三相多根擠壓石墨電極工業矽電爐送電冶煉方法及系統與流程
2023-05-11 05:07:27
本發明涉及一種石墨電極應用大容量工業矽埋弧爐冶煉方法，特別是涉及一種三相多根擠壓石墨電極工業矽電爐送電冶煉方法及系統。
背景技術：
：：目前，國內外工業矽電爐生產多採用三相三根電極生產。過去由於擠壓優質大規格φ600～φ800mm石墨電極因工藝技術複雜造成價格昂貴，而低檔和振動石墨電極無法適應高效率、大容量工業矽上生產，只有採用低端大直徑炭素電極φ1020～φ1400mm應用在高效率、大容量12500KVA～33000KVA工業矽電爐上。現在國內採用30MN以上大型擠壓機、大型LWG串接石墨化和機加工系統生產得高品質φ600～φ800mm石墨電極技術已不受限制，且價格適中。該種電極相對於其它電極所具有結構均勻、導電性好、高密高強、承受電流密度高、低灰分等性能優點。若能採用三相六根或三相多根擠壓φ600～φ800mm高品質擠壓石墨電極在大型工業矽爐上應用，不但會徹底杜絕因產品質量產生的折斷、開裂、掉塊、氧化等安全責任事故，也能滿足工業矽冶煉向大容量、高效低能耗、節能減排方向發展。技術實現要素：：本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種設計合理、通電截面增大、極大節約電能和電極消耗、導電性能好且安全性高的三相多根擠壓石墨電極工業矽電爐送電冶煉方法及系統。本發明的技術方案是：一種三相多根擠壓石墨電極工業矽電爐送電冶煉方法，包括以下步驟：a、將變壓器二次側三相接線端的每一相分為至少兩根相互並聯的電極接線端，每一所述電極接線端分別與一柱高品質擠壓石墨電極連接；或者，將變壓器二次側三相接線端相同極性的分為至少兩組，每一組分別與一柱高品質擠壓石墨電極連接；b、根據工業矽電爐的容量選擇所述高品質擠壓石墨電極的直徑和數量，將所有的所述高品質擠壓石墨電極從工業矽電爐的爐蓋頂部穿進爐內，並且，相鄰的所述高品質擠壓石墨電極不同相，三根不同相的所述高品質擠壓石墨電極採用等邊三角形均勻分布設置；c、三相多根所述高品質擠壓石墨電極在爐內合理布局輸電做功，通電截面增大，大容量生產容易使冶煉爐內的高溫熔化區和還原反應生產矽液的區域得到擴大，多根電極下熔煉坩堝，覆蓋區相互交叉重疊貫通，沉渣易於隨矽水排出，不易造成長爐底現象和避免燒乾電爐，能極大節約電能和電極消耗。所述高品質擠壓石墨電極採用整套大規格超高功率石墨電極製造工藝系統加工而成，其關鍵工藝點是精選原料、壓型工藝和石墨化工藝，所述壓型工藝採用四段式乾料加熱、混捏、涼料、均溫工藝系統再進入到30MN以上擠壓機工序進行擠壓生產；所述石墨化工藝採用送電電流密度≥30A/cm2的大型LWG串接石墨化生產方法。所述高品質擠壓石墨電極GHP-Ⅰ的產品技術指標為：電阻率7～9µΩ·m，體積密度1.62～1.70g/cm3，抗折強度6～9MPa，彈性模量6～10GPa，熱膨脹係數CTE（0～600℃）1.5～2.4×10-6/℃，灰分≤0.3%，允許電流密度＜12A/cm2；或者，所述高品質擠壓石墨電極GHP-Ⅱ的產品技術指標為：電阻率5～7µΩ·m，體積密度1.70～1.77g/cm3，抗折強度9～14MPa，彈性模量8～14GPa，熱膨脹係數CTE（0～600℃）1.2～2.0×10-6/℃，灰分≤0.15%，允許電流密度＜20A/cm2；所述工業矽電爐容量為40000～60000KVA時，所述高品質擠壓石墨電極的直徑為Φ600～φ800mm且數量為9根；所述工業矽電爐容量為30000～40000KVA時，所述高品質擠壓石墨電極的直徑為Φ700～φ800mm且數量為6根；所述工業矽電爐容量為15000～30000KVA時，所述高品質擠壓石墨電極的直徑為Φ600～φ700mm且數量為6根。