硅铁生产100问

1、硅铁生产100问【一】    一、硅铁及其性质和用途1、什么是硅铁，它有哪些特性，其用途如何？硅铁是应用广泛的一个铁合金品种。它是硅和铁按一定比例组成的硅铁合金，是炼钢不可缺少的材料。硅铁是炼钢的脱氧剂，是炼硅钢的合金剂，冶炼弹簧钢、耐热钢时，也要加入一定数量的硅铁做合金剂。生产实践证明，钢中有了氧会显著地恶化钢的性质，降低钢的机械性能。因此，炼钢过程中必须要脱氧。氧在钢中以氧化亚铁FeO状态存在。硅是与氧结合能力很强的元素。炼钢过程中加入硅铁后，即发生如下脱氧反应：2FeO+Si=2Fe+SiO2式中二氧化硅SiO2是脱氧后的产物，它比钢水轻，浮钢液面进入渣中，

2、从而脱掉钢中氧提高了钢的质量。硅与氧结合力很强，故冶炼某些品种的铁合金时，也有用硅铁作还原剂，例如钨铁、铝铁等。以炼钨铁为例，钨矿中的三氧化钨与硅铁中的硅的反应如下：2WO3+3Si=2W+3SiO2硅还有导电性能低，导热性差和导磁性较强的重要物理性能。因此炼硅钢含硅约24时硅铁可作合金剂。硅钢片是电力工业材料之一，用它作变压器和电动机的铁芯，可使磁滞损失大为降低，能满足变压器和电动机的运转技术要求。如用普通碳素钢片代硅钢片作铁芯，则变压器和电动机的发热量增大36倍。这使设备功率因数降低，也会造成设备运转过热现象，使其不能正常运转。以上是硅铁的主要用途。此外，某些生铁铸件经加入少量硅铁后，可以

3、改善其机械性能；当浇注钢水时，往保温帽中加入硅铁粉，可以起到发热剂作用。这些不是硅铁的主要用途，在此不详述了。从以上可看出，为了保证钢的质量，首先必须保证硅铁的质量，即应稳定成分，减少杂质。当硅铁成分过大，或者夹渣和杂质含量过多时，会降低钢的质量，尤其是炼合金钢的硅铁，其质量应更加好些。根据冶金工业部颁发的硅铁标准YB 5865，对硅铁的要求是： YB 5865 本标准适用于炼钢作脱氧剂或合金加入剂用的硅铁。 技术条件硅铁按硅和杂质含量的不同，分下列三个牌号，如表1.2、硅铁生产方法的特点是什么？冶炼硅铁一般采用矿热炉，用连续操作法进行生产。 所谓连续操作法，就是

4、随着炉料经受高温后，不断反应和熔化，使料面相应地下降；同时不断地补加新炉料，炉膛中的炉料始终保持饱满状态。根据炉内熔炼积存的合金量定期地放出。在整个冶炼过程中，电极插入炉料内较深，不露电弧，故热量损失少，炉温高。由于硅铁冶炼的这些特点，整个冶炼过程不分阶段，这种方法叫连续操作法。此外，也有用高炉冶炼硅铁。但是，因其炉温低，产品含硅量约为1020，现在一般不采用高炉法冶炼硅铁。3、为什么有的硅铁会发生粉化现象?某些成分的硅铁，有时因存放期间遇水或空气湿度过大，同时其中铝、钙和磷杂质含量高，在相隔一定时间以后，就会产生粉化现象，并随之放出有臭味、有毒的磷化氢PH3和化氢ASH3气体，严重时甚至还可

5、能发生燃烧现象。硅铁中的铝、磷和钙含量不当，都会促成硅铁粉化如图一所示。当铝和磷含量同时增高到一定数值时，这种硅铁在湿度较大的空气中易产生粉化。有的资料指出，硅铁中含磷量小于0.04，含铝量小于3，不易产生粉化现象。有些单位曾经对硅铁的含硅量对硅铁粉化现象作过观察和研究。初步认为，硅铁中硅含量较低多是废品往往易粉化。究其原因，可能因硅铁中 FeSi、FeSi2   等硅和铁的化合物温度降低体积膨胀，造成硅铁粉化。含铝量的硅铁遇水后生成氢氧化铝并有气体产生，是硅铁粉化的主要原因。浇注后冷却速度对硅铁粉化也有影响。硅铁的冷却速度快、硅的偏析度较小，不易产生粉化；冷却速度慢、硅的

6、偏析度较大，则易产生粉化。同样道理，硅铁锭的厚度较厚，易产生粉化，较薄时不易产生粉化。图一为了防止产生硅铁粉化，应注意以下三点：1.硅铁锭的厚度不易过厚，以减少硅铁含硅量的偏析度。2.严格控制硅铁的含硅量，不要过低。控制硅铁的铝、磷和钙含量，为此要用较好的原料，尤其不能使用高灰分的焦炭，以减少铝、磷含量，为减少硅铁的钙含量，冶炼时应尽量减少加石灰。3硅铁应储存库内，严防淋雨。4.为什么硅铁中的含碳量很低?冶炼硅铁用焦炭作还原剂，使较易增碳的自焙电极，采用焦炭砖砌筑出铁口和流铁槽，有时用石墨粉涂锭模，使用炭质样勺取液体样等等。总之，冶炼硅铁从炉内反应直到出铁，浇注过程中，与碳接触的机会显然很多。

7、但是，硅铁的含碳量却低于0.1，一般为0.050.07，这是什么原因?碳在硅铁中与1187时的溶解度曲线如图2所示。图中表明，硅铁中硅含量越高，则其碳含量越低。据资料指出，硅铁中硅含量约大于30时，硅铁中的碳绝大部分是以碳化硅SiC状态存在。碳化硅在坩埚内易被二氧化硅或一氧化硅氧化而被还原。碳化硅在硅铁中，尤其温度低时，其溶解度很小，易析出而上浮。所以，留在硅铁中的碳化硅很低，故硅铁含碳量很低。5.为什么采用比重法测定硅铁中的含硅量？我们知道，体积相同的铝片和铁片，铝片要比铁片轻。这是什么道理？这就是通常所说的比重不同。从简单意义上说，比重就是一立方厘米体积的物质有多少克重量。经试验测定，铁的

