一种工业硅电炉电极设置及排布结构的制作方法

本发明涉及工业冶金冶炼炉技术，具体涉及一种工业硅冶炼炉电极设置与布局结构技术。

背景技术：

工业硅的冶炼生产流程相对简单，因企业不同，电炉大小各异，电炉功率从6300kva-33000kva不等。但基本为三颗电极的敞开和半敞开式电炉，这种三颗电极的设置其能源消耗相对较大，平均电耗高达13000kwh/t左右。工作现场热能损失较大，操作环境较差，电极消耗高，生产成本居高不下。由于使用三根电极运行，一旦发生电极折断事故，在缺项状态下运行，事故排除时间较长且极容易导致其他电极的再折断事故，甚至直接导致死炉事故的发生，使工厂蒙受巨大经济损失。因此，目前许多工厂的金属硅电炉一直难以实现满负荷的正常生产。

金属硅的冶炼属于高耗能生产，目前金属硅冶炼电炉多为三相三电极电炉,主要存在的缺点:1、受电极直径的限制不能做大金属硅电炉；2、能耗及电极消耗高，生产成本难以降低；3；因电极折断导致死炉事故本经常发生。随着当今科技技术的不断更新，金属硅及其下游产品的开发应用不断拓展。对金属硅产品需求不断增大，因此提高金属硅电炉的生产能力已经成为生产工厂的普片要求。然而，目前三根电极的金属硅电炉，因制造大直径电极工艺技术难以突破，现在生产应用的最为成熟的碳素电极直径为1272mm，实际有功负荷也只能达到25000kva，并且会带来生产成本的大幅增加。因此现行生产装置已经不能满足工业的需要。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的缺陷，而提出的一种新设置与布局电极的冶炼炉。

本发明的目标是：引进新技术，改善炉面工作环境，降低热能辐射损失，减少空气进入，降低原材料消耗，减少电极烧蚀，减少电炉电极折断事故导致的损失，提高产量，降低消耗。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。

一种工业硅转动型电炉电极设置及排布结构，本发明特征在于，在原有一组电极a、b、c三项的基础上增加一组新的电极a1、b1、c1，形成六根电极；第一组电极a、b、c每一相电极均与电炉炉内壁的距离相等；第二组电极a1、b1、c1的每一相电极均与电炉炉内壁的距离相等，并彼此间距相等。

对于转动型电炉，本发明第一组电极a、b、c三项间距相等成为一个正三角形布局，及形成外三角a、b、c三项分别与电炉内壁的距离相等；

新增加的第二组电极a1、b1、c1三项组成第二组，保持a1、b1、c1三项间距相等成为一个正三角形布局，形成内三角，电极a1、b1、c1三项分别与电炉内壁的距离相等；电极a、b、c构成的正三角形与电极a1、b1、c1构成的正三角形。这样形成的三项内外两组电极布局，使电极在电炉内部的分布更加均匀，在生产过程中，当电炉体转动时，可有效破除电炉内部炉料结拱现象，同时可控制电炉内壁挂料厚度，保证电炉内部有效空间。本发明电极直径大小根据电炉功率确定，电极的排布，可根据电炉炉型具体确定。

对于固定型电炉，本发明电极排布结构(如图2)，保持第一组a、b、c三项间距相等形成一个正三角形布局，a、b、c三项分别与电炉内壁的距离相等；a1、b1、c1三项组成第二组，保持a1、b1、c1三项间距相等形成一个正三角形布局，a、b、c、a1、b1、c1六根电极分别与电炉内壁的距离相等并彼此间隔。这样形成的三项两组电极布局，总体上构成一个正六边形布局。使电极在电炉内部的分布更加均匀，在生产过程中，可控制电炉内壁挂料厚度，保证电炉内部有效空间。

本发明还可在两组电极a、b、c、a1、b1、c1基础上再增加一组电极a2、b2、c2；第一组电极a、b、c每一相电极均与电炉炉内壁的距离相等；第二组电极a1、b1、c1的每一相电极均与电炉炉内壁的距离相等，并彼此间距相等；第三组电极a2、b2、c2的每一根电极均与电炉炉内壁的距离相等，并彼此间距相等。本技术方案可分别适用于转动型和固定型这两种电炉。

