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矿热炉炉型原理及主要零部件装置

更新时间:2022-03-08 关注:591


矿热炉主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料。又称为电弧电炉或者电阻电炉。主要生产硅铁,锰铁,铬铁、钨铁、硅锰合金等冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。

其工作特点是采用耐火材料作炉衬,使用自焙电极。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,因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。
1.2 矿热炉的冶金原理
矿热炉生产的基本任务就是把金属等有用元素从矿石或氧化物中提取出来。矿热炉生产过程中的化学反应主要是氧化物的还原反应,同时也有元素的氧化反应。

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矿热炉生产的基本原理是基于选择性氧化还原反应热力学,其本质是所需元素的氧化物与还原剂反应生成所需元素和还原剂中主要元素的氧化物。
1.3 矿热炉工艺
矿热炉通过加料装置间断加料入炉,捣炉机维护料面,配备开堵眼机或电弧烧穿器等开口设备开铁口,液体合金流入铁水包等容器中,然后运输至模具处进行浇注,冷却后,产品入成品库。铁渣则通过出渣口间歇式排出。
1.4 矿热炉分类和用途
电耗值随原料成分,制成品成分,电炉容量等的不同而有很大差异。这里是约值。

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矿热炉主要零部件


2.1 主体构造
主要由炉体,炉盖、短网,水冷系统,排烟系统,除尘系统,余热处理系统,电极壳,电极压放及升降系统,上下料系统,把持器,烧穿器,液压系统,矿热炉变压器及各种电器设备等组成。
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2.2 主要零部件及作用
炉体
电炉炉体由炉壳和耐火炉衬组成。
炉壳由炉底板、炉墙板、箍圈和筋板组成,炉壳采用圆形结构,炉壳侧板采用厚钢板,支座为架在混凝土上的槽钢。
电炉炉衬的内衬使用高铝质和镁土质、碳质耐火材料;出炉口附近使用一级镁砖及镁质料,结合碳质硅砖等耐火材料砌筑而成。
炉壳
对炉壳的要求是:强度应能满足炉衬受热而产生的剧烈膨胀,适应炉衬热涨冷缩的要求而且力争节省材料和便于制造。
炉壳上面集成着出铁口。
炉盖
密封炉的炉盖以水冷钢梁作为骨架砌以耐火砖及耐火材料,炉盖顶部的三个电极孔主要是让三相电极把持器贯通炉内,并用绝缘材料使电极把持器与炉盖绝缘。炉盖上设有9个温度计插孔,用保护管插入耐火砖内。将温度计插入保护管内,可测量炉盖内炉汽温度。
烟罩
烟罩的作用是封闭炉口,遮挡辐射热,收集冶炼反应过程中产出的烟气,改善操作环境。烟罩由盖板、侧壁、炉门、烟罩骨架等组成。烟罩是由钢板和型材焊接成形的,呈六边形。通过烟罩骨架坐在操作平台上。
烟气导出管
烟气导出管的作用是靠自然压差或除尘器的风机形成矮烟罩内的负压,实现向外排烟的。每台电炉设有2个烟道,烟道是用钢板和型材制作的。烟道由下部水冷段,烟管段、钟罩阀和烟道吊挂组成。
烟道下部水冷段座在矮烟罩的梁圈上,它是通水冷却的。烟管段分成若干节,直接通到屋顶外。屋顶外的烟道口上设有钟罩阀,钟罩阀是用来封闭烟道的。钟罩阀是用烟道油缸来开闭的,当需要接入除尘器时关闭钟罩阀,烟气通过三通在风机的作用下将烟气送入除尘器。
电极把持器
电极把持器是矿热炉的核心设备,它是由导电装置、抱紧装置、压放装置、升降装置和把持筒、电极壳组成。电极把持器主要通过抱紧装置使铜瓦在适宜的压力下贴紧电机壳,保证从短网传来的大电流过集电环或无极电环的集电支承器、导电铜管经铜瓦传到电极上。
我国目前的矿热炉装备水平差异较大,使用电极把持器类型较多。目前国内使用的电极把持器如果按照抱紧装置的类型区分。有径向螺钉禁式把持器、大螺栓夹紧式把持器、锥型环式把持器、组合式或标准组件把持器、波纹管式把持器等。
把持筒
把持筒是把持系统中的重要部件之一。把持筒又称电极外筒,用来悬吊电极把持器和电极,并在操作时能使电极升降。
导电装置
传统的导电装置一般包括集电环、导电铜管和铜瓦。集电环主要起均压作用,将电流集合起来,然后再分配给导电铜管,以使每根电极上每块铜瓦的电流基本相等. 铜瓦是将电能送到电极的主要部件。铜瓦用紫铜铸造,其内部有冷却水管,铜瓦与电极接触面允许的电流密度在0.9~2.5A/cm2范围内,铜瓦的高度约等于电极直径,铜瓦数量可根据每相电极的电流来计算。电极烧结带是整个电极强度的薄弱环节,铜瓦对电极的抱紧力为0.05~0.15MPa,接触压力来源于电极把持器。采用组合把持器的电极有助于改善电极烧结。
电极升降装置

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电极升降装置是通过提升和下放电极以改变电极位置,调整电极电弧长度来调整电阻,达到调节电流大小的目的。电极升降速度视炉子功率不同而异,一般电极直径大于1m时电极升降速度为0.2~0.5m/min,小于1m时为0.4~0.8m/min。电极升降行程为2.1~2.6m.
短网

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短网是输送低电压、大电流电能的装置,为使他能将取自由电网的能量做有效地输入矿热炉,考虑配置合理的短网的结构形式、选择适宜的短网电流密度,对获得良好的电力运行指标、 节约有色金属用量具有很大的经济意义。短网的主要作用是传输大电流,故短网中的电抗和电阻在整个线路中占很大比重,足以决定整个设备的电气特性,因此必须满足下面几个基本要求。
(1) 有足够的载流能力。
(2) 尽可能降低短网电阻。
(3) 短网的感抗值应足够小。
(4) 有良好的绝缘及机械强度。
短网补偿
矿热炉的系统电抗的70%是由短网系统产生的,基于这个原因,矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上,绝大多数的炉
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