8、比重是7.85克厘米3，铝的比重是2.7克厘米3所以，相同体积的铁片比铝片轻。据测定，硅的比重是2.4克厘米3，比铁的比重小。我们以知硅铁是硅和铁组成的合金。体积相同的两块硅铁，其中含硅量越多，即含铁量越少的就越轻；反之，含硅量越少，即含铁量越多就越重。由此可知，硅铁中含硅量越多，其比重越小；反之，含硅量越少，其比重越大。人们利用这个道理，绘成一条曲线如图三所示。这样，根据比重多少，就可知硅铁中的含硅量。从图三可知，45硅铁的比重为5.14，75硅铁的比重为3.10，90硅铁的比重为2.57等等。在硅铁生产中，就利用硅铁这个特性，快速分析硅铁的含碳量，这种测定含硅量的方法叫“比重法”。此法简单

9、、速度快，在生产中很有实际意义。由于硅铁中还含有铝和钙元素，他们的比重均与硅的比重不同，例如钙的比重为1.54铝的比重为2.7，往往影响测定硅含量的准确度。所以，一般根据原料条件和操作特点等原因，绘出修订曲线，用来提高测定硅含量的准确度。图2和图3 二、硅铁冶炼原理6、硅铁冶炼的基本原理和一氧化碳在冶炼反应中的作用是什么？为什么用硅石、焦炭和钢屑在矿热炉中经过高温加热后，能冶炼出硅铁？要想知道这个道理首先就要了解冶炼硅铁所用的各种原料，在各种高温条件下的变化规律。冶炼硅铁主要原料是硅石，硅石中含二氧化硅约98.二氧化硅很稳定，硅和氧之间的亲和力很强，不易分离。生产上为了把氧从二氧化硅

10、分离除去，采用在矿热炉内高温条件下，以焦炭中的碳夺取二氧化碳中的氧，而且温度越高，碳夺取氧的能力随之增强。这是因为在高温条件下，碳对氧的结合能力比硅对氧的结合力大。可见高温时有了碳，二氧化硅就不稳定了，这时二氧化硅中的氧和碳进行反应，生成气态的一氧化碳，通过料层从炉口逸出。二氧化硅中的氧被碳夺走后，剩下的硅与铁形成硅铁。其中有一定数量的硅与铁生成化合物，例如FeSi5,Fe2Si5,FeSia二氧化硅与碳作用其反应如下：SiO2+2C=Si+2CO上式是吸热反应，从反应式中可知，为了加速反应的进行，应把电极往炉料中插的深些，以提高炉温，扩大坩埚区，同时应增加料面的透气性，使一氧化碳气体尽快逸出

11、。如果取扎透气眼，捣炉等措施，均有利于二氧化碳与硅的反应加速进行，使硅铁较快地生成。由于冶炼硅铁中的矿热炉中有钢屑、有铁，使二氧化硅的还原反应较容易进行，这是因为被还原出来的硅与铁形成硅铁，于是改善了还原过程的条件，所以铁越多二氧化硅的还原反应越容易进行，生产也证明这点，冶炼含硅越低的硅铁，则其单位电耗越低。如冶炼每吨45硅铁的电耗，约为45004800度，每公斤硅耗电约为11度。冶炼每吨75硅铁的电耗约为82009000度，每公斤硅耗电约为12度。冶炼每吨硅的电耗约为1200013000度，每公斤硅耗电约13度。从化学反应上说一般认为，氧化物中的氧被其他物质夺去的反应，叫还原反应。夺取氧的物

12、质，叫还原剂，如焦炭等。依上述硅铁冶炼原理是还原过程。反应过程中，硅石内的二氧化硅绝大部分被碳还原之外，其他杂质和焦炭带入的灰分，如氧化钙CaO，五氧化二磷P2O5和三氧化二铝AI2O3等也被碳还原，其中五氧化二磷绝大部分被还原。各反应如下：CaO+C=Ca+COP2O5+5C=2P+5COAI2O3+3C=2AI+3CO各反应中生成的一氧化碳气体，从炉口逸出，其他生成物如钙、铝和磷等进入硅铁中，因此，要求原料中的杂质尽量少，以保证硅铁的质量。在冶炼过程中有少部分的二氧化硅，三氧化二铝和氧化钙等未被还原，而形成炉渣。炉渣成分约含 SiO23040;AI2O34560;CaO1020。此种炉渣熔

13、点约为16001700.渣量大时，消耗电量增加，同时过粘的炉渣，不易从炉内排除，引起炉况恶化。故要采用较好的原料，以减少渣量，降低单位电耗。正常情况下，渣量控制在不大于硅铁量的百分之五为宜。以上是硅铁冶炼基本原理，硅铁冶炼的基本反应如下:                   SiO2+2C=Si+2CO 实际炉内的化学反应比这复杂.实验证明氧化物的还原,是由高价氧化物逐步还原成低价氧化物.二氧化硅的还原,在高温情况下

14、,首先被还原成一氧化硅（SiO）,而后再被还原成硅（Si）,其顺序是SiO2 SiO Si冶炼硅铁,在17001800时，将发生如下反应：SiO2+C=SiO+CO也就是说二氧化碳硅首先被碳还原成一氧化碳，然后再被还原成硅，其反应式如下：SiO+C=Si+CO     被还原出来的硅，部分的将和二氧化硅作用，又产生一氧化硅，其反应式如下：SiO2+Si=2SiO    从上述的三个反应式中，可以看到一氧化硅对促进冶炼反应的进行是个重要环节。一氧化硅在高温情况下是以气体状态存在，低温时不稳定。因此，一氧化硅在炉内坩埚中是气体，少量的一氧