本发明的有益效果是：

由于本发明炉内电极的增加设置新的电极，当设置为新增一组电极时，电极增为6根，能够有效地扩大电炉熔池面积，降低单根电极顶端的电流强度，减小单根电极因电流强度过高而产生的电极发热氧化、电极炸裂掉皮等增加的电极消耗；增加了炉底电极电流分布和熔体温度的均匀性，使整个炉底负荷更加均匀，减少炉内死角和炉壁挂料，更好利用炉内反应空间，电炉坩埚熔池稳定，从而达到电炉生产的稳定控制。

电极增为六根后，电极增加了一倍，每项电极分配的电流不变的条件下，理论上，金属硅电炉炉型可以做到50000kva，突破了目前金属硅电炉因电极直径的限制不能做大金属硅电炉的瓶颈(因制造大直径电极工艺技术难以突破)，现在国内生产应用的最为成熟的碳素电极直径为1272mm，实际有功负荷也只能达到25000kva，并且会带来生产成本的增加。六根电极，相当于三项两组电极在电炉内部工作。若发生单根电极折断事故，只要把折断的电极更换完成就可以继续生产，在很短的时间就能恢复到正常生产状态。不会因为电极折断缺项而导致电炉事故的放大。

本发明还可在六根电极的基础上再增加一组电极，形成九根电极，其效果是也有效地扩大了电炉熔池的面积，降低单根电极顶端的电流强度，减小单根电极因电流强度过高而产生的电极发热氧化、电极炸裂掉皮等增加的电极消耗；同样增加了炉底电极电流分布和熔体温度的均匀性，使整个炉底负荷更加均匀，减少炉内死角和炉壁挂料，更好利用炉内反应空间，电炉坩埚熔池稳定，从而达到电炉生产的稳定控制。当然，由于设置九根电极的炉内布局比较复杂，会影响到一些制造成本和安装难度。因此，增加一组电极为六根是本发明的最佳选择。

综上所述，进行金属硅电炉装置的改造，可提高产能、增加产量，降低能耗，有效减少电炉事故。从而实现降低生产成本，增加工厂效益。且本发明，投资小，改造所需要的工期短，可明显提高企业的经济效益、社会效益和环境效益。

附图说明

图1为本发明六根电极一种结构设置示意图；

图2为本发明六根电极另一种结构设置示意图；

图3为九根电极一种结构设置示意图；

图4为九根电极另一种结构设置示意图。

具体实施方式

见图1，本发明第一组电极a、b、c三项间距相等成为一个正三角形布局，及形成外三角a、b、c三项分别与电炉内壁的距离相等；

新增加的第二组电极a1、b1、c1三项组成第二组，保持a1、b1、c1三项间距相等成为一个正三角形布局，形成内三角，电极a1、b1、c1三项分别与电炉内壁的距离相等；电极a、b、c构成的正三角形与电极a1、b1、c1构成的正三角形。这样形成的三项内外两组电极布局，使电极在电炉内部的分布更加均匀，在生产过程中，当电炉体转动时，可有效破除电炉内部炉料结拱现象，同时可控制电炉内壁挂料厚度，保证电炉内部有效空间。

见图2，本发明固定型电炉电极排布结构(如图2)，保持第一组a、b、c三项间距相等形成一个正三角形布局，a、b、c三项分别与电炉内壁的距离相等；a1、b1、c1三项组成第二组，保持a1、b1、c1三项间距相等形成一个正三角形布局，a、b、c、a1、b1、c1六根电极分别与电炉内壁的距离相等并彼此间隔。这样形成的三项两组电极布局，总体上构成一个正六边形布局。使电极在电炉内部的分布更加均匀，在生产过程中，可控制电炉内壁挂料厚度，保证电炉内部有效空间。

见图3、图4，本发明根据电炉功率的要求下，还可在六根电极的基础上增加为九根电极的布局。具体短网接线方式，可根据需要配接。