鈦渣生產采用鈦鐵精礦、石油焦粉還原劑、瀝青粘結劑的混捏壓團工藝制備電爐爐料,把爐 料投入1800KVA敞口式礦熱電爐內進行選擇性還原熔煉,得到含TiO280%~94%的鈦渣和含碳 2%左右的半鋼也叫(鈦生鐵)。
一:鈦渣電爐內襯耐火材料損毀的原因
電爐操作是加料、放下電極、送電熔煉、出爐、搗爐。在鈦渣出爐后,把爐面上的結殼料搗碎推入爐膛底部的周期性作業。搗爐愈徹底,熔煉效果就愈好。由于爐體較小,由熱料構成的電極坩堝壁厚而堅硬,人工搗打不碎,沉料不好,在爐壁形成熱料懸空,加料后在坩堝底周圍存在缺料區。當送電熔煉1.5~2h、 坩堝上部爐料結焦不能下沉,而電極工作端下部的爐料已熔化,熔融鈦渣和半鋼就填充缺料區,此時坩堝液面下降,電極也跟著下燒。如果繼續送電熔煉時,熔區溫度升高,并向周圍化料,熔區一直擴大到爐壁耐火襯這樣就會造成三種情況:
(1)爐底半鋼過熱,沖刷并熔解底部和側壁碳質耐火材料。
(2)鈦渣中的低價氧化鐵與碳質爐壁產生還原反應,生成鈦的低價氧化物和鐵,消耗侵蝕了碳質耐火材料。
(3)在著種情況下,鈦渣中的低價鈦氧化物含量升高,造成電爐受電困難,操作中判斷錯誤,又繼續外加鈦鐵礦,更加劇了高溫區內襯損壞。
上述三種情況是內襯損壞的主要原因。其次,爐壁材質石墨磚和碳磚比較,石墨的比電阻約為碳磚的24%,導電性較好,生產時電流向爐壁分流打弧,爐壁過熱易損,所以石墨磚爐壁比碳素磚爐壁損壞得更嚴重。從內襯損壞的原因中可以得到如下結論,要使鈦渣爐內襯有比較長的使用壽。電爐運轉過程中,有效地控制電極下插深度和保持與爐底適宜的距離。即控制高溫區距爐底有一個合理的高度,使半鋼不致過熱,保護爐底。
使高溫熔體水平面與上部未熔爐料有一個接觸界面,電弧就在這個水平而上工作。即高溫區要分布在熔渣與未熔爐料界面上,加強兩者間的熱交換,促進界面上部爐料熔化,相對地削弱了爐壁保護層與熔體接觸面的熱交換,限制保護層的化料速度,保護了爐壁。
二:對鈦渣電爐內襯耐火材料的設計意見
設計鈦渣電爐時,應當將爐襯壽命作為一項重要的技術經濟指標進行考慮。 應重視鈦渣電爐設備的研究。選用電阻系數大的耐火材料如鎂磚、鎂碳磚、或高鋁磚作內襯,有利于把電能集中于電極極心圓區域化料,保護了爐壁。同時也表明,鐵在高溫下對碳的熔解能力強,建議不用碳質材料做鈦渣爐的內襯。爐壁砌筑不用底糊打縫采用耐火泥料如高強度磷酸鹽 泥漿砌筑比較好但控制磚縫小于2mm。