15、化硅从炉口逸出后，被空气氧化SiO+12O2= SiO2而成为二氧化硅，冷却后呈灰白色，部分凝结在电极，筒瓦等处。在约为1700以上高温时，大部分的一氧化硅挥发到焦炭的气孔中，广泛地和碳接触并作用，按第二个反应式，还原成硅，屈肘大部分硅与铁形成硅铁，少部分的硅在高温区与二氧化硅作用，按最后反应式又生成一氧化硅，然后又和碳进行反应，结果反应连续不断地进行。由此可知，一氧化硅不但是反应的中间产物，同时，它可促进反应加速进行。由于一氧化硅在高温下是气体，易挥发而损失掉，尤其当塌料或大刺火时，逸出或喷出白色气体多是一氧化硅。因此，要求及时处理塌料或大刺火的现象，否则，将造成一氧化硅的大量损失，减少产量

16、，增高单位耗电。7反应中碳化硅的产生和破坏的原因是什么？冶炼硅铁时在反应中的二氧化硅首先破坏被还原成一氧化硅。部分的一氧化硅气体在上升过程中与料层中焦炭接触并作用后，较易生成碳化硅。其反应如下：SiO+2C=SiC+CO冶炼过程中，焦炭加入量过多时，更易产生碳化硅。其反应式如下：SiO2+3C=SiC+2CO往往在修炉时于料层内部发现大量碳化硅冷却后呈褐色，稍有光泽并是针状结晶，说明产生碳化硅的反应是存在的，并且是中间产物。碳化硅SiC的熔点约为2500，不易熔化，电阻小，导电性强。因此，炉中积存过多碳化硅，使炉况恶化。虽然碳化硅易产生，但在冶炼中由于炉料中有钢屑，碳化硅较轻易被铁Fe破坏，其

17、反应式如下：SiC+Fe=FeSi+C冶炼45硅铁，因炉料中钢屑较多，碳化硅更易破坏，所以，碳化硅对炉况没有影响。碳化硅在高温时，还可被二氧化硅所破坏，其反应式如下：SiO2+2SiC=3 Si+2CO2SiO2+SiC=3SiC+CO较大容量硅铁电炉，因炉温高，碳化硅更易被破坏。碳化硅在高温时还可以被一氧化硅破坏，其反应式如下：SiO+SiC=2Si+CO较小容量的电炉中冶炼硅铁时，由于炉内温度较低，破坏碳化硅的反应，不易充分进行，因此，有时有较多的碳化硅存在炉内，因它的熔点高，导电性强，致使电极不能较深地插入炉内，造成炉况恶化。此种情况在较小容量的硅铁电炉是比较经常发现的，为了纠正这种不正

18、常现象，应将炉中碳化硅尽量掘出，或附加些钢屑破坏碳化硅，同时适当地减少焦炭加入量，以改善炉况。8.高温下形成的“坩埚”作用是什么？什么是坩埚？坩埚就是每相电极下面的“埚”型高温区，也就是主要的发言区。二氧化硅在较高温度下，粘度比较大，每当捣炉时就会发现很粘稠的炉料，甚至呈玻璃丝状。电极附近的炉料，因距离电极位置不同，高温处即熔化，低温处即粘结。所以，在电极周围自然形成有粘结炉料组成的“埚”型高温区，即主要反应区，习惯称为坩埚。坩埚顶和壁是粘稠的熔融状炉料，其组成为粘稠的炉料混合物；已进行部分反应而生成的化合物；硅铁颗粒；液体合金；碳化硅和三氧化二铝等。坩埚内部是气体空间也就是电弧区。坩埚内的温

19、度约为18002000以上，能够使化学反应比较充分地进行。冶炼75硅铁，当大塌料时，可看到坩埚的部分形状，在电炉修洗炉时，也可看到坩埚的部分轮廓。坩埚顶和壁的炉料，在高温下不断地反应，生成硅铁落入熔池内，又不断地加入新炉料。所以，坩埚是主要反应区。坩埚的大小对冶炼有很大的影响。电极插入炉料较深时，热量损失较少，炉内温度高，坩埚则较大，反应速度较快，产量高，单位电耗低。反之，电极插入炉料浅时，热量损失增加，炉内温度较低，坩埚则较小，反应速度减慢，产量低，单位电耗势必增高。坩埚的大小也可以从料面的透气性来判断，当料面透气性比较均匀时，说明坩埚较大。当料面透气性不好时，炉中的料下沉速度较慢时，则说明

20、坩埚较小。控制合适的配料比，操作中不偏加料；维护好炉况，使料面保证较低的高度，并保持炉料有良好的透气性等，这样就有较大的坩埚。供电制度对坩埚的大小也有影响，使用的功率高，则坩埚较大；反之则坩埚较小。每相电极的坩埚扩大到一定程度时，坩埚间必然互相沟通，出炉时铁水就比较容易全部流出。如因炉温低或炉底上涨等原因，造成坩埚小，甚至使三个坩埚不能连通，这样不但铁水不能全部排出，并对下一炉冶炼造成不利的影响。冶炼45硅铁，炉料中钢屑较多，电极插入炉料较浅，则坩埚不像冶炼75硅铁的坩埚那样大，约小三分之一。因此，冶炼45硅铁产生大塌料现象较少。 三、原料和配料  9.什么样的硅石适于冶炼

21、硅铁？硅石是冶炼硅铁的基本原料之一。为减少渣量，降低电耗和提高产量，要求硅石中的二氧化硅含量大于97。硅石中的，三氧化二铝是有害杂质，它的熔点高约为2050当炉渣中含有较高的三氧化二铝时，将造成排渣困难。同时硅石中三氧化二铝较多时，易使铝被还原出来而进入硅铁中，使硅铁的含铝量增加，影响硅铁质量。因此，要求硅石中的三氧化二铝不大于1.硅石表面呈现粉红色线条是三氧化二铝存在的象征。三氧化二铝也常存在硅石表面泥土中。为此，硅石入炉之前用水冲洗，以减少冶炼时的渣量。    硅铁的主要用途是做炼钢的脱氧剂和合金料。磷P和硫S是对钢质量影响极大的杂质，硅铁含磷较多时易使硅铁粉

