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工业硅炉炉眼损坏探因

2025-03-03

工业硅炉炉眼损坏探因

工业硅炉出硅炉眼，作为矿热炉炉体炉缸的关键构成，由碳砖精心砌筑而成，担当着高温硅熔体顺利排出炉外的重任。一台矿热炉通常配备五个出硅炉眼，而碳砖因其独特的性能，在矿热炉炉衬中得到了广泛应用。近年来，随着铁合金生产工艺技术的飞速发展，工业硅矿热炉炉衬的整体使用寿命已显著提升，普遍可达5至8年。然而，出硅口的炉眼却常常成为炉衬使用寿命中的短板，往往在投入使用仅5~7天后便出现损坏。这一现象的背后，是炉眼碳砖在持续的高温炉气、熔融硅水和高温炉渣的侵蚀以及机械冲刷下逐渐变形，形成椭圆形炉眼，导致炉眼空洞扩大，堵眼变得异常困难，甚至引发跑眼和喷火等问题。

那么，造成炉眼损坏的主要原因究竟是什么呢？

1. 氧化侵蚀

首要原因在于氧化侵蚀。工业硅矿热炉炉眼普遍采用碳质材料——碳砖，这种材料以其高熔点、出色的抗热震性能和高温强度而备受青睐。然而，碳砖也有一个显著的缺点，那就是易于氧化。在400℃以上的高温环境中，流通的空气流便能迅速氧化碳砖；而当温度升至600℃以上时，CO2和水蒸气更是会对碳质材料产生强烈的氧化作用。由于出硅口的碳砖经常暴露在富含氧气的流通空气中，因此氧化速度较快。其中，氧气对碳的氧化速度尤为迅猛，是CO2的2.5~3倍。在使用氧气吹开或烧穿器烧开出硅炉眼的过程中，这种氧化反应会愈发剧烈。此外，炉眼维修时的喷淋水操作和堵眼泥球中较重的水分，也会进一步加剧水蒸气对炉眼的侵蚀。

2. 机械冲刷侵蚀

另一大原因在于机械冲刷侵蚀。在出硅过程中，高温硅熔体会不断冲刷炉眼碳砖，导致炉眼逐渐扩大。特别是在炉渣粘度高、流动性差、排渣不畅或炉眼难以开启的情况下，人工使用拉渣杆带渣或用氧管等工具进行开眼操作时，会对炉眼碳砖造成强烈的机械冲刷。同时，出硅时和堵眼后的急剧温度变化（急冷急热）也会对炉眼碳砖造成严重的损坏，导致其剥离脱落。

除此之外，工业硅炉矿热炉中不合理的电流分布也是导致炉眼碳砖损毁的重要原因之一。当电极至炉眼碳砖的电压梯度大于电极之间的电压梯度时，电流便会改道流向炉眼碳砖，从而提高该部位的温度。这种温度升高会加速炉渣对炉眼碳砖的化学侵蚀和机械冲刷，进一步缩短炉眼的使用寿命。

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