铁合金冶炼所需的矿热炉参数、结构型式设计，应依托于相应的产品冶炼特性。
考虑我国镍铁生产的特殊性，对不同生产厂家，以电碳法冶炼镍铁、锰硅合金、高碳铬铁所使用的矿热炉参数进行整理，对镍铁矿热炉设计时的二次电压、电极直径、极心圆直径、炉膛直径、炉膛深度等参数及炉体结构设计、砌炉材质选择等影响因素及实际使用情况作相应对比分析。
下表为不同厂家冶炼不同产品时使用的矿热电炉参数表。
表1冶炼镍铁矿热炉参数
注：①上述厂家所用电炉均为三电极圆型电炉;②上海A厂锰铁电炉设计按渣口、铁口分流结构方式制作，渣口、铁口落差为mm，后改为单一铁口，出渣出铁;③上海A厂33MVA高碳铬铁矿热炉为设计参数。
根据表1数据、其他厂家矿热炉设计的相关资料以及实际冶炼操作中电炉的使用情况对镍铁矿热炉设计中各参数选择作如下分析。
1二次电压
矿热炉属埋弧电炉，电极在料层内部同时存在电弧导电和电阻导电两种方式其电流走向为：
电极→电弧→渣、铁熔体→电弧→电极
电极→固熔态炉料→电极
根据铁合金矿热电炉的一般冶炼特性，电弧导电电流约占全部电流的70~75%，电阻电流占全部电流的25~30%，电阻电流比例的大小与使用二次电压成正比与料层电阻成反比。
铁合金冶炼矿热电炉二次电压选择的经验公式为：
Ku-电压系数，与冶炼品种不同有关。
其中，锰硅合金为6.2~6.6;高碳铬铁为7.0~7.3;镍铁为11~14。
镍铁值为根据现有矿热电炉数据推算而得。
P为电炉功率，KVA。
可以看出，二次电压参数高低的选择与电炉功率大小、炉料、炉渣、金属特性有关，并有如下规律：
(1)无论冶炼何种铁合金产品在同种工艺操作情况下矿热炉功率越高选用的二次电压越高。
(2)使用同等功率电炉冶炼不同产品时，料层导电能力越高使用的二次电压相应越低并会表现出相应偏低的功率因数。料层的导电能力通常与炉料化学物理特性、还原用焦炭性能及配入量有关。
图1冶炼不同产品电炉功率与二次电压关系曲线
图1是根据收集到的不同产品，使用不同功率矿热电炉和相应常用二次电压数据绘制而成的相关曲线，针对镍铁矿热电炉设计时二次电压的选择作如下分析。
表1和图1的锰硅合金、高碳铬铁是铁合金生产中较为普遍的矿热炉冶炼产品，与镍铁同属有渣法产品冶炼在实际生产过程中其单位入炉矿焦炭配用量比镍铁冶炼多。因而，在使用同等功率矿热炉。
冶炼时，选用的二次电压比镍铁冶炼低，从表格数据可以看出：尽管这些产品冶炼过程在使用矿种品位高低、焦炭性能、配入量等因素会有所波动，但在同一功率矿热炉中使用的二次电压变化范围不会太大，级别设定也不会太多。
冶炼生铁用的矿热炉数据不全，表1中只引入个别数据，目的在于国内已有多家利用高铁镍矿或含铬镍矿冶炼低Ni镍铁和低Ni镍铬合金，如何利用镍矿中的Fe和Cr,也是国内镍铁冶炼的一种趋向。冶炼上述产品的矿热电炉参数，介于锰铁、铬铁与镍铁冶炼矿热炉之间。
在镍铁冶炼中，尽管使用镍矿含Ni量仅在1%~3%,但从表1数据可以看出：受镍矿含Fe量的大幅波动及对镍铁冶炼过程含Ni量高低控制较大范围变化的影响，加之对镍矿预处理方法的不同，冶炼操作、冶炼过程焦炭的配入量产生较大的差值，故在矿热炉参数选择时，首先对二次电压的选择会有较大的不同。具体表现在：
(1)以同等功率矿热炉与铁合金其他产品的冶炼相比，冶炼镍铁使用的二次电压较高，接近锰硅合金、高碳铬铁冶炼常用二次电压的二倍左右，不经补偿的功率因数一般高达0.92~0.96。
(2)使用同一含MgO较高(MgO18%)的镍矿，在相同功率矿热炉采用不同操作冶炼含Ni相近的镍铁时，使用二次电压的高低不同，从高到低的操作顺序是:热矿入炉，薄料面、厚渣层操作;热矿入炉，厚料层、厚渣层操作;热烧结矿入炉，厚料层、薄渣层操作;冷烧结矿入炉，厚料层、薄渣层操作。对于上述操作顺序常用二次电压的参照值如下：~V→~V→~V→~V。不同厂家使用焦炭性能不同，使用二次电压会产生一定的波动。但不同操作造成常用二次电压的差别不能低估。