22、化。因此要求磷、硫含量很低。磷在硅石中以五氧化二磷P2O5状态存在，冶炼时绝大部分五氧化二磷被碳还原进入硅铁中。所以要求硅石中五氧化二磷不大于0.02.硅石中的含硫量，由于冶炼过程中硫S和硅Si形成硫化硅，如SiS、SiS2等化合物，这些化合物在高温下易挥发跑掉，因此对硅石含硫量不作要求。硅石中的氧化钙CaO和氧化镁MgO含量较高，冶炼时就会增加渣量，并侵蚀出铁口，为此要求硅石中氧化钙和氧化镁含量之和小于1.硅石加入炉内预热时均有不同程度的爆裂，这是因二氧化硅晶格变化时体积膨胀造成的。不同产地的硅石，其爆裂程度不同。受热后爆裂程度较大的硅石，在冶炼时会恶化料面的透气性，造成炉况变坏。因此。要求

23、硅石在高温下，应具有一定热稳定性。大硅铁矿热炉温度较高，硅石更易早期爆裂，因此要用质量好些硅石。选矿源时要把硅石先做炉内试验，再确定是否能用。小炉子用的硅石，可因地制宜，适当酌情降低质量要求。对硅石粒度也有要求，粒度过大，反应速度减慢，粒度过小或粉末多，会影响料面的透气性。粉末多的硅石带入泥土也多，使渣量增加。生产证明大硅铁矿热炉用的硅石，要求粒度为60120毫米，其中大于80毫米的要大于50。小硅铁炉要求硅石粒度2580毫米，其中大于40毫米的占50。10什么样的焦炭适于冶炼硅铁？冶炼硅铁焦炭是主要原料，它又是冶炼硅铁的还原剂，所以要求焦炭内的固定碳的含量越高越好，要大于84，同时要求焦炭灰

24、分要低。因焦炭灰分含量高时，渣量增加，由于灰分内含60左右的三氧化二铝AI2O3，造成炉渣粘不易排除。此外，灰分高的焦炭加入炉内易使料面烧结，影响透气性。因此，要求焦炭灰分含量应低于13.焦炭中的碳大部分是以固定碳形式存在，但也有少部分的碳是以碳氢化合物通常称为挥发分形式存在。这部分碳氢化合物在高温下即挥发跑掉，所以要焦炭的挥发分含量不大于2.除对焦炭有化学成分要求外，对其物理性能也有要求。焦炭高温下电阻越大，电极插入炉料越深，有助于提高炉温，从而扩大坩埚。焦炭的气孔率大，不但电阻大，表面积也大，增加了化学反应面积，加速了化学反应的速度。焦炭的粒度对冶炼有很大影响。粒度过大时，炉料电阻减小，电

25、极不易深插入炉料，造成炉温低和坩埚小，冶炼不正常。粒度过小或粉末多，则烧损较大，易使炉况变粘，影响料面的透气性。因此，焦炭要有一定的使用粒度。大硅铁电炉所用焦炭粒度以小于8毫米为宜。小硅铁电炉炉温低，为提高温度有在操作上采取“闷烧”过程，加些焦末可有助于料面的烧结，从而使电极较深的插入炉料中。所以，小容量的硅铁电炉冶炼时，可用少量的焦末。对焦炭物理性能要求不做具体规定。可根据生产实践，来选择较合适的焦炭。目前，我国冶炼硅铁用的焦炭，多是高炉冶炼所用焦碳筛下的小粒焦。11.为什用小粒焦可使电极较深地插入炉料？冶炼硅铁所用的焦碳，很重要的是希望它在高温下的电阻大，可使电极较深地插入炉料内，有利于提

26、高炉温和扩大坩埚区。焦炭电阻大为什么使电极插入炉料较深？这是因为电阻大，通过的电流必然减少，为保持负荷就要增加电流，于是向下移动电极，增加插入深度，从而使电极插入较深的炉料中。不同粒度焦炭的电阻变化原因如下：1.电流通过焦炭，因这块焦炭中间无缝隙，电流受的阻力很小，说明这块焦炭的比电阻较小。2.把这块焦炭分为两块，因中间有缝隙，电流通过时略有阻力，说明这时焦炭的比电阻有所增加。可见，焦炭的粒度越小，它的电阻就越大。反之，焦炭粒度越大，电阻则越小。原因是：粒度小表面积就大，接触电阻增大，所以粒度小的焦炭电阻大。反之，粒度大表面积减少，接触电阻变小，因此，力度大的焦炭电阻小。为说明这个规律，现举两

27、例，用不同粒度焦炭测得的比电阻，如表2.由于粒度小的焦炭电阻大，所以用小粒焦做还原剂时可使电极较深的插入炉料中，这样有利于提高炉温，从而扩大坩埚，加速冶炼化学反应的进行，提高产量，降低单位电耗。   下面是不同粒度焦炭做还原剂，对冶炼硅铁单位电耗的影响。表312.冶炼硅铁为什么可用部分煤气焦？冶炼硅铁的还原剂多数用冶金焦。冶金焦在炼焦过程中焦化温度约为11001300而形成的焦炭，所以也称冶金焦为高温焦或全焦。焦化温度约600800而形成的焦炭称为低温焦或半焦。煤气焦就是低温焦的一种，所谓煤气焦就是生产煤气时的副产品。煤气焦和冶金焦性质比较如下：1.电阻粒度1015毫米的各

28、种焦炭，比电阻与温度之间关系，根据实际测定如图4所示。煤气焦的电阻大于冶金焦，即使在较高的温度时，它的电阻仍大于冶金焦的电阻。电阻大时煤气焦的重要的优点。实践证明，冶炼硅铁时使用部分煤气焦，电极可较深的插入炉料中，从而降低电耗。图42.化学成分                             

29、0;                       从表4可知，煤气焦中含固定碳较低，灰分较高，从化学性质上来说它不如冶金焦好。这是因煤气焦的焦化温度较低造成的。煤气焦的含碳量低，用它做还原剂时加入量应多些，同时由于煤气焦中灰分高，冶炼时渣量也增加，另一方面也由于煤气焦中含碳较低和它的机械强度较差。在冶炼中往往在坩埚中和下部有缺碳现象。可见，冶炼硅铁全部用煤气焦做还原剂，炉况不易

