【正文】 會使大套出現(xiàn)受熱不均而焊縫開裂漏水。同理，當(dāng)料面過高，刺火翻渣時，也導(dǎo)致大套開裂漏水，并且由于固定大套的下部長期在爐內(nèi)工作，距料面太近，容易燒損。此外電極硬斷后較長的斷頭也不容易從爐內(nèi)拉出?；顒哟筇自跔t蓋預(yù)留孔中上、下移動，期間隙用特制耐火磚來填充情，以保證爐蓋與水套的絕緣和密封，且活動大套與錐形環(huán)結(jié)構(gòu)緊湊，能有效減少銅瓦直接暴露面積，以更好的保護(hù)銅瓦，而且由于活動大套容易吊出，維修也比較方便。這種把持器結(jié)構(gòu)緊湊，但其缺點(diǎn)是活動水套與爐蓋間的絕緣、密封和導(dǎo)向不夠可靠。本設(shè)計吸收了以往兩種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，采取固定大套與活動小套相結(jié)合的水冷套結(jié)構(gòu)。采用固定大套，由不銹鋼焊制的大套由外表面頂部焊接的五塊筋板固定在矮煙罩上，與煙罩頂密封和絕緣。減小了大套的高度，增加了料面到固定大套的距離，使其盡可能遠(yuǎn)離高溫區(qū)。由對稱的兩塊隔板將大套分為兩個半環(huán)，兩個半環(huán)焊接為整體，并在水套內(nèi)加入多層隔板，保證了水循環(huán)冷卻效果。在水套下緣增加了強(qiáng)制水冷圈，加強(qiáng)了水套端部冷卻效果，使抗燒損能力大大加強(qiáng)，并在大套和小套之間設(shè)計了特殊的密封結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格杜絕了煙氣的上漫，而且對小套有良好的定位和導(dǎo)向作用。大套內(nèi)部的水路設(shè)計如圖58所示，水路不銹鋼板隔成七層，且層高從上到下依次減小，這是為了讓冷卻水在大套底部（溫度高）水流速度最快，以達(dá)到良好的冷卻效果。在進(jìn)口處有一個縱向隔板，使冷卻水直接進(jìn)入溫度最高的底層，再沿水路逆流向上。這種逆流冷卻方式，能夠使冷卻水在溫度較低的情況下進(jìn)入大套溫度高的地方，從而使大套壁溫趨于接近，減小熱應(yīng)力導(dǎo)致的損壞。圖58 冷卻水路圖 水冷活動小套的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用活動水冷小套，小套由4個1/4水冷環(huán)體組成，其目的是便于銅瓦拆換和檢修時，環(huán)體可方便卸下，環(huán)體之間由銷子聯(lián)接。水路設(shè)計上采用兩個1/4環(huán)體串聯(lián)，即整個小套形成兩個獨(dú)立水路。在小套內(nèi)壁與電極及銅瓦等部件之間的空隙充填了嚴(yán)密的硅酸鋁耐火纖維，起到了很好的隔熱和密封作用，使在高溫惡劣環(huán)境下工作的電極和導(dǎo)電銅瓦免遭電弧、火焰的直接熱輻射作用。小套內(nèi)部的水路設(shè)計如圖59所示，水路不銹鋼板隔成五層，其設(shè)計理念與大套相同。圖59 冷卻水路圖礦熱爐壓力環(huán)主要由內(nèi)環(huán)板、外環(huán)板、上環(huán)板、下環(huán)板構(gòu)成環(huán)體，環(huán)體的直徑一般根據(jù)電極的尺寸確定，為使壓力環(huán)能夾緊電極，壓力環(huán)的內(nèi)徑必須適合電極的直徑。