剂、熔剂、发热剂以及钢屑、铁矿石。冶炼前将炉料破碎干燥，按一定顺序配料混匀后装入筒式炉内。用引火剂引火，依靠反应热完成冶炼。炉外法主要用于生产钼铁、钛铁、硼铁、铌铁、高钒铁、金属铬等。（四）真空（四）真空电阻炉法电阻炉法 生产含氮合金、合碳极低的微碳铬铁可用真空电阻炉生产。冶炼时将压制成型块料装入炉内，依靠电流通过电极时的电阻热加热，同时抽气。脱碳反应是在固态下进行的。生产是间歇进行的。（五）氧气转炉法（五）氧气转炉法 氧气转炉法生产铁合金有投资少、成本低、生产率高、电耗低的优点。目前主要生产中、低碳铬铁和中碳锰铁。培训培训资料资料 西安宏信西安宏信

15、 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 8 转炉按供氧方式，有侧、底、顶和顶底复合吹炼。使用的原料是液态碳素合金、纯氧、冷却剂及造渣料等。将液态碳素合金兑入转炉，高压氧气经氧枪入炉进行吹炼，依靠氧化反应放出的热量脱碳，根据炉口冒出的火焰变化情况，耗氧量等判断终点。生产是间歇进行的。按照生产操作工艺特点不同可分为连续式和间歇式，无熔剂法和有熔剂法。连续式冶炼法，一方面根据料面下降情况，不断地加入固体炉料，另一 方

16、面将炉子中积聚的合金和炉渣定期排出。冶炼的任何时期，电弧始终为固 体炉料层封闭，操作功率几乎是不变的。冶炼硅铁、碳素锰铁和铬铁、硅锰和硅铬合金等采用连续式冶炼法。间歇式冶炼法是将炉料集中或分批加入炉内，冶炼过程主要分熔化和精练两个时期，在熔化期电极是埋入炉料中的；而在精炼期，电弧则是暴露的；精炼完毕，排出金属和炉渣，再装入新料，开始下一次的熔炼。由于熔炼各个时期的工艺特点不同，操作功率也不同。冶炼中、低碳锰铁，中、低、微碳铬铁等采用间歇式冶炼法。无熔剂法生产铁合金一般多用碳质材料作还原剂，生产时不加造渣材料调节炉渣成分和性质。熔剂法生产铁合金用碳质材料、硅或其他金属作还原剂，生产时要加造渣材料

17、调节炉渣成分和性质。根据热量来源不同可分为碳热法，电热法、金属热法和电硅热法。碳热法其冶炼过程的热量来源主要是焦炭的燃烧热，用焦炭作还原剂还原矿中的氧化物，生产在高炉中进行。电热法其冶炼过程的热量来源主要是电能，使用碳质材料作还原剂还原矿 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 9 石中氧化物，采用连续式在电炉中进行。电硅热法是用硅（如硅铁或中间产品硅锰或硅铬合金）作还原剂还原

18、矿石中的氧化物，其热量来源一部分为硅氧化时放出的热量，大部分由电能供给。生产时在电炉中进行间歇式作业。金属热法其热量来源主要是由硅、铝等还原剂还原精矿中氧化物时放出的热量，生产时采用间歇式在熔炉中进行。培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 10 第三部分第三部分 矿热炉的基本原理、构造及参数矿热炉的基本原理、构造及参数 一、一、原理用途原理用途 矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。

19、它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁、碳素锰铁、高碳铬铁、镍铁、硅锰合金、硅钙合金、硅铝合金、硅铬合金、硅钡钙合金等铁合金，同时亦可用来生产金属硅(又叫结晶硅、工业硅)、电石等有色金属和化工原料。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自焙电极(或石墨电极、碳素电极)。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁(渣)，连续作业的一种工业电炉。矿热炉主要类别、用途矿热炉主要类别、用途 类别 主要原料 制成品 反应温度 0 电耗 kw.h/t 铁合金炉 硅铁炉（45%）硅铁 硅铁、废铁、焦碳 硅铁 1550-