30、维护。3.气孔率和反应能力煤气焦的气孔率比冶金焦的气孔率大4060，这样不但使煤气焦的电阻大，同时也扩大反应接触面，另一方面煤气焦的反应能力也较高，均有利反应速度加快进行。4.成本煤气焦的价格比冶金焦低1020.上述煤气焦有气孔率高、电阻大和成本低的优点，但它又有含碳较低、灰分高和机械强度差的弱点。所以冶炼时不宜全部使用煤气焦，可与冶金焦搭配使用。实践经验证明搭配3040的煤气焦和冶金焦共同使用其效果较好，单位电耗有所降低。        13为什么可以使用少量的碳化硅 有些单位为降低单位电耗，在冶炼硅铁时加入少量的碳化硅S

31、iC，这样可节约部分电能。这里指的“碳化硅”，并不是一种特定的原料，而是制造石墨电极时石墨化炉的保温废料。它含有大量的碳化硅，因此，习惯这种废料叫“碳化硅”。它的成分如下：SiC2540；SiO220；C25；其余为Al2O3 和CaO等。为什么冶炼时加入少量的“碳化硅”可以降低电耗。      冶炼硅铁时，二氧化硅被还原是吸收大量热能的反应，因此要在很高的温度约18001900下，才能使这一反应激烈进行，因此要消耗大量的电能。当炉料中加入部分碳化硅时，它和炉料中的钢屑在炉内发生如下反应：    

32、0;  SiCFe= FeSiC       这个反应是吸热反应，它吸收的热量和反应温度，要比二氧化硅还原时所需的热量和温度要低。所以炉料中加入部分碳化硅，可以降低电耗。      冶炼45硅铁因炉料中钢屑较多，碳化硅的破坏反应，主要是按SiCFe= FeSiC进行。故这时碳化硅的利用率较高。      冶炼75硅铁因炉料中钢屑较少，硅石数量较多，碳化硅的破坏反应，将主要按下式进行：2SiO2SiC= 3SiOCOSiOSiC

33、=2SiCO      这两个反应都约在1800以上的高温下进行，并且因有气态的SiO参加反应。而因气态的SiO较易挥发，因此，破坏碳化硅的反应，不易较安全地进行。可见冶炼75硅铁时，碳化硅的利用率低。     实践证明：大容量矿热炉冶炼45硅铁时，加入部分的碳化硅，其效果较为显著。冶炼75硅铁时加入部分碳化硅，其效果并不显著。     碳化硅的熔点高，导电性强，冶炼时加入强化硅后，电极不易稳定，炉况不好掌握，并且碳化硅粉末多，影响料面的透气性，有时刺火较严重。为此

34、，冶炼时不易加入过多的碳化硅，而所用的碳化硅应精选，以减少粉末。     经验证明，冶炼45硅铁时，每批料硅石按300公斤算，可加5070公斤碳化硅；冶炼75硅铁时，每批料加入2030公斤较为合适。     小硅铁狂热炉不要加入碳化硅以防炉况恶化。14.何种钢适于冶炼硅铁？硅铁中的铁是来源于炉料中的钢屑。根据硅铁质量的要求，冶炼时只准用普通碳素钢屑，不准用合金钢屑，例如不锈钢，含铬高，高锰钢，含锰高等等。所以冶炼硅铁如用合金钢屑将会造成废品。也不能用生铁屑，因其含磷量高。冶炼硅铁更不能用有色金属屑如铜、铝等。因此，

35、为保证硅铁的才质量，冶炼时只准用普通碳素钢的钢屑。生锈严重的钢屑不能用，因其杂质较多，冶炼时含铁不易控制，同时生锈严重的钢屑强度差、粉末多，加入炉内影响料面的透气性。因此，规定所用的钢屑其含铁量要大于95%，表面要清洁，不准有显著的杂质。钢屑的长度不要过长，以防混料不均和堵塞下料管，过长的钢屑也使炉料过电不均，影响三相负荷不平衡。为此，规定钢屑长度不大于100毫米为宜。15.如何计算焦碳的加入量？     由硅铁冶炼原理可知，用焦碳中的碳，还原硅石中的SiO2而生成硅铁。因此，焦碳加入量直接影响到SiO2能否充分还原和炉况是否正常。所以焦碳加入量是重要的

36、。     在计算前要说明以下几个问题：      不同牌号硅铁因冶炼温度有所不同，故计算时碳的过剩量和硅的回收率也不同。硅铁冶炼温度较低，碳和硅地硅铁冶炼温度较高，碳和硅的损失较大，所以碳的过剩量按10计算，硅的回收率按92计算。     2.原子量分子量的计算根据化学元素周期表可知Si原子量为28，C原子量为12，O氧原子量为16。所以SiO2的分子量是2816×2=60.3. 根据原料化学分析结果和实际工作经验采取表5中各数据：表51计算冶炼75硅铁

37、的焦碳加入量 为计算方便，以100公斤硅石为基础，计算焦碳加入量。 100公斤硅石中含SiO2为：100×98=98公斤硅铁冶炼反应式：SiO22C=Si2CO SiO2和2C分子量：282×16=60    2×12=24 90公斤SiO2纯碳量为：24/60×98=39.2公斤我们所用的是含碳84%的焦碳，将39.2公斤的纯碳换算为焦炭，则为：10084×39.2=46.6公斤冶炼75硅铁，焦炭烧损约10%，所以焦炭的入量为：    

38、;    46.6×100/90=51.7公斤52公斤焦炭中含水量约为5%15%。经验证明焦炭含量每增加1%时，要相应增加0.6公斤焦炭。若焦炭含不量按5%计算，焦炭实际加入量则为：52+52×5%×0.654公斤将上述和计算式化简，冶炼75硅铁时，100公斤石的焦炭加入量则为：100×SiO2×24/60×C%×0.90=焦炭加入量(公斤)式中   SiO2-硅中的二氧化碳含量%       C%-焦炭中的固定碳含

