錳硅合金是煉鐵工業(yè)生產(chǎn)中優(yōu)良的除氧劑，在有色金屬生產(chǎn)制造中總產(chǎn)值占第2位，是有色金屬中較為關(guān)鍵的類別合金。隨之錳硅合金礦熱爐爐型的不斷發(fā)展，出現(xiàn)的鐵水穿底安全事故也越來越大，剖析討論錳硅合金爐底溫度上升的緣故，進(jìn)而具體分析爐底燒穿安全事故的緣故，降低和防止?fàn)t底燒穿安全事故，對錳硅合金的平穩(wěn)生產(chǎn)制造和成本費(fèi)的減少擁有關(guān)鍵實(shí)際意義。
礦熱爐大小取決于生產(chǎn)的規(guī)模和工藝，需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和設(shè)計(jì)。
礦熱爐煉硅錳合金原理：
在爐料的冶煉受熱過程上，爐料中的錳和鐵的高價(jià)氧化物在爐料區(qū)被高溫分解或CO還原成低價(jià)氧化物，到1373～1473K時(shí)，高價(jià)氧化錳逐漸被充分還原成MnO，全部的FeO進(jìn)一步還原成Fe；MnO比較穩(wěn)定，只能用碳進(jìn)行直接還原，由于爐料中SiO2較高，MnO還沒來得及還原就與之反應(yīng)結(jié)合成了低熔點(diǎn)的硅酸錳。因此，MnO的還原反應(yīng)實(shí)際上是在液態(tài)爐渣的硅酸錳中進(jìn)行的。
硅酸錳的狀態(tài)和熔點(diǎn)為：
MnO+ SiO2=MnSiO3 t熔=1250℃
2MnO+ SiO2=Mn2SiO4 t熔=1345℃
由于錳與碳能天生穩(wěn)定的化合物Mn3C，用碳直接還原得到的是錳的碳化物Mn3C。其反應(yīng)式是：
MnOoSiO2+4/3C=1/3Mn3C+ SiO2+CO↑爐料中的氧化鐵比氧化錳輕易還原，預(yù)先出來的鐵與錳形成共熔體(MnoFe) 3C，極大地改善了MnO的還原條件。
隨著溫度的增高，硅也被還原出來，其反應(yīng)是：
SiO2+2C= Si+2CO↑
由于硅與錳能夠天生比Mn3C更穩(wěn)定的化合物MnSi，當(dāng)還原出來的Si碰到Mn3C時(shí)，Mn3C中的碳就被置換了出來，造成合金中碳量下降，其反應(yīng)式為：
1/3 Mn3C + Si =MnSi+1/3C
隨著還原出來的硅含量的進(jìn)步，碳化錳受到破壞，合金中的碳含量進(jìn)一步降低。
用碳從液態(tài)爐渣中還原生產(chǎn)錳硅合金的總反應(yīng)式為：
MnO·SiO2+3C= MnSi +3CO↑
△Gθ=3821656.6-2435.67T
爐料中的磷的氧化物在較低溫度下即被還原，還原反應(yīng)按下式進(jìn)行：
△Gθ=85100-81.32T
其開始反應(yīng)溫度為773℃，爐料中的磷約有75%進(jìn)進(jìn)合金。
在錳硅合金的冶煉過程中，為了改善硅的還原條件，爐料中必須有足夠的SiO2，以保證冶煉過程始終處在酸性渣下進(jìn)行；但是，假如渣中SiO2過量，又會造成排渣困難，通常冶煉錳硅合金的爐渣成分為：(SiO2)=34%～42%
，(CaO+MgO)/ SiO2=0.6～0.8，(Mn)＜8%。
1、錳硅合金對爐底碳磚的腐蝕
①錳硅合金的密度很大
因?yàn)殄i硅合金的密度很大，而相對密度很大的合金對爐底炭塊的侵蝕、腐蝕要比較嚴(yán)重的多，相對密度很大的合金熔渣對炭塊間隙的滲透作用都是很大的，因此錳硅合僉的爐底較別的合金的爐底使用壽命要短的多②錳硅合金易和碳磚產(chǎn)生增炭反映
錳能夠和炭轉(zhuǎn)化成Mn7c3、Mn3C、Mn23C6，在其中Mn3C還是錳硅冶煉廠不可或缺的正中間物氣。
②錳硅合金生產(chǎn)制造中較低的渣酸堿度對炭磚腐蝕比較嚴(yán)重錳硅合金冶煉廠時(shí)通常為偏酸堿性渣實(shí)際操作，而炭磚抗偏堿渣的工作能力較強(qiáng)，抗酸性渣的工作能力較差，因此錳硅合金冶煉廠全過程中，渣對炭磚的腐蝕比別的合金要比較嚴(yán)重的多。
