镍铁电炉电极系统安装技术

摘要：随着我国经济的发展和人民水平的提高，不锈钢生产消费快速增长，铬镍系不锈钢是主要不锈钢品种，随之对镍金属的需求量急剧上升，镍铁冶炼行业也迅速发展，本文以缅甸达贡山镍矿项目72000KVA镍铁电炉电极系统为例对镍铁电炉电极系统的安装进行详细论述，介绍镍铁电炉电极系统安装方法及过程中的质量控制。

关键词： 镍铁电炉、电极系统、绝缘阻值、电极壳

中图分类号：O646.54 文献标识码：A 文章编号：

镍铁电炉是为红土型镍矿冶炼镍铁设计，用于将回转窑产出的焙砂在炉内还原熔炼产出镍铁。电极系统是镍铁电炉的动力来源，镍铁焙砂在电炉熔炼的过程中，通过电极压放来调节熔池的电流和温度，达到镍铁熔炼。电极则是由一种叫做电极糊的碳素物质通过加热焙烧而成，在整个过程中由于通过高温焙烧，使碳素物质的物理性能随着时间的增加及温度的升高起了变化，具有了高度的耐氧性及导电性，电流通过电极输入炉内产生电弧进行冶炼.本文对缅甸达贡山镍矿项目电极系统安装进行了细致的论述。

工程概况

缅甸达贡山镍矿为红土型镍矿，采用回转窑干燥―回转窑还原―镍铁电炉熔炼（RKEF）―钢包精炼―精炼镍铁水粹工艺流程生产镍铁。共计配置2台72000KVA镍铁矩形电炉，镍铁电炉是整个冶炼系统的核心，采用高电压、低电流、遮弧模式供给电炉动力，每台电炉配置有6根Ø1400mm电极，6个电极安装于电炉的正上方，电极与电极之间的间距为4200mm，每根电极的总长度为20900mm，直径为1400mm，单套电极系统总重为39.153t，目前为世界直径最大的电极系统，电炉年产镍铁8.5万吨。

2 主要施工过程及施工顺序

2.1 主要安装工艺流程

安装准备--电极中心线定位、验收（切记与电炉中心线符合）--升降装置安装--电极护筒安装--导电装置安装--短网安装--抱闸安装--电炉液压站配管连接--电极壳安装。

2.2 电极中心线定位、验收

电极中心线定位工作在这个电极安装过程中至关重要，决定了整个电极系统安装质量及后期电极的使用。中心线的定位分为电炉炉顶操作平台、19.4m平台及26m平台的电极中线定位。采用固定标板放线法定出电极永久中心线，并进行闭环复检，复检、验收合格后进行电极系统的安装。有效保证了电极的安装质量，电极同心度控制在1mm以内，电极中心位置偏移控制在2mm以内。

2.3 电极升降装置的安装

电极升降装置由升降缸座、升降缸和升降台组成。升降缸底座固定在厂房结构19.4m平台梁上；升降缸对称布置在电极两侧，是整个电极的动力支撑点；两个升降缸共同支撑着升降台与电极的下抱闸连在一起。按照中心轴线定位分别对每个构件进行就位安装，安装过程中确保设备基准点与中心轴线的对应，升降缸安装中心线不平行度控制在1mm以内，升降缸处于最低位置时的升降台表面处于同一水平线，升降缸升降至最高位置时，升降台表面高度差控制在1mm以内，并确保两个油缸的同步作业。

2.4 电极抱闸安装

电极抱闸分上抱闸和下抱闸，下抱闸安装于升降台上，上抱闸安装于厂房结构26m平台上，上下抱闸均由4块闸块组合形成一个圈抱住电极，是电极系统重要的组成部分，电极抱闸的好坏直接影响到电极的使用寿命。下抱闸安装前对升降台上表面水平度进行检查，并复合电极中心，确保无误后方可进行下抱闸的安装。上抱闸安装前首先进行支座的安装调平，确保26m平台支座位置的稳定性。抱闸安装中心线控制在2mm以内，水平度控制在1以内。抱闸是靠通油来抱紧点的，抱闸安装完毕后，需要通油进行油压实验，实验压力为10MPa，时间15分钟，各处不得有渗油现象，可油缸动作可靠。

2.5 电极护筒安装

电极护筒由上护筒和下护筒组成，上护筒上端连接在升降台上，高度为5566mm，内径尺寸为1550mm，升降动作与升降台同步。下护筒的高度为2090mm，内径尺寸为1550mm，与上护筒为法兰连接。护筒安装前要对护筒进行尺寸复合，确保尺寸和圆度复合要求方可进行安装。由于下护筒与固定集电环为一体，与导电装置接触，固下护筒外侧有一层绝缘层，安装前要检查下护筒的绝缘性能，并确保安装时对绝缘层的保护。上护筒与下护筒之间连接由固定集电环的定位控制原因，采取的是活动法兰连接，确定好护筒的定位方向采用常规吊装安装固定。护筒全高倾斜控制在5mm以内，护筒的中心线与电极中心线控制在2mm以内。