39、量%       0.9-碳的利用率(因碳烧损10%);     24和60-分别为2个碳和二氧化碳硅的分子量。用简化式计算出的焦炭加入量，并非实际需要量，而要根据焦炭含量有所增加。（2）计算冶炼45硅铁的焦炭的焦炭加入量这和冶炼75硅铁的焦炭加入量的计算，无大区别，只因炉温低，焦炭烧损较少，按7%计算。应用上述简化公式，焦炭加入量的计算为：焦炭加入量=100×SiO2%×24/60×C%×0.93式中0.93是焦炭的利用率(因为45硅铁焦炭浇损7%)将原

40、料的成分代入上式:焦炭加入=100×0.98×24/60×0.84×0.93=50公斤例如:焦炭中含水量按5%计算,焦炭实际的加入量则为:50+50×5%×0.6=52公斤 16.焦炭加入量与哪些因素有关?上述焦炭加入量的计算,只根据原料的化学成分和一些实际经验而得出的。但焦炭的实际加入量，往往下炉况、所用二次电压及硅铁矿热炉的容量有关，并下电极的极心圆直径的大小有关。理论计算出的焦炭加入量是主要根据，但还要按下述具体情况进行调整。1.炉况变化时要调整焦炭的加入量。炉况发粘时，应适当增加焦炭加入量。炉况碳过剩应适当减少焦炭加

41、入量。2.电极插入炉料较浅时，可适当减少焦炭加入量。3.较小容量的矿热炉，炉口温度较低，焦炭的烧损较少，所以，焦炭加入量应适当的减少。4.同一炉子，冶炼时用二次电压较高时，焦炭的加入量应适当少些。5.同容量的矿热炉，其电极间的极心圆直径较大时，焦炭加入量应多些，极心圆直径较小时，焦炭加入量应少些。17.怎么计算钢屑的加入量？钢屑加入也很重要，直接影响硅铁的质量。计算钢屑的加入量，也以100公斤硅石为计算基础，可参看焦炭加入量的计算方法和数据。100×98%=98公斤     硅铁冶炼的反应：SiO2+2C=Si+2COSiO2公子量28+2&#

42、215;16=60(Si分子量28)98公斤二氧化硅中含硅量为：28/60×98=45.7公斤1.计算冶炼75硅铁的钢屑加入量     冶炼75硅铁,硅的回收率为92%,所以进入硅铁中的硅量为:45.7×42=42公斤75硅铁中的含硅量按75%,含铁量按23%计算,应加入的铁量则为:23/75×42=13.6公斤钢屑中含铁量为95%,所以,钢屑加入量为:          100/95×13=13.6公斤2.计算冶炼45硅铁的

43、饮屑加入不敷出量计算方法和冶炼75硅铁钢屑加入量的计算基本相同,但是由于冶炼45硅铁时,炉温较低硅损失较少,因此,硅的回收率较高,可按96%计算。100公斤硅石进入硅铁中硅量为：         100×98%×28/60×96%=43.9公斤冶炼45硅铁,硅铁中含量按45%,含铁量按53%计算,铁的加入量为:53/45×43.9=51.6公斤钢屑中含铁量为95%,所以,钢屑加入量为:    51.6×100/95=54公斤综合上述计算

44、可得出一个配料组成参考示例:   硅石,公斤   焦炭,公斤    钢屑,公斤75硅铁    100          54           13.6           200 

45、60;        108          28                 300          162      

46、     42      45硅铁     100          52           54               

47、   200          104          108以上的料批组成示例,是根据硅石是二氧化硅含量为98%,焦炭是含水量量为84%和钢屑是含水量量为95%计算得出的。应用时要根据原料成分和实际情况进行调整。18.如何配料,为什么大料批不好?配料是冶炼硅铁的第一道工序,是一项很重要的工作配料时要注意以下几点:1.称量准确,各种材料必须按规定的数量进行称量,误差要小。如果称量不准，炉况不易掌

48、握，甚至可能出废品。因此，配料工作要细心，还要经常检查称量工具的准确度，发现问题应及时调整或修理。2.要按规定的是顺序进行配料，以使炉料均匀混合。焦炭的堆比重约0.50.6硅石的堆比重约为1.51.6,钢屑的堆比重为1.82.2。原料堆比重相差很大。为了炉料混合均匀，配料顺序为焦炭、硅石，最后是钢屑。采用这样的配料方法，炉料由料管下降后，能较均匀混合。炉料混合均匀与否对冶炼有很大影响。为使炉料混合均匀，每次只准量一批料，每个料斗存料为得超过二批料。为什么大料批不好？料批的大小是以批料中硅石数量为准。目前冶炼硅铁时，一般每批料中有200公斤硅石或300公斤硅石。前者叫小料批，后者叫大料批。从炉料

49、混合均匀角度来说，料批越小混合得越均匀，料批越大炉料越难混合均匀。因此，要尽量采用小料批，以使炉料混合均匀，但是，小批量为配料为配料操作带来一定困难。以下是较大容量的硅谷铁电炉，冶炼45硅铁，料批大小不同时的单位电耗示例：    每批料中硅     石量，公斤        单位电耗，度/吨        300      &#

50、160;          4885        200                 4835料批大，电耗较高，料批小，则电耗较低，故采用小料批较好。根据实践经验，冶炼45硅铁，每批料是采用200公斤硅石（即小料批）为宜。冶炼75硅铁时对于较大空量的矿热炉，每批量中以300

51、公斤硅石较为合适。        四、硅铁冶炼工艺19.冶炼硅铁如何加料？硅铁冶炼的基本反应，是利用焦碳中的碳，将硅石中二氧化硅的硅还原出来的反应。要使这一反应顺利进行，必须有良好的炉况。正确的加料方法，是获得良好炉况、达到高产量低消耗的关键环节之一。因此，加料时应注意以下几点：1.每批料必须混合均匀后加入炉内，不准偏加料。大家知道，每批料的配比，是根据硅铁冶炼的化学反应原理和所用原料的成分，并结合实际情况计算出来的。所以，加入炉内的每批料的组成，必须符合批料的配比。均匀地混合炉料是保证炉内反应正常进行的重要操作条件。如果炉