2、爐底溫度的測量和減溫
如今大中型礦熱爐在設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)都具備爐底溫度檢測和減溫對策，但應(yīng)用生產(chǎn)廠家仍沿用小爐型的實(shí)際操作方法，對爐底溫度的測量和減溫高度重視的不足，經(jīng)常是爐底溫度過高，爐底厚鋼板發(fā)燙標(biāo)紅時(shí)才采取有效減溫，這時(shí)爐底已產(chǎn)生了不可逆性形變，減溫對策只有減緩爐底安全事故的產(chǎn)生，但爐襯的使用壽命將會好多好多減少。
①爐底溫度的測量
爐底溫度的測量能夠在爐底砌墻時(shí)預(yù)埋件熱電阻，熱電阻能夠埋在三相電電級產(chǎn)生的坩堝區(qū)域下方，由于這里溫度是爐底傳輸較大的位置，熱電阻溫度的操縱區(qū)段依據(jù)熱電阻埋的深度1決策，當(dāng)熱電阻插在髙鋁磚與黏土磚中間，深度1250?300mm時(shí)，熱電阻溫控在600~800℃中間小于600℃爐底能夠終止減溫，適度提髙爐底溫度，降低發(fā)熱量損害，進(jìn)而提升溫度控制、節(jié)能減排;熱電阻溫度高過800℃時(shí)，傳輸?shù)綘t底厚鋼板的發(fā)熱量較多，爐底厚鋼板、爐底支掉工型鋼會遇熱形變，進(jìn)而爐底射火磚層也會形變裂開，這時(shí)應(yīng)提升爐底減溫。
②爐底的減溫
爐底的減溫町以用風(fēng)冷式或水冷散熱，因?yàn)樗渖犴?xiàng)目投資大且存有很大的安全風(fēng)險(xiǎn)因此用離心風(fēng)機(jī)水冷卻比較常見。
根據(jù)爐底減溫能夠使?fàn)t底厚鋼板和爐底支撐鋼處在有效的溫度，維持鋼的鍵度，依據(jù)凝結(jié)襯基本原理根據(jù)爐底減溫能夠使炭磚的環(huán)境溫度小于鐵水渣的凝結(jié)溫度，那樣就在耐火保溫材料的表層產(chǎn)生一凝結(jié)的保護(hù)層厚度。
3、錳硅礦熱爐在設(shè)計(jì)構(gòu)思中應(yīng)留意的好多個難題
錳硅合金冶煉廠的某些特有的特性，規(guī)定錳硅礦熱爐的設(shè)計(jì)構(gòu)思要有別于別的的有色金屬爐或電石爐。
①耐火保溫材料要有充足的保溫實(shí)際效果
設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)應(yīng)做詳盡的隔熱測算，測算取值爐底厚鋼板的溫度不可超出350°C，設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)的測算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是爐墻選料和砌墻薄厚的根據(jù)。通常情況下具體受耐火保溫材料品質(zhì)和砌墻品質(zhì)的危害，測算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存奔必須的偏差，設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)要考慮到這類偏差要素。
②設(shè)計(jì)構(gòu)思中需有爐底測溫、減溫計(jì)劃方案很多錳硅合金爐由于爐底溫度過髙，造成的耐火磚變軟下移和爐底：
形變下移，爐墻下移必定會造成炭磚層的形變移位，最后的結(jié)果就是說鐵水滲入穿底。如果不是爐底的溫度測量紀(jì)錄就沒法分辨穿底安全事故是什么時(shí)候產(chǎn)生的，也大自然沒法分辨是先穿底后爐底溫度上升，還是先爐底溫度升商形變后穿底。對事故原因的分辨和防止沒法開展。因此爐底的溫度測量、減溫設(shè)計(jì)構(gòu)思并不是無關(guān)緊要的，也不可以因縮小運(yùn)營成本而省去③爐底支撐點(diǎn)工型鋼需有充足的熱抗壓強(qiáng)度