20、1770 2100-5500（75%）硅铁 8000-11000 锰铁炉 锰矿石、废铁、焦碳、石灰 锰铁 1500-1400 3600-4000 铬铁炉 铬矿石、硅石、焦碳 铬铁 1600-1750 3200-6000 镍铁炉 红土镍矿、焦碳 镍铁 1600-1800 6000-7000 硅铬炉 铬铁、硅石、焦碳 硅铬合金 1600-1750 3500-6500 硅锰炉 锰矿石、硅石、废铁、焦碳 硅锰合金 1350-1400 4000-4400 炼钢电炉 铁矿石、焦碳 生铁 1500-1600 1800-2500 电石炉 石灰石、焦碳 电石 1900-2000 2700-3300 工业硅炉 硅

21、石、木碳、石油焦 工业硅 1800-2000-13000 二二、矿热炉的矿热炉的类型类型 矿热炉的分类方法较多。根据矿热炉的设备特点分类，有以下几种：按电极相数可分为单相单电极 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 11 电炉和三相三电极电炉；按烟罩或炉盖设置形式可分为高烟罩及矮烟罩敞口式电炉、矮烟罩半封闭式电炉和全封闭式电炉；按炉体可分为固定式和旋转式电炉；按电极数量及布置

22、形式可分为三相电极等边三角形布置的圆形还原电炉、三相六电极圆形电炉和三相六电极按“一”字形排列的矩形电炉。高烟罩及矮烟罩敞口还原电炉具有结构简单、投资小、易维护等优点，但劳动条件差，不利于消烟除尘，污染环境严重；全封闭式还原电炉劳动强度小，且能回收电炉煤气，但电炉结构比较复杂，难于操作与维护，尤其对入炉原料要求比较严格，建设费用较高；对于有些品种或采用小型还原电炉冶炼而不能实行封闭式操作时，为了减少净化处理炉气量，保护环境，并回收炉气中的余热，现在日趋采用或改造为矮烟罩半封闭式还原电炉。三、矿热炉的三、矿热炉的结构特点结构特点 矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳、炉衬、水冷系统、排烟

23、系统、短网、把持系统、液压系统、电极升降及压放系统、上下料系统、出炉系统、电炉变压器及配套的各种电器设备等组成。矿热炉立面结构共分三层或四层(有布料、下料装置)第一层为炉壳、炉衬、出铁装置、烧穿装置等组成。第二层 （1）排烟系统。现代大型矿热炉大多数采用密闭式，具有密封炉盖。采用这样的结构可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。（2）电极把持系统。大多数矿热炉都由三相供电，按正三角形对称位置 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:7

24、10065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 12 布置在炉膛中间。大型矿热炉一般采用自焙电极(用无烟煤、焦碳和沥青、煤油拌合成的电极料，在电炉工作过程中自己焙烧成的电极)。工业硅矿热炉使用石墨电极或碳素电极。（3）短网 （4）铜瓦 （5）电极壳 （6）下料系统 （7）捣炉机 （8）排烟系统 （9）水冷系统 （10）矿热炉变压器 （11）操作系统 第三层 （1）液压系统 （2）电极压放装置 （3）电极升降系统 （4）钢平台 （5）料斗及环行布料车 其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等 四、矿热炉四、矿热炉机

25、械设备的结构简介机械设备的结构简介 矿热炉机械设备包括炉体、电极系统、烟罩或炉盖、炉体旋转机构、加料 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 13 装置、液压系统和水冷系统等。（一）炉体（一）炉体 炉体由钢制炉壳和耐火材料砌衬组成。炉体的形状是根据电极的配置情况确定的，通常呈圆形和矩形（或扁椭圆形）两种类型。普遍采用的是圆形炉体，其优点是结构紧凑，短网的布置也较容易做到合理，容

26、易制造，大中型电炉炉壳采用1625mm 厚的钢板制成。圆形炉壳又分为圆柱形和截圆锥体两种。旋转式炉体，即炉体可绕垂直轴线按360或按120角度往复旋转。它多用于冶炼高硅硅铁、硅钙合金和硅铝合金、工业硅等还原电炉。炉体旋转有利于松动炉料，增加透气性，扩大坩埚区，减少捣炉操作，延长炉衬使用寿命等。炉体旋转机构，根据其结构特点，通常分为转轮式和转球式两种.炉体旋转速度的选择是很重要的，合适的旋转速度既要使电极保持垂直和必要的插入深度，又要使电极不致受到过大的侧向压力。决定旋转速度的因素是多方面的，也是较为复杂的。最佳转速常要通过实践来确定，一般为每30240h旋转360，大型还原电炉有的采用每200