52、料未经均匀混合或任意选择性的加入炉内，这就是同常所说的“偏加料”，其结果是在炉内局部区域造成硅石过剩或焦碳过剩，这两种情况都不利于炉内反映顺利进行，而使炉况恶化。可见，炉料混合均匀是十分重要的。2.炉料要连续地一小批一小批地加入炉内。这样不但易于控制料面的高度，而且可以使加入炉料的组成及其分布比较均匀。3.必须适当地控制料面的高度。料面高度过高则电极上升，料面过低易塌料，两者都不能充分的利用热量，都会对炉况产生不利的影响。料面高度控制适当，可使电极较深的插入炉料中，从而提高炉温和扩大坩埚，使炉料可得到充分的预热，促使炉内反应加快进行。4.加料时要随时观察炉况，如料面透气性河电极动态等，必要时应

53、采取相应的措施进行处理。5. 应使炉料与电极成垂直方向加入，但要防止炉料碰撞电极。这种加料方法，可使料面成为低料面宽锥体的形状，不致引起电极波动。小容量硅铁热炉，因其炉温度较低，熔炼速度较慢，应力求减小热量损失。加料时应注意如下几点：1.勤加、薄盖。2.随时注意刺火并在处理火后应及时加料。3.在保持适当的锥体和料面的前提下，进行焖烧，直到出铁后将炉料捣下去，再重新加料焖烧。现在，我国硅铁生产的加料方式，大多采用加料机加料。加料时应注意以下几点：1.少加勤快为宜。不能一次加得过多，以便保持良好的料面透气性。2.应先从锥体底部往电极根部逐渐地加入炉料，如图5所示。这样可以保持炉料的组成，分布比较均

54、匀，不致使硅石块滚到锥体底部边缘。3.摆动加料机流槽时,其方向与电极成垂直或平行,两种异向投料方式应当交替进行使用.防止加料机槽碰撞电极。20.为什么不能偏加料?炉况正常时同于某种原因，为使电极较深的插入炉料或为了稳定电极，要在电极周围加入较多的硅石；有时炉况不正常，在电极周围加入过多焦炭或过多硅石炉料，这就电偏加料。此种操作方法是错误的，危害极大。1.加入过多的硅石炉料时，初期电极可能插得深，时间过长就会造成电极周围缺碳，坩埚缩小，电极容易上抬，料面透气性不好并有刺火现象，甚至给不足负荷，炉总值恶化，尤其是当出铁口相电极其出现这种情况，其后果更为严重，出铁操作不容易顺利进行。2.加入焦炭过多

55、时，电极易上升，同时其他的部位必有缺碳现象，料面会有烧结，透气性不好，不得炉况正常进行。3.料在炉内分布不均匀，使化学反应不能充分进行，尤其偏加硅石过多，二氧化硅的还原速度大为减慢，钢屑较多的被容化，使合金中的含硅量较多，甚至可能产生废品。21.为什么料面要保持一定的高度?料面高度对充分利用热量，加速炉内化学反应的进行，有很大影响。料面高度过高，如图6所示，电极与炉料的接解面积增加，通过的电流增大为保持额定电流，需要提升电极，因此，使电极插入炉料中的深度变浅，高温区上移，坩埚缩小，热量损失增多，化学反应速度减慢；炉底温度低，排渣情况不好，甚至引起炉底上涨，使炉况恶化。料面的高度过高，炉料中的硅

56、石滚到锥体底部边缘，其恶劣影响更为严重。如料面过低（如图7所示），电极插入炉料较深。但由于料层薄，容易埸料，甚至产生露弧现象。料层薄，炉料不能充分预热，热量损失较大，不利于扩大坩埚区。实践表明，平顶形料面较为合适，如图8所示，因料面具有合适的高度 ，锥体宽大并平缓，加入的炉料仍保持正确的组合，布料均匀，很少产生硅石入下滚的现象。所以，电极能比较深而稳的插入炉料中，利于提高炉温和扩大坩埚，炉内化学反应得以充分进行，料面透气性好，炉料预热较好，从而炉况正常。料面的高度与冶炼品种，原料条件和电炉容量大小有关。冶炼45硅铁时，炉料中铁屑数量较多，其导电性强，电极不易较深地插入炉料内，料面应较低，料面高

57、度以低于炉衬上部边缘100500冶炼75硅铁时，料面高度以低于炉衬上部边缘100300毫米较为合适。小容量硅铁矿热炉的料面高度高深莫测取下限，较大容量硅铁电炉的料面高度应限上限。相同 容量的矿热炉，所用的原料产地不同，其性质有显著差时，应适当地调整料面的高度。应当充分注意较大容量硅铁矿热炉大面的料面高度。通常所说“大面”，是指两相电极间的宽敞区域的料面。当大面的料面高度合适时，炉气便从整个料面均匀逸出，炉料得到较充分的预热，进行扩大坩埚。炉内的热气流是由坩埚反应区产生的。距电极较近的炉料，受热气流的预热较多，距电极较远的炉料，受热气流的预热较少。大面的炉料距电极较远，此处温度低，炉料预热程度差

58、。如果大面的料面过高，压得过厚，透气性越加变坏，大面不透气，对于扩大坩埚和加速炉内反应速度，以低于锥体200300毫米为宜。22为什么要求电极较深地插入炉料？电极较深的插放炉料，可以提高炉温和扩大坩埚，为冶炼反应充分进行，创造了必要的热量条件。因此，使电极较深的插入炉料，是冶炼操作中的重要环节。当电极插入炉料较深时，热量损失少，炉温高，坩埚大，炉内化学反应速度快，于是出铁量多，单位电耗低。反之，电极插入炉料较浅时，刺火和塌料现象均较多，热量损失大，炉温低，反应不能充分进行，因此，就不会有较好的技术经济指标。电极的插入深度，主要与冶炼品种和炉容量大小有关。据实践经验，冶炼75硅铁，较大容量炉子的