2.6 电极导电装置安装

导电装置是电极系统的重要组成部分，电流是通过电极导电装置输入炉内产生电弧进行冶炼。它主要包括变压器、短网、固定集电环、软铜带、移动集电环、导电铜带、铜瓦、电极、熔池，其中变压器、短网、固定集电环、铜瓦均需通水冷却。每台电炉共计6根电极相应配置3台变压器和3套电极短网，变压器为整体设备，按常规吊装就位；电极短网单根总长约15m，由厂家做好并固定，安装时为确保短网的稳固，需现场制作辅助架进行吊装安装，待安装完成后夹具固定后方可对辅助架进行拆除。固定集电环、软铜带、移动集电环、导电铜带、导电铜瓦的安装按照常规设备吊装安装即可，安装过程中确保中心定位的准确。软铜带安装完成后要进行调整，保证软铜带在电极移动时不发生扭曲变形，且移动集电环与铜瓦间铜带连接不发生扭曲，同时注意各导电面的接触情况，保证各导电面接触良好。导电铜瓦安装完毕后调整移动集电环上的螺柱弹簧来调整铜瓦的合适位置，压紧电极壳力（0.1~0.2mpa），尽量保证每块铜瓦对电极壳的压紧力一致。压紧力调整原则：1，保证铜瓦对电极壳的接触良好。2，压力要适中，要做到在电极压放时不必调节弹簧压力电极能顺利压放。3，凡有绝缘处的绝缘值不低于1兆欧。导电装置安装难点在于短网与固定集电环的相位连接，连接方式采用紫铜银钎焊进行，首先将连接铜管平口对接，选择合适连接铜套对接好，中间工艺孔对在两个铜管中间，先用紫铜气焊将两铜管焊接固定，然后再采用60%的银焊条钎焊连接短铜管，焊接时注意所焊铜管与相连短网铜管的间距，焊接完毕后，将绝缘夹具夹好、吊好并固定稳固。全部安装完毕后，进行全面检查，检查无误后，进行水压试验，试验压力为0.8Mpa,30分钟无泄压。

2.7 电极安装

电极在整个电炉中是占有极其重要地位，它是电炉的动力传媒，电极的安装质量直接影响电炉熔炼环境和电炉的能耗。电极由电极壳和电极糊组成，电极壳由5mm钢板制作成圆柱形，生产中电极有20多米长，由多段对焊拼接而成，内有加强筋板，筋板间充填电极糊，生产中电极糊受热先融化，再硬化，从而形成坚硬的电极给电炉送电。

电极壳主要分为电极壳直段和电极壳锥段。每个电极底部一节为锥段，长度为900mm，底部直径为1000mm，此段圆周面均匀布置直径为2mm的圆孔，径向和轴向距离为100mm，主要是用于烘烤电极糊时的排气作用，为保证强度，确保在电极烘烤过程中出现电极熔断现象，锥段与直段电极需增加强箍筋，箍筋交叉十字布置；直段部分每节长度为1200mm，直径为1400±1mm，每节电机壳由筋板和钢板壳组成，每个圆周布置10块筋板，电极外壳焊接的同时，筋板也是对正焊接，全部焊缝为连续焊缝，焊缝高度为3mm，外壳下料应该准确，保证焊接好后，电极壳直径为1400±1mm。电极安装中心线偏差控制在2mm以内，垂直度控制在5mm以内，全高倾斜度控制在5mm以内。

2.8电极绝缘控制

72000KVA镍铁电炉电极系统绝缘等级要求比较高，电炉采用高电压、低电流的供电模式，绝缘性能的好坏直接影响电炉周边的设备及人员安全，绝缘控制对电极安装来讲是一项确保的质量因素，要求全部安装完毕后所有绝缘点的绝缘电阻不小于1兆欧。电极系统绝缘点共计3220个，面对绝缘等级高、绝缘点数多，合理组织施工人员对每个工序和构件装配均进行绝缘阻值的检测和记录，做到阻值小于1兆欧不放过的原则，确保了每项绝缘阻值的合格和质量保证，电极系统安装完成后实现一次检测成功，确保了整个系统电极绝缘值大于1兆欧。

3结束语

缅甸达贡山镍矿项目镍铁电炉电极系统安装采用了科学的施工顺序和吊装方法，以及严格的质量控制，为后期电炉正常生产提供了非常优秀的安装成果，电极垂直度、同心度均控制在设计要求范围内，系统绝缘阻值更是达到5兆欧的优良成果，使得镍铁电炉送电、开炉一次成功，大大缩短了试生产周期，受参建各单位和外籍专家的一致好评。目前缅甸达贡山镍矿项目镍铁电炉已生产镍铁近万余吨，现电炉运行一切正常。