电炉内不同区域组成

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1、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

2、。9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

3、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。9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、电炉冶炼的基本矛盾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

4、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

5、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—940V，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

6、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

7、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。9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出：铁合金冶炼过程的特征是，在熔炼过程中，没有明显的因重力作用而产生的物料的连续运动，是移动的熔炼区域在物料

8、中扩展。其结果是必须周期