硅铁冶炼的原料及基本原理.doc

硅铁冶炼的原料及基本原理硅铁冶炼的原料及基本原理2010-02-25 09：57硅铁冶炼的原料冶炼硅铁的主要原料是硅石、碳质还原剂和钢屑。硅石是由石英颗粒被粘合剂粘合而成的岩石，粘合剂成分也是sio2。冶炼硅铁时，除sio2外，其余氧化物均为成渣物质，炉内渣量多则炉况差，因此，要求用于冶炼硅铁的硅石sio2含量要大于97%，而且越高越好。硅石中的杂质有al2o3、mgo、cao、p2o5和fe2o3。除fe2o3外，其余均为有害杂质。硅石中磷在冶炼过程中约有80%被还原进入合金，所以硅石中p2o5的含量应小于0.02%；al2o3、mgo、cao都是成渣物质，而且还原的铝、钙会污染合金，所以硅石中al2o3的含量不得大于1%，mgo、cao的含量之和也不得大于1%。抗爆性差的硅石在升温过程中炸裂成小块，从而影响炉料的透气性。因此，抗爆性差的硅石不能用于硅铁冶炼。矿石的粒度是冶炼的一个重要工艺参数，从反应速度、反应接触面积、反应均匀方面来看，粒度要小，但从co气体顺利排出、透气性方面考虑，粒度不能过小。因此，入炉硅石的粒度要合适，一般来说，大电炉硅石入炉粒度为30100mm，小电炉为2560mm。冶炼硅铁大多使用冶金焦作为还原剂。近年来为增大电炉的电阻率，增加化学活性，也有搭配或使用气煤焦、硅石焦、低灰分烟煤、蓝碳、半焦、低温焦、木片或木块的。在碳质还原剂化学成分中，主要考虑固定碳、灰分、挥发分和水分。固定碳高，所需还原剂总量减少，从而灰分带入的杂质少，渣量相应减少，电能消耗降低，合金中杂质含量降低。水分小而稳定，便于掌握配碳比，稳定炉况。碳质还原剂的电阻率要大，气孔率要高。碳热法冶炼要求炉料电阻率大，而炉料电阻率主要取决于碳质还原剂。碳质还原剂电阻率大，电极插得越深，炉口热损失减小，炉内高温反应区大，使得炉况顺利，取得良好的技术经济指标。气孔率高，电阻率大，表面积大，吸附气体的能力强，化学活性好，气固反应加速。碳质还原剂要具有一定的机械强度，否则破碎损失大，产品成本增加，而且入炉后如继续碎裂，会影响料面透气性。钢屑是硅铁成分的调节剂。冶炼硅铁采用碳素钢屑，不准使用有色金属屑、合金钢屑和生铁屑。钢屑不应夹带外来杂质，锈蚀严重和沾有油污的钢屑不能入炉。钢屑含铁量应大于95%，弯曲长度不超过100mm。除钢屑外，硅铁冶炼也可以选用碳素钢的铁鳞(轧钢铁皮)和铁精矿球团等。硅铁冶炼基本方法及原理硅铁是在敞口式或半封闭式(即矮烟罩)的还原炉内采用连续作业法进行冶炼的。在整个冶炼过程中，电极深而稳定地插入炉料中，均匀的炉料，随料面均匀下沉而小批地加入炉内。炉内料面始终保持一定的高度，并呈平椎体形状，炉内铁水积存到一定程度时，打开炉眼放出。用碳作还原剂还原二氧化硅时，有中间产物碳化硅和一氧化硅生成，而且碳化硅和一氧化硅的生产和分解在二氧化硅的整个还原过程中起着重要的作用。在有铁存在时，还原出来的硅与铁反应生成fesi，碳化硅也被铁破坏生成fesi。同时铁的存在可以促使硅沉入熔池，使之离开反应区，从而改善二氧化硅的还原条件。冶炼硅铁时，二氧化硅的还原反应可用下式表示：sio2+2c+nfe=fensi+2co生成硅化铁因含铁量不同，反应放出的热量也不同，因而不同含硅量的硅铁，其开始还原温度也不同。熔炼的硅含硅量越低，二氧化硅被还原的理论开始反应温度也就越低。炉料根据配比按焦炭、硅石、钢屑的次序进行配料，一般取200kg或300kg硅石一批料。每次只允许称量一批料，而且称量要准确。炉料配好后送人炉顶料仓或操作平台上。硅铁冶炼的顺利进行，不仅取决于正确的配料，而且更重要的是取决于均匀的加料，合适的料面状态。为了保持炉内良好的透气性，需要进行扎眼和捣炉。硅铁是一种难冶炼的铁合金品种，精心操作固然重要，但正确的判断炉况和及时处理炉况也是必不可少的。硅铁冶炼炉正常的标志是：电炉负荷稳定，电极深而稳定地插入炉料中(小电炉时深度为8001000mm，大电炉为10001400mm)；电极焙烧正常，下放量也正常；炉口火焰呈黄色，均匀活跃，火焰区宽大；炉料松软，料面高度适中，炉料下沉均匀；炉口温度低；出铁口易开易堵，出铁顺利，铁水流头大，能排出少量液态炉渣；合金成分稳定，产量高。随着冶炼过程的不断进行，炉内存积的铁水越来越多，到一定时候，就应打开铁口，将铁水放出。出铁时间不宜过长，通常为15分钟左右。出铁次数应根据炉子的容量、冶炼牌号来确定。一般地，1000030000kv.a电炉冶炼75硅铁时，8小时出34次炉，冶炼45硅铁时出56次炉。1800kv.a电炉冶炼75硅铁时，8小时出23次炉，冶炼45硅铁时出34次炉。炉眼打开后，根据铁水流出和负荷情况，逐步下插电极。出铁口相电极在出铁前期应尽量保持不动，后期可逐步下插。出铁时，铁水流头过大时，用带耙头圆钢挡一挡；过小，用圆钢捅炉眼。为防止铁水表层凝固，要加入焦炭粉保温。在出铁过程中应力求多排渣，在出铁后期应用圆钢拉渣。炉内积渣多时，可往炉内一次性加入200300kg或每批料加入510kg粒度合适的石灰，以降低炉渣熔点，增加其流动性，促使炉渣排出。但这种方法不宜常用。减少炉渣的主要手段，应该是严格控制炉料杂质的带入。堵眼前，先把出铁口烧圆，保持出铁口形状为内小外大，清除炉眼处的渣子。堵眼用的材料是掺有一定量焦炭粉或电极糊的锥形粘土泥球。出铁口使用23个周时，就应用电极糊封眼。同时注意修补流槽。铁水在铁水包内镇静短时间后，加入一根石墨棒挡渣，然后浇入锭模。浇铸用的锭模应清洁干净。铁锭取出后，应用水冷却，并在热的状态往锭模上浇石灰乳，在铁水流头冲击处，应平铺一块铁垫。浇铸时应控制适当的浇铸温度和浇铸速度。浇铸速度以不造成铁水喷溅为原则。浇铸中的夹渣应在铁水凝固前清除。取样在浇铸的前期、中期和后期进行。为防止合金成分产生严重的偏析，应减少铁锭的厚度，降低铁水浇铸温度，较快铁锭的冷却速度。75%硅铁锭厚度应小于100mm，45硅铁锭厚度小于150mm。生产