壓力環(huán)由兩個半環(huán)焊接成整環(huán)，采用液壓油缸與螺栓組合式，其結(jié)構(gòu)如圖510所示。一個半環(huán)中的三塊或四塊銅瓦由各自的液壓缸裝置壓緊，另一個半環(huán)中的三塊或四塊銅瓦仍由螺栓頂緊固定。壓力環(huán)中每個液壓徑向頂緊裝置由連接油泵的液壓缸和帶有鋼質(zhì)頂頭的活塞組成，其工作原理是當(dāng)油泵加壓時，油壓壓緊活塞使頂頭頂緊銅瓦；當(dāng)系統(tǒng)卸壓時，則銅瓦被松開。因?yàn)殂~瓦是對稱安放的，并且每塊銅瓦對應(yīng)各自的壓緊裝置，所以每個銅瓦的受力比較平均，不易打弧，可大大提高銅瓦使用壽命。冷卻水包圍著輸油管，對油管起冷卻保護(hù)作用；兩個半環(huán)獨(dú)立的冷卻水路設(shè)計保證了較好的冷卻效果。1油缸 2螺栓 3吊耳圖510 壓力環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖（1）油缸的設(shè)計壓力環(huán)中的油缸是非標(biāo)設(shè)備，而油缸是整個壓力環(huán)壓緊裝置的施力部分，所以，油缸設(shè)計就顯得很重要，設(shè)計的好壞將直接影響到壓力環(huán)能否正常工作。油缸主要由缸蓋、缸筒、頂頭、活塞等組成。以頂頭來直接頂緊銅瓦，其與活塞之間是活動連接。由油缸螺母旋緊頂緊缸蓋，確保油缸不會因壓力過大而從后面漲開。當(dāng)液壓系統(tǒng)加壓時，高壓的液壓油進(jìn)入油缸，把活塞向前推動，活塞推動頂頭頂緊銅瓦，達(dá)到了夾緊的目的，可實(shí)現(xiàn)電極的自動下放。壓力環(huán)工作狀態(tài)時，油缸處于冷卻水包圍中，可以避免油缸因溫度過高出現(xiàn)故障。在壓力環(huán)外環(huán)板安裝了排氣閥，用于故障時輔助卸油或排氣。（2）油缸的密封本系統(tǒng)的油缸雖然是在被冷卻水包圍的條件下工作的，但是在工作狀態(tài)下，缸內(nèi)壓力很高，所以油缸的密封設(shè)計顯得十分重要。油缸的活塞設(shè)計成中間帶有兩道密封，密封圈的材料采用O形橡膠密封圈GB/，其中末端采用YX形密封圈JB/ZQ42641997，這種密封圈的截面形狀成V形。在這種結(jié)構(gòu)中，一定壓力下油會使密封圈的邊緣漲開而貼緊缸筒，起到密封作用，油壓越高，密封能力越強(qiáng)，并能自動補(bǔ)償磨損，從而達(dá)到較好的密封效果。V密封的結(jié)構(gòu)如圖511所示。 圖511 YX密封示意圖 圖512 金屬密封示意圖為防止冷卻水的流出，油缸尾部端蓋法蘭必須設(shè)計密封裝置。由于長期處于高溫輻射（刺火、翻渣等）熱流沖擊，導(dǎo)致這里不能被完全冷卻，因此較適宜采取耐高溫密封結(jié)構(gòu)和密封材料，徹底解決早期密封結(jié)構(gòu)出現(xiàn)頻繁漏水的問題。密封結(jié)構(gòu)如圖512所示。（3）螺栓頂緊裝置的設(shè)計由于壓力環(huán)是一個易損易耗件，降低壓力環(huán)的造價對使用廠家極為有利。螺栓頂緊裝置是壓力環(huán)的另外一個主要部件，結(jié)構(gòu)如圖513所示。