27、600h旋转360。（二）电极系统（二）电极系统 电极系统由电极、电极把持器、电极升降机构和电极压放装置组成。电极多采用连续自焙式，它由电极壳和在壳内充填的电极糊组成。电极把持器由导电铜瓦、导电铜管及压力环等构件组成。通常将把持器伸进炉盖或矮烟罩内，并以导向水套（大套）进行密封。各部件均在高温和强磁场条件下工作，应具有充分的循环水冷却和较好的防磁性能。把持器的夹紧方式主要有三种类型，一是锥形环式，它是目前大中型还原电炉常采用的；二是波纹管式，是近几年大中型还原电炉逐渐采用的先进技术；三是胶囊式。培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C

28、 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 14 第一种类型为利用压力环与铜瓦之间的 618锥面，在液压缸或机械传动下升降压力环，使铜瓦夹紧或松开。此种方式结构简单，但作用在每块铜瓦上的力有不均现象。后两种类型是在压力环内，在对应于每块铜瓦的位置上装上波纹管或橡胶囊，利用液压控制波纹管的伸长或缩短，胶囊的膨胀或收缩，使铜瓦夹紧或松开，此两种方式作用在每块铜瓦上的力较均匀。电极把持器的夹紧和松开操作大都采用液压控制。电极升降机构的结构形式有卷扬机和液压缸两种。卷扬机在早期或中小型电

29、炉上采用较多；大型电炉普遍采用液压缸传动。根据总体设计及安装情况，液压缸可设计成活塞式吊挂缸和柱塞式座缸两种。卷扬机升降机构具有结构简单、使用可靠及维修工作量小的优点，其缺点是没有导向装置，电极摆动较大等，目前常用于小型还原电炉上。液压缸升降机构结构紧凑，传动平稳，便于实现自动化操作，目前大中型电炉广为采用。但液压设备的制作、安装和维护要求都较高，并且辅助设备也较多。为适应冶炼操作的特点，电极的升降要求升时快一些，降时慢一些；升降速度视电炉容量及升降机构的不同而异，一般电极直径大于1m的升降速度为0.20.5m/min；直径小于1m的升降速度为0.40.8m/min。电极压放装置的结构形式有多

30、种，常采用的形式为块式、带式和胶囊式三种抱闸。前两种为机械抱紧，液压松开；后一种为充气抱紧，排气松开。电极压放方式应具备手动控制和自动程序控制两种功能。比较块式、带式和胶囊式抱闸的结构及工作情况，三种抱闸各有其优缺点，它们在技术上都是可靠实用的，普遍被不同容量和炉型的还原电炉所采用。（三）烟罩（三）烟罩 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 15 烟罩是捕集并导出烟气的装置。

31、根据炉型的不同，烟罩可分为高烟罩、矮烟罩和半封闭烟罩三种形式。高烟罩为吊挂式，钢制结构并不加水冷，其直径同炉壳直径相近，烟罩下沿与炉口操作平台之间留出环形空间，装设链幕或水冷活动门，供炉口操作用。这种烟罩大多用于敞口电炉。随着还原电炉技术的发展，现代电炉普遍采用矮烟罩或半封闭烟罩，这两种烟罩可吊挂在顶部平台上，也可支撑在炉口操作平台上。半封闭烟罩侧部设置3个或6个可调节启闭度的炉门，既供炉口加料、拨料及捣炉操作，又可控制冷空气进入量，调控炉气温度，有组织地收集烟尘和余热回收利用。烟罩可设计成圆形或多边形，其结构形式有金属结构水冷式、金属骨架!耐热混凝土和砖结构式以及二者混合结构式，目前普遍采用