不銹鋼板材的抗壓強(qiáng)度隨之溫度的上升而驟降，當(dāng)溫度超過350℃、500℃、600℃時(shí)，不銹鋼板材的抗壓強(qiáng)度各自降低1/3、1/2、1/3,當(dāng)載重不銹鋼板材在500℃溫度下超出15分鐘就會形變坍塌，因此設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)要考慮到支撐點(diǎn)工型鋼的遇熱后的抗壓強(qiáng)度轉(zhuǎn)變，必需時(shí)加厚型爐底或考慮到隔熱保溫實(shí)際效果不錯的耐火保溫材料。
4、爐底的砌墻
在耐火保溫材料及格的狀況下，爐墻砌墻品質(zhì)對爐底使用壽命危害十分大，因此在爐墻砲筑全過程中必須要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)構(gòu)思規(guī)定和GBJ211工業(yè)電爐砌筑工程工程施工與施工驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定用心砌墻。
全部耐火保溫材料均要確保及格，通常生產(chǎn)廠家對耐火磚和炭磚的品質(zhì)規(guī)定較高，而對射火土、縫糊的檢査關(guān)不緊，假如彼此之間的酎火度和成份的差別很大時(shí)，點(diǎn)爐后就會造成裂痕。
耐火保溫材料和保溫材料非常是鎂質(zhì)原材料要避免返潮，多雨地域的耐火保溫材料堆積要有防水防雨對策，耐火保溫材料中水分過大，熔爐需要的時(shí)間還要增加。
爐墻的砌縫是爐墻中最基礎(chǔ)薄弱的階段，爐襯使用壽命在必須水平上在于砌縫的品質(zhì)，無縫拼接砌墻時(shí)要當(dāng)場預(yù)砌、挑磚、寬縫處要嚴(yán)苛縫糊搗打加工工藝，砌墻當(dāng)場必須維持淸潔，堅(jiān)決杜絕臟物滲入。
5、熔爐
新砌墻的爐墻中帶有足量的水分，假如不歷經(jīng)熔爐立即加料生產(chǎn)制造則在髙溫下水蒸汽的揮發(fā)澎漲會使?fàn)t襯形變或裂開。另一個在炭磚周邊的搗打糊料存有必須的間隙，歷經(jīng)熔爐可讓其熔融、焦化廠產(chǎn)生高密度的總體，提升爐襯的使用壽命。
熔爐全過程中必須要維護(hù)好炭磚避免空氣氧化，熔爐全過程中在耐火保溫材料100℃上下隔熱保溫有益于水分的揮發(fā)，在300?500℃中間比較慢的提溫有益于搗打料的結(jié)焦。針對立即電熔爐的點(diǎn)爐實(shí)際操作必須要嚴(yán)格執(zhí)行合閘曲線圖實(shí)行。
6、錳硅合金的冶煉廠實(shí)際操作
錳能夠和炭反映轉(zhuǎn)化成多種多樣錳炭化學(xué)物質(zhì)，假如回爐廢料在調(diào)料全過程中缺炭或部分調(diào)料不勻稱都是加重錳和炭磚的反映，對爐底導(dǎo)致腐蝕。
操作流程中以便提髙SiO2反映性，通常潦酸堿度操縱在0.5?0.7中間，可是過低的酸堿度會使渣溶點(diǎn)減少，炭磚與渣層中間的凝結(jié)襯不容易產(chǎn)生，渣對炭磚的腐蝕線也同歩下沉，渣對炭磚的腐蝕加重。
7、總結(jié)
①爐底設(shè)計(jì)構(gòu)思中砌墻原材料的選料不科學(xué)，爐底薄厚不夠等緣故易使?fàn)t底溫度升商。
②對爐底溫度測量高度重視不足，無爐底減溫對策使?fàn)t底溫度不斷升髙產(chǎn)生爐底形變下移，最后造成穿底安全事故。
③耐火保溫材料不過關(guān)，爐底特別是在是磚縫處砌墻品質(zhì)不過關(guān)也易產(chǎn)生鐵水穿底安全事故。
④耐火保溫材料水分過大，熔爐時(shí)提溫過快都是導(dǎo)致爐底裂開的緣故之首。
⑤冶煉廠實(shí)際操作不科學(xué)都是導(dǎo)致穿底安全事故的緣故之首。