所述變壓器二次側三相接線端的每一相分為兩根、三根、四根或五根相互並聯的電極接線端，所述工業矽電爐的爐內形狀是圓形、四邊形或邊數大於四的多邊形。三相六根石墨電極分別位於兩個大小不同的正三角形的頂點上，並且，小的正三角形的頂點位於大的正三角形的三邊中點上，或者，三相六根石墨電極沿圓周均布且間位於兩個正三角形的頂點上；三相九根石墨電極沿圓周均布且間位於三個正三角形的頂點上，或者，三相九根石墨電極採用兩個相互交接的等圓設置，其中一個圓上均布有六個石墨電極；三相十二根石墨電極採用三個相互交接的等圓設置，每一個圓上均布有六個石墨電極。一種三相多根擠壓石墨電極工業矽電爐送電冶煉系統，包括工業矽電爐，所述工業矽電爐上設置有爐蓋，變壓器二次側三相接線端的每一相分為至少兩根相互並聯的電極接線端，每一所述電極接線端分別與一柱高品質擠壓石墨電極連接；或者，將變壓器二次側三相接線端相同極性的分為至少兩組，每一組分別與一柱高品質擠壓石墨電極連接；根據工業矽電爐的容量選擇所述高品質擠壓石墨電極的直徑和數量，所有的所述高品質擠壓石墨電極從工業矽電爐的爐蓋頂部穿進爐內，並且，相鄰的所述高品質擠壓石墨電極不同相，三根不同相的所述高品質擠壓石墨電極採用等邊三角形均勻分布設置；三相多根所述高品質擠壓石墨電極在爐內合理布局輸電做功，通電截面增大，大容量生產容易使冶煉爐內的高溫熔化區和還原反應生產矽液的區域得到擴大，多根電極下熔煉坩堝，覆蓋區相互交叉重疊貫通，沉渣易於隨矽水排出，不易造成長爐底現象和避免燒乾電爐，能極大節約電能和電極消耗。本發明的有益效果是：1、本發明由於採用多根高品質擠壓石墨電極的電爐送電結構，通電截面增大，大容量生產容易使冶煉爐內的高溫熔化區和還原反應生產矽液的區域得到擴大，多根電極下熔煉坩堝，覆蓋區相互交叉重疊貫通，沉渣易於隨矽水排出，不易造成長爐底現象和避免燒乾電爐，能極大節約電能和電極消耗，並保護電爐在較長時間內穩定、高產、低耗，大幅度提高經濟效益。2、本發明因採用高品質擠壓石墨電極，其優良性能優點可避免產品質量責任事故，進行安全生產，且能按客戶要求精選超低灰分原料製造石墨電極來冶煉元素級高品位工業矽。3、本發明高品質擠壓石墨電極採用整套大規格超高功率石墨電極製造工藝系統加工而成，其關鍵工藝點：精選原料、壓型工藝和石墨化工藝。壓型工藝採用四段式乾料加熱、混捏、涼料、均溫工藝系統再進入到30MN以上擠壓機工序進行擠壓生產；石墨化工藝採用送電電流密度≥30A/cm2的大型LWG串接石墨化生產方法，因而高品質擠壓石墨電極相對於其它電極所具有結構均勻、導電性好、高密高強、承受電流密度高、低灰分等性能優點。4、本發明根據工業矽電爐容量來選擇高品質擠壓石墨電極的直徑和數量，既能充分利用高品質擠壓石墨電極的功效，又能節約能耗。5、本發明採用三相六根或三相多根擠壓φ600～φ800mm高品質擠壓石墨電極在大型工業矽電爐上應用，不但會徹底杜絕因產品質量產生的折斷、開裂、掉塊、氧化等安全責任事故，也能滿足工業矽冶煉向大容量、高效低能耗、節能減排方向發展，其適用範圍廣，易於推廣實施，經濟效益明顯。附圖說明：圖1為本發明三相六根擠壓大規格石墨電極平面布置結構圖之一；圖2為本發明三相六根擠壓大規格石墨電極平面布置結構圖之二；圖3為本發明三相九根擠壓大規格石墨電極平面布置結構圖之一；圖4為本發明三相九根擠壓大規格石墨電極平面布置結構圖之二；圖5為本發明三相十二根擠壓大規格石墨電極平面布置結構圖。