32、的高温烟罩为混合结构式，烟罩顶部为水冷盖板，内衬60mm 厚的耐热混凝土，为防止涡流和磁滞损失，在靠近电极区域应采用防磁材料制作，并且整个烟罩对地应有良好的绝缘。通常在烟罩顶部或侧部设置2个烟道及事故散烟囱。（四）炉盖（四）炉盖 炉盖是全封闭式电炉上收集并导出煤气的密封装置。为保证电炉连续稳定并安全运行，炉盖上布有若干加料管和带盖的窥视、检修和防爆孔等。在正常冶炼时，为达到微正压操作，其炉膛内压力为1020Pa。炉盖结构形式常用的有水冷金属骨架-耐热混凝土混合结构式和全金属结构式两种，近年来应用比较多的还是混合结构式，它采用水冷骨架，其间铺以水冷盖板，并在内侧砌筑60mm 厚耐热混凝土或砌筑耐

33、热混凝土板。骨架使用钢管制作，以减少焊缝，为减少涡流和磁滞损失，在靠近电极区域采用防磁材料制作。炉盖侧壁设有检修门，供取出折断的电极头和炉内检修用。整个炉盖对地绝缘。通常炉盖还设有1 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 16 2 个烟道及相应的除灰斗，以便及时消除烟道堵塞并保证煤气均衡导向。炉盖可支撑于操作平台上或炉体上，其下部设带环形圈的砂封刀，以便插入炉壳上口的砂封槽中

34、起密封作用。为保证炉内有必要的煤气空间，并顺利地处理电极事故等，炉盖的净空高度通常为该电炉电极直径的1.11.2 倍。（五）加料系统（五）加料系统 加料系统是间歇或连续地向电炉内补给炉料的装置。它由料仓、给料机、料管等组成。向炉内加料的方式，通常随着电炉容量的大小、技术装备水平和冶炼品种的不同而异。敞口还原电炉大都采用旋转料管式或料斗式加料机直接加料入炉；半封闭式还原电炉常以料管加料为主，辅以加料机配合加料，一般炉内设料管410根，炉外设料管23 根。全封闭式电炉则全用料管加料并布料。根据炉容的大小，其料管的数量可为1015根。900012500kVA电炉应设10根料管，1650030000k

35、VA 电炉宜设13根料管或更多。通常设中心料管、相间料管及外围料管，料管内径按炉料粒度组成的不同取350450mm。位于电炉中心三角区和靠近大电流导体的料管采用防磁材料制作。半封闭式电炉的料管如采取不充料的加料方式操作时，应对料管进行气封，以防烟囱效应。封闭电炉的料管在上半段应设不小于800mm长的绝缘段，以防通过炉料造成电气接地短路。料管出口端通常为水冷结构，伸入炉内的应具有一定的可调范围，以控制料面的合理布料。（六）液压系统（六）液压系统 液压系统是电极升降、压放和把持器等的动力源。该系统由油泵站、阀站、蓄能器组和连接管路组成。液压传动与机械传动相比具有以下优点：培训培训资料资料 西安宏信

36、西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 17（1）同样的功率，液压传动装置质量轻，结构紧凑，惯性小。（2）运动平稳，便于实现频繁而稳当的换向，易于吸收冲击力，防止过载。（3）能够实现较大范围的无级变速。液压传动也存在以下缺点：（1）由于液压元件质量所致，目前泄漏较难控制。（2）油温的变化和粘度变化会影响传动机构的工作性能，不适于高温条件下工作。油泵站由2 台齿轮油泵、4个贮压罐、油箱、各种阀件和管路组成

37、。阀站由控制电极升降、压放和把持器三部分的所有液压元件组成，这些元件全部安装在油箱上表面。贮压罐的作用，一是克服油路系统工作时的尖峰负荷；二是使油泵工作状态合理。贮压罐和油泵之间采用自动控制。（七）水冷却系统（七）水冷却系统 电炉水冷却系统是对处于高温条件下工作的构件进行冷却的装置。铁合金电炉均采用净循环水，一般水质要求为80100mg/L(CaO)(810dH)悬浮物小于50mg/L，进水温度应低于30，供水点的压力为0.3mpa；进出水温差控制在10左右，循环水量为每1000kVA约15-20m3/h。为防止被冷却的构件结垢，最好使用软化水，这样各冷却部位的水应达到低硬度、高流速和大流量的

