在棕刚玉冶炼过程中,会遇到各种反常现象,常伴有反常的炉况,应正确判断、及时处理。
1、碳多
碳多时的炉况特征是:电极远离熔液面,弧光暴露在外较多,炉料熔化较快,熔液温度高,流动性大,焖炉困难;电极根逸出气体较浓,电弧声音大,电流表指针摆动大,电流不易掌握;沾棍颜色发黑,表面起泡,碳线宽,放入水中有臭味。造成原因有:配料计算不准确,炉料析离、局部碳量增多,碳素炉底、炉衬被熔液侵蚀参与反应,电极氧化剥落参与反应等。
碳量多熔液容易过热,还原反应进行激烈,不便于操作,会引起大反应,应及时加矾土进行调整。
2、碳少
碳少时的炉况特征是:电极插入熔液中较深、不易提升,电极端头容易结疙瘩;熔液温度低、熔体粘度大,溶液不断溢出结成硬盖;炉料面的火苗不旺,炉料容易烧结,电极根不跑弧光,炉子运行处于“僵死”状态;沾棍颜色发黄、碳线不明显;电弧声响低沉,电流表指针摆动幅度很小。
碳量过少,熔液温度偏低,还原反应无法正常进行,嗤炉多,热利用率低,给操作带来较多困难,并会引起漏炉事故,应及时调整。一般情况下,将调整的炭与炉料混合在一起,尽可能地加到电极根部。若在冶炼后期严重缺碳时,要强迫加碳调整。这时,停电升起电极,把碳素材料和炉料混合直接加到电极根下面,然后落下电极送电、继续冶炼。也可往电极根部加一定块度的炭砖或石墨电极块。由于炭砖或石墨块的面积比炭粒小、反应速度比较缓慢,因此碳的利用率较高。
根据实际操作经验,在冶炼过程中碳量稍微多一点比碳少要好。因为炉内碳量稍多时,炉液温度仍可保持正常,杂质和炭粒的接触机会多,有利于还原反应不断进行、炉矿稳定、容易操作,也不会因调整不及时而造成大反应。稍多的碳可以在最后用矾土调整。
造成缺碳的原因有,配料计算不准确,炉料偏析局部缺碳,运输中飞扬损失,塌炉次数过多碳飞扬等。
3、多铁与缺铁
炉内铁量过多会导致炉料熔化速度增大,产量降低,电耗增加,浪费铁屑。铁量过少会使已还原的硅和钛不能很好地沉积到炉底,熔液粘度增加,炉况不稳(如出现炉内熔液上涌,跟着电极上升或向外流淌)。
4、断弧
断弧是指弧光被炉料隔绝,使电路中断。发生断弧的原因,有的是因电极起得过多过猛或炉料过多下沉、遮断弧光所致,有的是因严重嗤炉成大反应使熔液外流所致,电极端都有疙瘩、电极落不下去或因事故长时间停电、页面凝固等也会断弧,倾倒炉因熔液倒得太尽也会起不了弧。断弧一般发生在冶炼初期,但中期也会发生,特别是在炉料大沉或大反应后,电极降落不及时。
断弧一般可设法降落电极使其恢复。如将电极升起到一定高度,停电后松开气卡,靠电极自身的重力冲破隔层,然后紧住气卡再继续送电。若因电极折断或长时间停电等特殊情况造成断弧,不能落电极补救时,必须重新起弧。
5、嗤炉或喷炉
在冶炼时进行的还原反应会产生大量气体,必须将这些气体及时排除。但有时因炉料透气性不好,熔洞被堵塞,气体不能顺利逸出,大量聚集在炉内。当内压增至大于外压时,气体就从料层较薄处冲出,同时把熔液也带出炉面。这种现象叫嗤炉。严重的嗤炉也叫喷炉。
发生嗤炉前有种种预兆,如炉子下料不正常,电流不稳定,电弧声不正常等。产生嗤炉和喷炉的原因除炉料配比不当外,还有炉料过细、料层太厚、矾土质量差等原因。如果炉料湿度大,也会发生频繁的嗤炉。
消除嗤炉的办法,首先是调整好炉料配比,炉料的粒度要均匀,细粉不可太多,还应注意矾土的脱水程度。操作中料层厚薄要掌握适当,采取定期放气、防止炉内气体大量积聚。发现有嗤炉预兆时,可活动电极或用撬杠击破料层放气。已发生嗤炉时,应将嗤出熔液所凝结的块,特别是影响电极起落和下降的嗤块,细致地推到炉中心继续熔炼。
6、大反应