它與油缸對稱安裝，頂緊裝置是固定在壓力環(huán)環(huán)體上，當(dāng)液壓系統(tǒng)加壓，對應(yīng)的頂緊裝置也給壓力環(huán)與油缸同樣大小的反作用夾緊力，就可以用替代一半數(shù)量的油缸，達(dá)到更加經(jīng)濟(jì)的目的。頂緊裝置主要由套筒、前板、螺母座、頂緊螺栓、后座等組成。套筒焊接在壓力環(huán)上，用來定位整個頂緊裝置。螺母座設(shè)計了兩個與螺母凸凹相對的卡槽，以防止螺母移動或轉(zhuǎn)動。螺母卡穩(wěn)后，將頂緊螺栓旋入螺母中，其前端是頂緊塊，頂緊塊的一部分伸出套筒，用來頂緊銅瓦。頂緊塊的位置是固定的，它并不隨著壓放電極而變化，即頂緊塊的位置始終是處于頂緊銅瓦的最大位移處。1—套筒 2—前板 3—螺母座 4—后法蘭 5—后座 6—頂緊螺栓 7—頂緊螺母 8—定位銷 圖513 頂緊螺栓結(jié)構(gòu)圖 其它部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 在壓力環(huán)頂部設(shè)計了一個環(huán)形定位鋼圍板，它是由不銹鋼板焊制的構(gòu)件，其外徑比活動小套的內(nèi)徑稍小，其作用是防止小套在徑向上產(chǎn)生位移。此外，將大小套及壓力環(huán)的材質(zhì)由鍋爐鋼改為不銹鋼，提高了隔磁能力，且大小套環(huán)體內(nèi)構(gòu)成冷卻水循環(huán)水道的一組隔板采用T型焊連接，提高了焊連接強(qiáng)度，可有效延長套體壽命。6鎳鐵電爐爐體長壽關(guān)鍵技術(shù)選擇 礦熱爐爐體本項目大型鎳鐵礦熱爐爐型為圓形密閉式結(jié)構(gòu)，爐身為固定式。礦熱爐爐體由磚砌體、鋼結(jié)構(gòu)（骨架、爐殼或圍板）及基礎(chǔ)墩組成。由于礦熱爐爐底溫度較高，為保護(hù)爐底一般都采用架空結(jié)構(gòu)。礦熱爐的鋼結(jié)構(gòu)處在強(qiáng)大的磁場周圍工作，凡是可能形成閉合回路的地方，都應(yīng)用防磁材料斷開磁路。例如，拉桿活接頭采用防磁材料料制成。爐體鋼結(jié)構(gòu)要有足夠的強(qiáng)度，以承受爐體的自重和熔體自重，以及爐體的膨脹力，為了減小膨脹力，骨架應(yīng)具有一定的彈性，可以平衡部分膨脹量。爐殼一般采用20mm厚的鋼板焊接而成，爐殼外表面水平和豎直方向都焊接圍板，既起到增加爐殼強(qiáng)度，又起到增加爐殼散熱面積的作用。爐殼必須嚴(yán)密，不能讓空氣進(jìn)入砌體氧化磚襯。在鐵口和渣口周圍都補(bǔ)焊20mm厚的鋼板，以增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。冶煉紅土礦或銅鎳精礦的礦熱爐內(nèi)襯，一般在渣線以下采用鎂質(zhì)耐火材料，爐頂、渣線以上采用粘土質(zhì)耐火材料。25500 kVA鎳鐵礦熱爐所用耐火材料總重量預(yù)計為2100t。目前國內(nèi)外礦熱爐筑爐材料使用情況見表61所示。 礦熱爐爐底礦熱爐爐底的壽命是礦熱爐長壽的限制性環(huán)節(jié)之一，在礦熱爐生產(chǎn)中如果全部內(nèi)襯保持在低溫狀態(tài)，就能夠減緩或防止侵蝕，延長爐底的使用壽命。礦熱爐本體耐火材料內(nèi)襯設(shè)計方案如圖61所示。