38、要求。冷却装置由给水管、分水器、集水箱、配水管及仪表等组成。分水器装有检测给水压力表、温度表等仪表。培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 18 五、五、简单的简单的技术参数技术参数 变压器容量（kVA）12500 16500 炉壳直径（mm）7800 8000 炉壳高度（mm）4300 4200 炉膛直径（mm）6200 6400 炉膛深度（mm）2100 2400 极心圆直

39、径（mm）2600100 2800100 电极直径（mm）1050 1100 产量计算公式产量计算公式：Q=24TPk1k2k3COS/W Q 电炉生产产量，（t/a）24 电炉每天作业时间 24h T 电炉年工作天数 取 300 天 P 电炉变压器额定容量，kVA，COS 电炉自然功率因数，0.85 k1 电源电压波动系数，0.98 k2 电炉变压器功率利用系数，1 k3 电炉作业时间利用系数，0.95 W 产品冶炼电耗，kW.h/t 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88

40、442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 19 第四部分第四部分 工业硅工业硅矿热炉矿热炉 一、一、工业硅产品简介工业硅产品简介 (一一)硅硅 简介简介 硅硅 元素符号 Si，半金属，在元素周期表中属A 族,原子序数 14，原子量28.0855，金刚石型晶体,常见原子价为+4。1810 年瑞典人贝采利乌斯(J.J.Berzelius)在加热石英砂、炭和铁时，得到一种金属，根据拉丁文 silex(燧石)命名为 silicon。当时得到的实际是硅铁,1824 年分离出硅，定为元素。至 1854 年法国人德维尔(S.C.De-ville)用

41、混合氯化物熔盐电解法制得晶体硅；以后，得到纯度超过 99的纯硅；更后，美国杜邦公司用锌还原四氯化硅得到纯度超过 99.97的针状硅。硅的地壳丰度仅次于氧，达到 25.8。硅在自然界中，主要的赋存形式为同氧结合成二氧化硅或金属的硅酸盐，最纯的硅矿物是石英和硅石。性质和用途 金属硅的性质和锗、锡、铅相近。硅的主要物理性质硅的主要物理性质 密度(25)2.329 g/cm3 熔点 1420 沸点 3415 平均比热(0100)729 J(kg.K)熔化热 50.66 KJ/mol 汽化热 384.8 KJ/mol 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号

42、旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 20 (二二)工业硅的用途工业硅的用途 工业硅（又称结晶硅、金属硅）是现代工业生产中重要材料之一，工业硅的用途十分广泛，可应用于电子、炼钢、光学、机械、汽车制造、化工、冶金、医药、国防等领域，被誉为“工业味精”。工业硅主要分为冶金用硅和化学用硅两类。冶金用硅主要用于生产铝硅合金。铝硅合金的耐热、耐磨和铸造性能好，线膨胀系数小，广泛用于汽车、拖拉机制造业、船舶制造、航空业、电气工业等方面。汽车工业是发达国家和快速发展的发展中

43、国家的支柱产业。为了使汽车减轻重量、提高速度、节约能源、利于环保，汽车整车和零部件的铝合金化程度与日俱增。汽车用铝合金中 80%是铸造合金。汽车发动机上的各种部件，如发动机缸体、活塞以及变速箱、制动器、轮毂等一批大型铝合金汽车零部件的开发应用，为冶金硅的快速增长创造了条件。化学用硅用于有机硅和半导体生产等领域，用于生产有机硅单体和聚合物硅油、硅橡胶、硅树脂、建筑物防腐、防水剂等，它们具有耐高温、电绝缘、耐辐射、防水等独特性能，广泛用于电气、航空、机械、化工、医药、国防、建筑等部门。作为集成电路核心的电子元器件，95%以上是用半导体硅制成的。半导体硅是当代信息工业的支柱。“信息高速公路”中大量应

44、用的光纤电缆中的光纤，也是以工业硅为原料生产的。从世界范围看，现在冶金用硅的消费量多于化学用硅消费量，但用于生产有机硅和半导体等的化学用硅在发达国家和快速发展中的国家消费的增长最快。现在欧盟和美国化学用硅的消费量已占工业硅总消费的一半以上。目前工业硅的应用，还在不断地开发新领域，如制造太阳能电池、制造氮 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 21 化硅合成光纤等。太阳能目前已