59、电极插入深度一般为10001200毫米，较小容量的矿热炉，一般为700-1000毫米。冶炼45硅铁较大容量矿热炉的电极插入深度，一般为800-1000毫米，较小容量炉子一般为500-800毫米较为合适。 23影响电极插入深度的因素有哪些？焦碳加入量焦碳的导电性比硅强。如果焦碳加入量过多，会影响电极深插。因此，在满足硅石中的二氧化碳充分还原的条件下，焦碳加入不要过多，以利于电极插入。焦碳粒度焦碳的粒度小，表面积增大，增加接触面，炉料的电阻大，则电极插入深；反之，焦碳的粒度大，表面积减少，炉料的电阻小，则电极的插入深度就变浅。 焦碳性质  这里主要是指焦碳本身的电阻。如果焦碳的

60、电阻小，通过炉料的电流大，使电极上升，电极插入深度就浅。反之，焦碳的电阻大，例如使用煤气焦等，因其电阻大，电极则可深插。 二次电压  当冶炼采用较高的二次电压时，电弧较长，电极在炉料内插入较浅。反之，采用较低的二次电压，电极插入炉料就比较深。 操作情况  如果操作不当，诸如混料不均，偏加料，不及时捣炉。炉况发粘，料面过高或炉内缺料等等，都会妨碍电极插入炉料的深度和稳定程度。  出铁时间  在炉况正常情况下，出铁间隔时间延长或铁水出不干净，炉内积存铁水势必较多，电极要上升，电极插入炉料内较浅。  炉内积渣量  排渣不

61、好，炉内积渣过多，炉底上涨，电极的插入深度变浅。  电极间的极心圆直径  相同容量的矿热炉，极心圆的直径较大时，电极间距离较远，炉料的电阻增加，电极插入炉料内较深，反之极心圆直径较小时，电极插入深度变浅。 24.如何判断电极出入深度？实践经验可通过以下五个方面，判断电极出入深度：1.  电弧响声电炉冶炼过程中，如果电弧的响声很大，则说明电极插入炉料过浅/。一般来说电极插入深度超过800毫米，电弧响声较小。2.  塌料和刺火情况正常配料情况下，如果塌料和“刺火”现象频繁，说明电极插入炉料太浅。3.  坩埚区域大小正常配料比情况下，如果炉

62、料下降慢，说明电极插的浅，由于电极插的浅，高温区则上移，热量损失大，因此坩埚区域较小。4.  炉口温度炉口料表面温度高，操作条件较差，说明电极插入浅。5.  出铁情况正常配料比情况下，出铁口不易打开，铁水流速慢，温度较低，炉渣发粘流动性不好，不易排出，说明电极往料内插入较浅。综上所述，电极插入炉料深度不够，往往是由于焦炭加入量过多或电极工作断过短，此时就要相应的减少焦炭加入量或酌情下放电极。25.正常炉况应是什么样的？冶炼工基本任务之一，应当善于正确判断炉况，即使地调整和处理炉况，使炉况经常处于正常状态。正常炉况的特征如下：1.  电极深而稳地插入炉料中。此时坩埚

63、较大，料面的透气性好，料层松软，炉气从炉口均匀地送出，火焰呈桔黄色，料面没有发暗和烧结的区域，没有大刺火和塌料现象。料面较低并比较平缓，椎体宽大。炉料下降较快，较大容量电炉的炉心料面稍呈下陷。2.  电流比较均衡和稳定，并能给足负荷。3.  出铁工作比较顺利。出铁口好开，路眼畅通，铁水流速快，打开出铁口后电流明显地下降，铁水温度高，炉渣流动性和排渣情况均良好。出铁的后期，从出铁口喷出的炉气压力不大，炉气自然地溢出。出铁完毕，出铁口好堵。出铁量正常，成份稳定。26.为什么炉况有时发粘，怎样处理？炉内还原剂不足，料面透气性不好的情况，叫炉况发粘，有的单位将炉况发粘叫炉况黑，亦即

64、料面光泽较暗。  炉况发粘的特征如下：1.  电极工作不稳定，符合波动较大，仪表不好操纵，电流表指针摇摆频繁，有时还出现给不足负荷的现象。2.  料面的透气性不好，一出的炉气不均匀并且微弱无力。料层较硬。刺火现象严重，局部刺出的是呈灼白色强烈的火焰。大面的火焰很少。3.  捣炉时会掘出粘结的大块料，甚至捣完炉之后，大面仍不冒火。4.  电极工作端的根部沾结较难清除，即使清除了又易沾结。5.  出铁工作不顺利。出铁口不易打开，铁水流速慢，出铁口不畅通，炉渣粘，不易排出，从出铁口喷出炉气的压力大。铁水温度较低，出铁量较少，硅铁中含硅量偏低

65、。炉况发粘的原因如下：1.  配量比不适当，还原剂不足，炉内的化学反应没能充分进行，造成炉内硅石过剩，经溶化后便形成粘稠的炉渣。2.  有时为了增加电极插入炉料中的深度，加入过多地硬料（硅石较多的炉料），造成炉况发粘。3.  由于原料质量较差，诸如焦炭粉末多或其水分含量增多；柜式的力度过碎或其抗爆性能差（即高温下强度差），使炉内却炭火料面透气性变坏，造成了炉况发粘4.  操作中没有及时捣炉，料面透气性不好，造成炉况发粘。炉况发粘的危害性如下：1.  炉况发粘，造成严重刺火，热量损失大。炉内的过剩硅石，经溶化便形成炉渣，消耗热量增多。因此，生产硅铁的单位电耗增加。炉况发粘，还原剂不足，加之料面透气性不好，坩埚小，炉温低，使炉内化学反应速度减慢，炉料下沉缓慢，则出铁量减少。2.  炉况发粘，说明坩埚附近有较多未被还原的二氧化硅，料层的透气性不好倒是刺火严重，干过缩小，如果不及时处理，就会造成炉底上涨，电极深上升，路况进一步恶化。炉况发粘时，首先要稳定电极，然后处理炉况。否则，点击上升后，路况将会