表61 國內(nèi)外礦熱爐爐襯使用情況名 稱爐 頂爐墻渣線下部爐 底備注材料厚度/mm側(cè)墻锍口端墻放渣口端墻材料厚度/mm材料厚度/mm材料厚度/mm材料厚度/mm30000kVA銅精礦電爐粘土磚300鎂磚粘土磚690113鎂磚粘土磚920113鎂磚粘土磚920113鎂磚760爐墻渣線采用水冷粘土磚230耐熱混凝土9516500 kVA鎳精礦電爐耐火澆注料300鎂磚粘土磚690113鎂磚粘土磚692348鎂磚粘土磚692348鎂磚粘土磚76054012500 kVA鎳精礦電爐粘土磚300鎂磚粘土磚690113鎂磚粘土磚920113鎂磚粘土磚920113鎂磚粘土磚760500爐墻渣線采用水冷6300 kVA貧化電爐耐火澆注料400鎂磚600鎂磚600鎂磚600鎂磚粘土磚760735爐墻渣線以下采用銅磚水套冷卻俄羅斯北方鎳公司30000kVA銅鎳礦電爐粘土磚300鎂磚690鎂磚1215鎂磚920鎂磚耐火澆注料920爐墻渣線以下采用水冷彼阡克31500 kVA銅鎳礦電爐粘土磚300鉻鎂磚920鉻鎂磚1150鉻鎂磚1150鉻鎂磚耐火澆注料1170諾林公司45000 kVA銅鎳精礦電爐粘土磚300鉻鎂磚1040鉻鎂磚1150鉻鎂磚1040鉻鎂磚粘土磚耐火澆注料1310加拿大湯姆遜18000 kVA銅精礦電爐粘土磚450鎂磚鎂磚1180鎂磚1260鎂砂打結(jié)10601鎂磚；2鎂鉻磚；3微孔碳磚；4碳素?fù)v打料；5鎂砂；6鋼板；7鎂碳磚；8石墨質(zhì)碳磚；9碳化硅質(zhì)自流澆注料；10高鋁質(zhì)澆注料；11鎂鉻質(zhì)澆注料；12砌筑泥漿；13碳素膠泥；14粘土保護(hù)磚；15膨脹墊圖61 礦熱爐本體耐火材料內(nèi)襯設(shè)計方案爐底的耐火材料內(nèi)襯采用工作層和導(dǎo)熱性永久層型式的內(nèi)襯。爐底下部的永久層由高度為261mm的高鋁質(zhì)澆注料、高度為121mm的碳化硅質(zhì)自流澆注料和高度300mm的A層石墨碳磚與高度600mm的B層鎂碳磚構(gòu)成。A層石墨質(zhì)碳磚與爐底鋼板之間設(shè)置有冷拔無縫鋼管、工字鋼組成的爐底冷卻裝置。為有利于爐底磚襯的壽命，將熔融金屬的侵蝕程度控制在合理的位置，設(shè)計方案中同時提出了在爐底鋼板和爐底A層石墨磚之間設(shè)置爐底冷卻裝置的方案。爐底冷卻裝置包括：冷拔無縫鋼管、工字鋼和扁鋼網(wǎng)。工藝技術(shù)參數(shù)為：冷卻水管：Φ65，共52根水管，兩兩串聯(lián)為26條冷卻回路，～；水管間距：300mm；冷卻水量：380m3/h；供水壓力：~（地面接點(diǎn)）；進(jìn)出水溫升高~2℃；水質(zhì)：軟水或工業(yè)清水。爐底上部的工作層由一層高度為600mm的C層鎂鋁磚、一層高度為800mm的D層鎂鉻磚構(gòu)成。在工作層和永久層之間設(shè)置有不銹鋼板與電熔鎂砂組成的滑移隔層，以消除烘爐和冶煉過程中工作層磚襯受熱微量位移時對下部永久層施加的影響，同時也有利于工作層修理或者重砌。爐底的A層石墨碳磚采用1500mm400mm300mm的大塊碳磚砌筑，B、C、D層均采用具有雙向錯臺外形特征的特異型大塊磚砌筑，以獲得持續(xù)的穩(wěn)定、密封效果。