6镍铁电炉炉体长寿关键技术选择 6.1 矿热炉炉体
本项目大型镍铁矿热炉炉型为圆形密闭式结构，炉身为固定式。矿热炉炉体由砖砌体、钢结构（骨架、炉壳或围板）及基础墩组成。由于矿热炉炉底温度较高，为保护炉底一般都采用架空结构。
矿热炉的钢结构处在强大的磁场周围工作，凡是可能形成闭合回路的地方，都应用防磁材料断开磁路。例如，拉杆活接头采用防磁材料料制成。
炉体钢结构要有足够的强度，以承受炉体的自重和熔体自重，以及炉体的膨胀力，为了减小膨胀力，骨架应具有一定的弹性，可以平衡部分膨胀量。 炉壳一般采用20mm厚的钢板焊接而成，炉壳外表面水平和竖直方向都焊接围板，既起到增加炉壳强度，又起到增加炉壳散热面积的作用。炉壳必须严密，不能让空气进入砌体氧化砖衬。在铁口和渣口周围都补焊20mm厚的钢板，以增加结构强度。
冶炼红土矿或铜镍精矿的矿热炉内衬，一般在渣线以下采用镁质耐火材料，炉顶、渣线以上采用粘土质耐火材料。25500 kV·A镍铁矿热炉所用耐火材料总重量预计为2100t。目前国内外矿热炉筑炉材料使用情况见表6-1所示。
6.2 矿热炉炉底
矿热炉炉底的寿命是矿热炉长寿的限制性环节之一，在矿热炉生产中如果全部内衬保持在低温状态，就能够减缓或防止侵蚀，延长炉底的使用寿命。矿热炉本体耐火材料内衬设计方案如图6-1所示。
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表6-1 国内外矿热炉炉衬使用情况
炉 顶 名 称 材料 厚度/mm 炉墙渣线下部 侧墙 锍口端墙 厚度 厚度 材料 材料 /mm /mm 镁砖 粘土砖 镁砖 粘土砖 镁砖 粘土砖 镁砖 镁砖 铬镁砖 铬镁砖 镁砖 690 113 镁砖 粘土砖 920 113 炉 底 放渣口端墙 厚度 材料 /mm 镁砖 粘土砖 920 113 材料 厚度/mm 760 230 95 760 540 760 500 760 735 920 1170 1310 1060 备注 30000kV·A铜精矿电炉 16500 kV·A镍精矿电炉 12500 kV·A镍精矿电炉 6300 kV·A贫化电炉 俄罗斯北方镍公司 30000kV·A铜镍矿电炉 彼阡克31500 kV·A 铜镍矿电炉 诺林公司45000 kV·A 铜镍精矿电炉 加拿大汤姆逊18000 kV·A 铜精矿电炉 粘土砖 耐火浇注料 粘土砖 耐火浇注料 粘土砖 粘土砖 粘土砖 粘土砖 300 300 300 400 300 300 300 450 镁砖 粘土砖 耐热混凝土 镁砖 镁砖 镁砖 690 692 692 113 粘土砖 348 粘土砖 348 粘土砖 镁砖 镁砖 镁砖 690 920 920 113 粘土砖 113 粘土砖 113 粘土砖 镁砖 600 600 600 镁砖 镁砖 粘土砖 镁砖 690 920 镁砖 1215 镁砖 耐火浇注料 铬镁砖 920 铬镁砖 1150 铬镁砖 1150 耐火浇注料 铬镁砖 1040 铬镁砖 1150 铬镁砖 1040 粘土砖 耐火浇注料 镁砖 1180 镁砖 1260 镁砂打结 炉墙渣线 采用水冷 炉墙渣线 采用水冷 炉墙渣线以下采用 铜砖水套冷却 炉墙渣线以下 采用水冷
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1-镁砖；2-镁铬砖；3-微孔碳砖；4-碳素捣打料；5-镁砂；6-钢板；7-镁碳砖；8-石墨质碳砖；9-碳化硅质自流浇注料；
10-高铝质浇注料；11-镁铬质浇注料；12-砌筑泥浆；13-碳素胶泥；14-粘土保护砖；15-膨胀垫
图6-1 矿热炉本体耐火材料内衬设计方案
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炉底的耐火材料内衬采用工作层和导热性永久层型式的内衬。炉底下部的永久层由高度为261mm的高铝质浇注料、高度为121mm的碳化硅质自流浇注料和高度300mm的A层石墨碳砖与高度600mm的B层镁碳砖构成。A层石墨质碳砖与炉底钢板之间设置有冷拔无缝钢管、工字钢组成的炉底冷却装置。
为有利于炉底砖衬的寿命，将熔融金属的侵蚀程度控制在合理的位置，设计方案中同时提出了在炉底钢板和炉底A层石墨砖之间设置炉底冷却装置的方案。
炉底冷却装置包括：冷拔无缝钢管、工字钢和扁钢网。工艺技术参数为：冷却水管：Φ65×5.5mm，共52根水管，两两串联为26条冷却回路，管内水流速1.2～1.6m/s；水管间距：300mm；冷却水量：380m3/h；供水压力：0.3~0.4MPa（地面接点）；进出水温升高~2℃；水质：软水或工业清水。
炉底上部的工作层由一层高度为600mm的C层镁铝砖、一层高度为800mm的D层镁铬砖构成。在工作层和永久层之间设置有不锈钢板与电熔镁砂组成的滑移隔层，以消除烘炉和冶炼过程中工作层砖衬受热微量位移时对下部永久层施加的影响，同时也有利于工作层修理或者重砌。
炉底的A层石墨碳砖采用1500mm×400mm×300mm的大块碳砖砌筑，B、C、D层均采用具有双向错台外形特征的特异型大块砖砌筑，以获得持续的稳定、密封效果。
炉底C、D层工作层的外周砌筑具有较好导热性和微孔特征的小块微孔碳砖，小块微孔碳砖顶紧外侧的立式冷却水套砌筑，小块微孔碳砖与镁铬砖之间设60~80mm宽度的填料缝，缝中填充高性能碳素捣打料。
在烘炉和开炉装料时，为了尽可能地降低这些操作对工作层的负面影响，设计在炉底和侧壁根部设置了标普型粘土砖砌筑的保护层。
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