45、经成为最受关注的绿色能源产业。美国、欧洲、中国等国都制定了大力促进本国太阳能发展的政策。这将极大地促进太阳能电池产业的发展。据统计，从 19982010 年，国际太阳能光伏电池的市场一直保持高速增长，甚至是呈井喷的态势，年平均增长速度达到 25%，预计到 2011 年后，仍将保持至少 20%的增长速度。晶体硅是目前应用最成熟，最广泛的太阳能电池材料，占光伏产业的的 85%以上，单晶硅太阳能电池光电转换效率为 15%，多晶硅太阳能电池光电转换效率为 12%。作为高新技术领域和重要基础产业广泛应用的结构和功能材料，工业硅消费量迅速增长，据英国权威机构 CRU 预测，今后几年世界范围内工业硅需求量年

46、均增长达 812%，其中化学级工业硅年均增长 12%。高纯度工业硅经多工序处理加工生成单晶硅（产品含硅纯度达99.999%以上），这种高新技术的金属材料产品，是半导体特别是电子元件芯片的关键性材料。(三三)工业硅的冶炼工业硅的冶炼 硅是在埋弧电弧炉(矿热炉)中还原硅石（SiO2含量大于 99）生产的。使用的还原剂为石油焦和木炭等，作用有三：导电;作为具有活性的碳完成还原反应;造成一个结实、多孔性的炉床，使化学反应迅速完成。使用直流电弧炉时，能全部用石油焦代替木炭。石油焦灰分低（0.30.8），采用质量高的硅石（SiO2大于 99.5），可直接炼出制造硅钢片用的高质量硅。矿热炉的容量正向大容量发

47、展，电炉功率由 60 年代的 50007000 千伏安扩大到现在的的55000 千伏安。工业硅是一种高能耗产品，生产一吨工业硅大约需要消耗 12000 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 22 14000kWh 电力，电力费用大约占工业硅生产成本的 40%60%，因此，工业硅厂购入的电价的高低决定了其产品在市场的竞争力。(四四)工业硅的标准工业硅的标准 工业硅的化学成分应符

48、合下表的规定(中国国家标准)牌 号 化 学 成 分%应用范围 Si 不小于 杂 质 不 大 于 Fe Al Ca Si-2102 99.68 0.2 0.1 0.02 化 学 用 硅 Si-2105 99.65 0.2 0.1 0.05 Si-211 99.60 0.2 0.1 0.1 Si-3105 99.55 0.3 0.1 0.05 Si-311 99.50 0.3 0.1 0.1 Si-411 99.40 0.4 0.1 0.1 冶 金 用 硅 Si-421 99.30 0.4 0.2 0.1 Si-331 99.30 0.3 0.3 0.1 Si-5-99.00 0.5 ASTM A

49、922-05 A 98.00 备 注 冶金用硅是指在冶金方面用于配制铝硅等各种合金所用的工业硅；化学用硅是指经化学方法处理后用于制取有机硅等所用的工业硅。硅含量以 100%减去规定分析成分铁、铝、钙等杂质之和来确定。表中用“”是表示该杂质不受单项限制，但必须分析,并在质量证明书中报出分析结果。如有特殊要求：需要分析表中未规定的杂质元素的、需要对化学用硅结晶状况有要求的可由供需双方另行商定。工业硅三组数字系统牌号表示方法工业硅三组数字系统牌号表示方法 工业硅牌号由硅元素符号和表示杂质铁、铝、钙含量的三组数字组成，该三组数字分别直观地表示了产品中主要杂质铁、铝、钙的含量范围。每组数字表示 0.%的

50、杂质含量，小数后面的“0”不计，这组数字表示了“本数-1本数”的数字范围 培训培训资料资料 西安宏信西安宏信 HXXAHXXA 地址：西安高新区唐延路 1 号 旺座国际城 C 座 2802 室 邮编:710065 电话:029-88442981(82/83/84/85)传真:029-88442986 E-mail:hx-xahx- 23 示例 1：Si2202 铁含量 铝含量 钙含量 表示：铁含量 0.（2-1）0.2%范围内；铝含量 0.（2-1）0.2%范围内；钙含量 0.0（2-1）0.02%范围内。示例 2：Si421 4 2 1 铁含量 铝含量 钙含量 表示：铁含量 0.（4-1）0