爐底C、D層工作層的外周砌筑具有較好導(dǎo)熱性和微孔特征的小塊微孔碳磚，小塊微孔碳磚頂緊外側(cè)的立式冷卻水套砌筑，小塊微孔碳磚與鎂鉻磚之間設(shè)60~80mm寬度的填料縫，縫中填充高性能碳素?fù)v打料。在烘爐和開爐裝料時，為了盡可能地降低這些操作對工作層的負(fù)面影響，設(shè)計在爐底和側(cè)壁根部設(shè)置了標(biāo)普型粘土磚砌筑的保護(hù)層。 礦熱爐爐墻結(jié)構(gòu)爐子側(cè)壁仍然采用永久層和工作層的砌體結(jié)構(gòu)方式。側(cè)壁中下部的反應(yīng)區(qū)、熔池區(qū)的工作層由具有凹凸鑲嵌形狀的鎂鉻大塊制品構(gòu)成，側(cè)壁上部砌筑標(biāo)普型鎂磚。工作層鎂鉻磚與立式冷卻水套之間，頂緊冷卻水套砌筑小塊微孔碳磚。小塊微孔碳磚與鎂鉻磚設(shè)60mm寬度的填料縫，縫中填充高性能碳素?fù)v打料。以氧化鎂(MgO)和三氧化二鉻（Cr2O3）為主要成分，方鎂石和尖晶石為主要礦物組分的耐火材料制品。這類磚耐火度高，高溫強(qiáng)度大，抗堿性渣侵蝕性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，對酸性渣也有一定的適應(yīng)性。鎂鉻磚主要用于冶金工業(yè)，如構(gòu)筑平爐爐頂、電爐爐頂、爐外精煉爐以及各種有色金屬冶煉爐。超高功率電爐爐壁的高溫部位采用熔鑄鎂鉻磚，爐外精煉爐高侵蝕區(qū)采用合成料制成的鎂鉻磚，有色金屬閃速熔煉爐高侵蝕區(qū)采用熔鑄鎂鉻磚、合成料制成的鎂鉻磚。鎂鉻磚理化性能指標(biāo)見表62。表62 鎂鉻磚理化性能指標(biāo)項 目MGe20MGe16MGe12MGe8化學(xué)成分（%）MgO，不小于40456660Cr2O3，不小于2016128（開始點(diǎn)℃）不低于1550155015501530顯氣孔率（%），不大于23232324常溫耐壓強(qiáng)度（MPa），不小于用鎂砂和少量工業(yè)氧化鋁或礬土為原料燒制而成的一種堿性耐火材料。熱穩(wěn)定性比鎂磚好，耐火度在1580℃以上，能耐堿性熔渣的侵蝕。制品中氧化鎂含量為85%左右，氧化鋁含量為5%～10%，以方鎂石為主晶相、鎂鋁尖晶石為次晶相（作為主要結(jié)合相）的堿性耐火材料，顯氣孔率一般為15～18%，106/℃，抗熱震性比相應(yīng)的鎂磚好。由于基質(zhì)中分布有熔點(diǎn)較高的鎂鋁尖晶石，其高溫強(qiáng)度較高，荷重軟化開始溫度在1580℃以上?？乖砸草^好。一般以優(yōu)質(zhì)燒結(jié)鎂砂為粒狀料，加入按一定比例配合的鎂砂同生礬土或輕燒礬土熟料或工業(yè)氧化鋁組成的細(xì)粉，經(jīng)混煉、成型和燒成而制得。主要用于煉鋼平爐和電爐的爐頂、高溫隧道窯、大型水泥回轉(zhuǎn)窯和有色金屬冶煉爐等。鎂鋁磚理化性能指標(biāo)見表63。表63 鎂鋁磚理化性能指標(biāo)項 目ML80AML80BMgO（%），不小于8080Al2O3（%）5～105～10（開始點(diǎn)℃）不低于16001580顯氣孔率（%），不大于1820常溫耐壓強(qiáng)度（MPa），不小于熱震穩(wěn)定性（次），不小于33以氧化鎂和碳為主要成分的耐火材料，含氧化鎂60%～90%，碳10%～40%，由于碳的存在，使鎂碳磚具有優(yōu)良的抗渣侵蝕性、熔渣滲