(3)以同一操作方式，使用同一镍矿冶炼Ni含量越高的镍铁，常用二次电压一般越高。
以同一操作方式,使用含Ni相近，含Fe量不同的镍矿，生产含Ni不同的镍铁时，含Ni越低，使用二次电压应越低。以含Nil%~2%,Fe37%,生产含Ni约3%的镍铁时，其常用二次电压已接近电炉生铁冶炼所需的二次电压。
(2)以同等功率矿热电炉冶炼镍铁与其他产品相比,冶炼镍铁的变压器二次电压设计范围较宽，电压级数较多，这与最低二次电压的选择和常用二次电压的波动范围大有关。
最低二次电压的选择与电极焙烧方式有关。投产时，采用焦炭焙烧电极，设计时可选用较高的二次电压。采用电焙烧电极，一般会选用较低的二次电压。
一些电炉参数设计时，选用的二次电压最高值,是否需要远超正常使用二次电压范围，可进一步讨论分析。
二次电压选择合适与否，关系到电极直径的合理选择和电炉功率的合理使用。
2电极直径
国内镍铁矿热炉设计选用的电极有炭素电极和自焙电极两种。选用炭素电极多在于国内镰铁发展初期。目前较大矿热炉设计均采用自焙电极。
铁合金矿热炉参数设计时，电极直径可按如下公式推算：
电流密度应为矿热炉实际使用功率推算而得。在锰硅合金、高碳铬铁冶炼所用的矿热炉设计中视所有炉型电极糊质量情况，电极电流密度一般设在5.5-7A/cm2。
表1所示的各厂家所用矿热炉电流密度是按所使用矿热炉功率和常用二次电压推算而得。作为不同品种矿热炉参数的对比可以看出:锰硅合金、高碳铬铁所使用的矿热炉，不论其功率变化大小,其电极电流密度基本稳定在5~5.5A/cm2范围(上海A厂24MVA锰硅电炉，最初按渣口、铁口分流结构型式设计)。而用于镍铁冶炼的矿热炉，按其电炉功率推算的电流密度，不管其电炉功率大小，电极电流密度从5.19-1.93A/cm2大幅波动，而且远低于冶炼锰硅合金、高碳铬铁矿热炉的电流密度。
国内初期以锰硅、高碳铬铁矿热炉稍加改造转炼镍铁时，以普通电极糊和使用铜瓦结构电极冶炼镍铁时，电极很难正常使用(后改为空心电极，情况有所好转)。即使选用挥发分为8.5%的镍铁电极糊,在内蒙等寒冷地区，电极也容易发生软断事故。
浙江A厂是年由各方面专家组成对阿尔巴尼亚镍矿进行镍铁炼钢工业性试生产的厂家。以回转窑对镍矿预还原烧结，冷矿入炉,采用选择性还原，多次放渣、一次出铁的操作方法。限于当时的特定条件，按二次电压-V推算的电极电流密度为4.86-5.19A/cm2o但在实际操作中，电极过烧硬断事故多。
镍铁冶炼金属量少，为尽量使炉内镍铁金属不被过热和减轻电弧高温对炉底侵蚀，一般希望有较大的电极直径和极心圆直径。同时冶炼操作要求有较高的二次电压，故造成电极有较低的电流密度。
镍铁冶炼在使用较低的电流密度情况下，能确保电极正常运行，与下述因素有关。
(1)使用组合把持器，确保电极在一般情况下不发生软断事故。
(2)使用挥发分较低、质量较好的镍铁专用电极糊，加快电极烧结。
(3)大多数镍铁都釆用矿热炉冶炼。入炉矿温度越高料面温度越高，越有利于电极烧结，表3中国外D厂电极电流密度为1.93A/cm2时，也能确保电极正常烧结使用。
在镍铁实际冶炼中，料面温度对电极焙烧有如下认识。表3中江苏C厂33MVA镍铁矿热电炉，电极直径为mm,推算电流密度为3.27A/cm2，当使用冷烧结矿入炉时，电极底环至料面的工作段铁壳呈暗灰色，当使用温度约℃烧结矿入炉时料面附近电极壳呈暗红色。筋板接口会有少量开裂。当料面温度超过℃时，料面上部电极开始发红，料面上方的电极壳会出现熔化，可见料面温度对电极烧结的影响。
笔者认为:镍铁矿热电炉设计时,对电极直径参数的选择,不应强调以电极电流密度作为推算依据,更应
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