电炉内不同区域的组成.doc

电炉结构及原理 一、电炉内不同区域的组成、温度及反应状况 为了使冶炼操作者能更清楚地了解炉况，更得心应手地去操作，以达到节能的目标，了解炉内结构很有必要。 根据炉料的性质及炉膛不同深度的温度估测，和寻炉体的解剖，我将中小型炉的电炉炉膛，分成下列区带。（见图） （1）予热带：处于炉料最上层，通常厚度100~250毫米。由于下部反应区产生的高温炉气，从炉料孔隙排出，同时进行了热交换并予热了炉料。另外电极的热传导和炉料中的分流电路发出的电阻热使炉料加热，并变成500~1000℃的红热料。此阶段，炉料水分被蒸发；原料进行晶型转变，而且由于晶型号转变体积膨胀，使原料产生裂缝或炸裂。 在透气良好的条件下，炉气排出均匀，炉气中的氧化物和金属蒸气被炭元素吸附，进行反应。 （2）烧结区：予热带下部是烧结区，温度在1000~1700℃，直到坩埚壁，其厚度为400毫米左右，综延伸到炉缸边缘成为死料区。 （3）还原区：还原区是炉膛内的实际反应区，即所谓的“坩埚”区。还原区的上部边缘为“坩埚壁”，而面部则与电弧区相连，温度很高（1700~2000℃）。 （4）电弧区：电极顶端产生电弧使气体电离的空间，由于电极底部压降很大，有人试验一段弧长3.5厘米的电弧，其上的电压降为30~40V，在电弧工作过程中，电极底部热点的温度极高，可达2000~6000℃。这个温度很容易达到氧化物的分解温度。 还原区底部的物质逐渐溶入下部合金熔池，通过电弧区部分气化，又上升参加上部区段的反应。 （5）熔池区：是熔融合金和炉渣聚集的区带。 （6）假炉底：在熔池区下部，通常在开炉初期就形成的，为未声还原的熔融氧化物等和未排出的炉渣，未被还原的炭化物。逐渐积蓄而成。 由于电极插入得不深，炉底温度低，排渣不好，而会逐渐加厚，导致出料口上移，电极上抬，出料不顺，炉况恶化。一定厚度的假炉底对炉底炉衬有一定保护作用。 二、电炉冶炼的基本原理是扩大坩埚 为了使电炉冶炼操作者能掌握正确的基本操作环节，对涉及冶炼的各方面因素如电气制度、设备参数、炉料质量、料面形状、炉口维护操作、电极插入深度、热停工作等一个全面综合的考虑，以指导操作者对正确的操作方法有一个科学客观的判断标准，很有必要对这个问题进行讨论和认识，充分理解这点，操作者可针对不同炉状采取主动、灵活、正确的操作方法，达到扩大坩埚以增产节电的目的。 操作者的根本任务是：最大限度地把输入炉子的电能，充分利用到合金生成反应区—坩埚中去。采取措施提高电效率、提高热效率以扩大坩埚反应区，提高产量、降低电耗。 （1）坩埚的产生和形状：炉体内显著地进行熔化还原的区域，称作坩埚区。其结构、大小和形状许多学者进行了大量研究和讨论。认为电弧在矿热炉中起着主导作用，炉子的热的产生，是靠电流通过电极，炉料、金属层、产生电阻热及电极顶端使气体电离产生电弧发热。电弧压降很大，前面已说过一段弧长3.5厘米的电弧，其上的压降为30—40V，在电弧上集中了绝大部分电能，电弧中心是温度的最高点，一般可达3000—6000℃，可将到达电极顶端的物质蒸发。由电弧区蒸发出来的金属氧化物和炭化物、金属等与反应生成的CO组成的高温气流，带着电弧发出的能量向上方及能穿过气流处移动。 因为电极是穿过料层插入坩埚，电弧是电极的延续，直射液态合金或渣面，所以热气流沿坩埚内层把热量传送给炉料，电弧对炉料还产生辐射传热作用。这样，电弧能量主要传送到坩埚壁（它由半熔态的炉料组成）这就是坩埚熔炼区沿着气流方向发展的原因。坩埚内产生的金属氧化物、炭化物、及其蒸气流是维持冶炼的重要因素，它供给坩埚壁中反应所需的热量及参加反应的部分物质。在坩埚内各种原料形成各种聚集状态，的气态、碳是固态，大部分氧化物是液态。离开电弧温度急速下降，炉料中热传导主要靠气流和炉料间进行逆流热交换，气流是热量的主要载体，离开电极端越远温度越低，所以坩埚外层炉料聚集状态逐渐发生变化，最后坩埚壁转化为正常的加热料层。 坩埚内形成的气体反应物透过坩埚壁而排出，在透气均匀的情况下，气体是从坩埚顶面拱形部分散出，因此坩埚顶部形状接近于旋转抛物面或迥转椭圆面。三相对称电炉中，在极心圆尺寸合理情况下，三个坩埚的直径按炉子中心线交接，如图所示三个坩埚合并成一个。侧壁三个迥转椭球汇合。 极心圆过大 极心圆过小 极心圆合适 坩埚拱形区有较高的温度。坩埚外壁和顶就是温度降到达不到显著熔化还原的粘稠融熔料，甚至烧结区。从坩埚的定义、形状和形成的讨论可以看出，坩埚的大小和形状，取决于气流流过的方向和途径。高温热气流从电极较远外排出，坩埚就会宽，坩埚区大；气流仅在电极近处甚至电极根部排出，坩埚必然窄，且向上了展，坩埚缩小。 （2）坩埚大小决定炉况：经过大量分析讨论指