劉東樂

大連重工機電設(shè)備成套有限公司 遼寧大連 116000

在礦熱爐生產(chǎn)過程中，電極把電能轉(zhuǎn)換成熱能傳遞給爐料，使其在爐內(nèi)發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng)，最終產(chǎn)出合格冶煉產(chǎn)品。電極自焙過程中，會承受來自爐內(nèi)冶煉高溫的熏烤和循環(huán)水系統(tǒng)的冷卻低溫以及其他因素影響很容易出現(xiàn)電極事故，因此制定一個合理的焙燒制度非常關(guān)鍵，采用一套良好的電極控制系是焙燒制度順利執(zhí)行的保障。

1 電極制作工藝原理

1.1 電極結(jié)構(gòu)

電極是由電極殼和電極糊組成，電極殼是用2-3mm厚的鋼板卷制而成，電極筒周圍設(shè)計6-8片筋翅。

電極殼安裝于液壓把持器內(nèi)，然后用電極糊填充其內(nèi)。電極糊的生產(chǎn)原料有固定碳和粘結(jié)劑，固定碳一般選用無煙煤、焦炭和人造石墨。粘結(jié)劑常選用瀝青和焦油[1]。電極經(jīng)過焙燒后，電極殼、固定碳和粘結(jié)劑會熔合成一個整體，稱之為電極。電極糊各成分工藝參數(shù)如表1所示。

表1 電極工藝參數(shù)

1.2 電極焙燒過程

電極焙燒過程主要體現(xiàn)在電極糊的物理狀態(tài)變化，大致分為軟化、揮發(fā)和燒結(jié)三階段。

（1）軟化階段（常溫升至120℃）電極糊塊熔化，強度降低，電阻值升高，逐漸呈液態(tài)。

（2）揮發(fā)階段（120℃-750℃）電極糊完全熔化，因揮發(fā)變的粘稠起來，密度均勻，電阻值減小，此時呈糊狀。

（3）燒結(jié)階段（900℃-1000℃）剩余揮發(fā)分揮發(fā)，電阻值達(dá)到最小，最終熔合成一個整體，最后呈固態(tài)。

2 電極多發(fā)事故

在礦熱爐冶煉過程中，電極硬斷和軟斷事故比較常見。

2.1 電極硬斷

電極糊中混入雜質(zhì)；熱停送電時負(fù)荷提升過快；熱停爐次數(shù)多，電極內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；停電時間過長，電極裸露部分氧化嚴(yán)重；電極下放較長；電極冷卻水量過少，冷卻不足造成電極熔化過量等原因?qū)е碌碾姌O斷裂事故稱之為電極硬斷[2]。

2.2 電極軟斷

電極糊灰分超標(biāo)；電極殼過厚或過??；電極殼焊接質(zhì)量差；放電極時負(fù)荷降低過少；放電極后負(fù)荷提升過快；放電極頻次較多；下放電極過長；加電極糊時大糊塊架空等原因?qū)е侣┖鹿史Q之為電極軟斷。

3 電極控制系統(tǒng)

生產(chǎn)實踐總結(jié)，實時監(jiān)控收集電極上的電參數(shù)和電極相對位置信息，再經(jīng)過控制中央處理器比較分析后輸出信號給電極升降執(zhí)行器能減少甚至避免電極事故的發(fā)生。電極自控系統(tǒng)由上位機、西門子PLC控制器、液壓站、拉繩位置譯碼器、壓放量編碼器、電極加熱裝置和電能檢測裝置構(gòu)成，結(jié)合某礦熱爐實際項目來闡述[3]。

3.1 自控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

自控系統(tǒng)分三個層級：操作級、PLC控制級、現(xiàn)場設(shè)備級，如圖1所示。

圖1 電極自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該項目上位機采用研華工控機，人機界面軟件采用winCC7．0、編程軟件采用 step7V5．6，plc 采用 S7-300。

3.2 應(yīng)用效果

在冶煉初期發(fā)生了一次電極硬斷事故，調(diào)取歷史曲線如圖2所示。

圖2 電極電流變化曲線

通過曲線和歷史數(shù)據(jù)分析后，向電極自控系統(tǒng)輸入最優(yōu)工藝參數(shù)，實現(xiàn)了后續(xù)生產(chǎn)零事故，并最大程度的實現(xiàn)了高產(chǎn)低耗。

4 結(jié)語

項目實踐證明了該電極自控系統(tǒng)的優(yōu)越性能，不僅能減少電極事故發(fā)生，而且可以大幅提高產(chǎn)量，降低能耗。