大反应是指弧光声响大,全炉沸腾,炉液大量上涌的反常现象。造成大反应的原因是炉料透气性不好,炉内气体不能排出,或是长期悬料引起炉料大量崩落所致。解决措施是立即停电,等反应过后迅速降下电极送电起弧,并捣碎凝结的熔块,加炉料保温。
7、结盖、悬料、塌炉
在正常情况下,烧结层的半软熔化料逐渐落入熔液,而焙烧层的固体料顺次下降到烧结层。因为炉料熔化后体积缩小,所以熔化不断进行,炉料就逐步下沉。但有时因矾土质量差,熔点较高的刚玉乏料加得过于集中,料层忽厚忽薄,输入功率不均衡等,使半熔软化层停留时间延长,烧结层的厚度增加,破坏炉料的正常下沉,使熔液和炉料之间产生空隙,出现悬料现象。在控制或精炼阶段,有时因处理不当等原因,也会使炉料烧结成硬盖与熔液分离,造成熔液过热,炉况不稳。当上部炉料的重量大于烧结层的支承能力时,就会突然下塌,常伴有嗤炉、喷炉现象,有时还发生断弧及大反应。
为防止悬料应控制矾土质量,正确加料,控制乏料加入速度,保持料层均匀稳定。发现有悬料的征兆,应及时活动电极,并可用撬杠戳破烧结层,人工强制下料,使悬料及时消失。发现有结盖的征兆,应调整炉料配比,缩小电流、提高电压,在炉料面上覆盖矾土或棕刚玉微粉,把硬盖及早处理掉,避免突然塌炉。
8、硬隔
因输入功率不足,炉内温度低或配料比不准,下料过快或下硬块过多,会使炉底的炉液中产生硬隔。其特性为沾棍深度不够,插入费力或插不进。为避免硬隔的产生,起弧后可采用全矾土卡ululiao,打好基础。发现有硬隔的征兆,应调整配料比,采用降低电压、增大电流、控制下料等措施来提高炉液的下部温度,及时消除硬隔。
9、沉寂相与活跃相
由于三相阻抗不平衡致使炉内三电极冶炼状况不一直,沉寂相不下料或下料不下塌,料面火苗弱,炉气少,与活跃相对比有明显差别。解决措施是减小活跃相电流,在沉寂相强制下料。
10、漏炉
由于修炉质量不好,熔液过热,炉料中碳量不足等原因,会造成电弧炉的炉底或炉壳被烧穿,造成熔液外流。漏炉前的征兆时炉内碳量突然增多,熔液翻滚不定,电极升降超过正常情况,有时反而下降。发现有漏炉预兆时,应立即向炉内加刚玉乏料,将被破坏处填塞住,或加微粉、矾土降低熔液温度,也可以提高电压、降低电流,以改变热能在炉内的分配,如情况很严重,应提前停炉。
漏炉是较严重的事故,因为刚玉冶炼炉外表面有冷却水、冶炼车间地面有水坑或积水,流出的炽热炉料与水相遇,水立即被剧烈气化、发生爆炸,造成人员伤亡和设备损坏。国内外不乏这类惨痛的教训。为保证安全生产,防止发生漏炉事故,应严格控制炉衬的修砌质量和炉底打结,确保三相抗阻的平衡度符合工艺要求,保证炉皮冷却水的流量,冶炼中应选用合理的电压和电流,保持正常下料,不使熔液过热,并及时进行炉料配比调整。
11、电极折断或脱落
电极折断的主要原因是电极质量不佳,或是电极在使用前受潮,夹卡位置不当,大反应后处理不当、电极与炉料烧结等。电极脱落是由于安装电极时夹板螺丝没上紧或电极尺寸不标准(有粗有细)。倘若是没有水冷却的电极夹板,受热过度膨胀,也会使电极从中脱落。
为避免电极的折断和脱落,应在开炉前仔细地检查和安装电极,认真做好开炉前的各项准备工作。如已发生电极折断或电极脱落,应立即停电,换新电极或把脱落、松动的电极重新卡紧,调入炉池的电极头应设法取出。反常现象的处理,关键是判断。判断失误,必然导致处理不当。譬如对碳量的判断,不能只根据一、二次沾棍,应该增加取样次数,同时与其他症状作综合分析。直到判断准确,才能作出处理决定。另一方面,也不是必须具备所有的特征才能作出判断。如棍样放入水中有臭味是碳多的特征,但只有在严重多碳的情况下才会有,因为已有碳化铝生成。假如没有这个特征,并不能认为就不是碳多。