具體實施方式：實施例：參見圖1—圖5，圖中，A、B，C代表變壓器的三相，A1-A4代表A相的不同石墨電極，B1-B4代表B相的不同石墨電極，C1-C4代表C相的不同石墨電極。三相多根擠壓石墨電極工業矽電爐送電冶煉方法機系統，其技術方案是：a、將變壓器二次側三相接線端的每一相分為至少兩根相互並聯的電極接線端，每一電極接線端分別與一個高品質擠壓石墨電極（簡稱石墨電極）連接；或者，將變壓器二次側三相接線端相同極性的分為至少兩組，每一組分別與一柱高品質擠壓石墨電極連接；b、將所有的高品質擠壓石墨電極從工業矽電爐的爐蓋頂部穿進爐內，並且，相鄰的高品質擠壓石墨電極不同相，三根不同相的高品質擠壓石墨電極採用等邊三角形均勻分布設置；c、三相多根所述高品質擠壓石墨電極在爐內合理布局輸電做功，通電截面增大，大容量生產容易使冶煉爐內的高溫熔化區和還原反應生產矽液的區域得到擴大，多根電極下熔煉坩堝，覆蓋區相互交叉重疊貫通，沉渣易於隨矽水排出，不易造成長爐底現象和避免燒乾電爐，能極大節約電能和電極消耗。高品質擠壓石墨電極採用整套大規格超高功率石墨電極製造工藝系統加工而成，其關鍵工藝點是精選原料、壓型工藝和石墨化工藝，壓型工藝採用四段式乾料加熱、混捏、涼料、均溫工藝系統再進入到30MN以上擠壓機工序進行擠壓生產；所述石墨化工藝採用送電電流密度≥30A/cm2的大型LWG串接石墨化生產方法。變壓器二次側三相接線端的每一相分為兩根、三根、四根或五根相互並聯的電極接線端，工業矽電爐的爐內形狀是圓形、四邊形或邊數大於四的多邊形。三相六根石墨電極分別位於兩個大小不同的正三角形的頂點上，並且，小的正三角形的頂點位於大的正三角形的三邊中點上，或者，三相六根石墨電極沿圓周均布且間位於兩個正三角形的頂點上；三相九根石墨電極沿圓周均布且間位於三個正三角形的頂點上，或者，三相九根石墨電極採用兩個相互交接的等圓設置，其中一個圓上均布有六個石墨電極；三相十二根石墨電極採用三個相互交接的等圓設置，每一個圓上均布有六個石墨電極。本發明三相多根高品質擠壓石墨電極在爐內均勻合理布局輸電做功，通電截面增大，大容量生產容易使冶煉爐內的高溫熔化區和還原反應生產矽液的區域得到擴大，多根電極下熔煉坩堝，覆蓋區相互交叉重疊貫通，沉渣易於隨矽水排出，不易造成長爐底現象和避免燒乾電爐，能極大節約電能和電極消耗，並保護工業矽電爐在較長時間內穩定、高產、低耗，大幅度提高經濟效益。工業矽電爐採用不同電極供電方式單耗、電耗比較表如表1所示：表1項目單耗（Kg/噸工業矽）電耗（度電/噸工業矽）炭電極100左右12000左右本發明石墨電極50左右10000以下工業矽電爐容量與本發明石墨電極直徑及數量的對應關係如表2所示：表2工業矽礦熱爐（KVA）40000～6000015000～3000030000～40000炭電極直徑規格（mm）---Φ1100～φ1305/3根Φ1305～φ1500/3根本發明石墨電極Φ600～φ800/9根Φ600～φ700/6根Φ700～φ800/6根本發明高品質擠壓石墨電極（GHP）的產品技術指標如表3所示：表3對原有企業，供電用變壓器不變時，可採用爐用變壓器二次側三相接線端一相分兩根、三根或四根並聯接線端，聯接爐內三相6根、9根或12根石墨電極呈等邊三角形導電迴路平面布局，使三相多根石墨電極在爐內均勻合理布局輸電做功。對新建工業矽電爐，新上供電用變壓器也可設計為二次接線端相同極性的分為兩組、三組或四組，聯接爐內三相6根、9根或12根石墨電極呈等邊三角形導電迴路平面布局，使三相多根石墨電極在爐內均勻合理布局輸電做功。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。當前第1頁1 2 3