电炉冶炼锰铁合金过程工艺分析

1、电炉冶炼锰铁合金过程工艺分析本章以椿炼中低碳锻铁为例*介绍了融铁冶炼过程生产工艺，全面介绍了影响生产质量的主要因索，为后续的研究工作打下基础口24电炉设备简介工业用和凉用股加热设备的总称。一般所说的、都是工业用炉。大体可分为：感应炉、电阻炉、等离子炉、电子束炉、电弧炉，我们主要介绍是埠弧电炉，是冶炼铁合金的主要电弧炉类型，具又称为矿热炉。矿热炉是一种用途广泛、样式众多的电炉，主要用于金属戟化矿石的还原冶炼.按容量可分为：小型不大于2000KV中型（2000-9000KVA人大型（9000KVA以上”按电源可分为：三相炉和单相炉：按形状可分为匕圆形炉、矩形炉、和椭IH形炉。现在铁合金冶炼使用的一

2、般是三相炉叽主蔓组成部分为，炉体、供电系统"电极系统、加料系统.冷却水系统、检測和控制系统.排烟除尘系统.2.2挟合金简述1774年，舍勒及其合作者，在实验宣里，对由软钛矿中制取金属辛乱进彳亍了官次研究.1875年，普尔赛等人.将猛铁矿装入高炉进行冶炼，生产出含猛呂左右的高炉備氐至今仍有很多国家使用此方法。1890年，发明了发电机和随后建立的电力工业，从那时起穆瓦桑等人在电炉中进行了系统的实验，在电炉中分别生产出和现代相似育品位的fit铁、硅铁等铁合金后来又在电炉中用电硅热法炼得低碳備诙。十九世纪末一卜世纪初，戈尔德等用铝热泡制取舎飜很低的金属也等。由上述可以看出，铁合金的发展是由低

3、胡位到高品位.设备由简单到复杂*由小批最到大规模生产.至今已能生产出各种不同品种的铁合金，满足了钢铁等工业的需婪。221铁合金用途铁合金是一种或两种以上的金属或非金属元素与铁元素融合在一起的合金，它是不能够直接建用的金属合金.主要作为钢铁生产的脱氧剂和合金剂的中间原料闻*铁合金用途相当广泛，作浙冶金生产的脱氧剂.它可以减少钢液中的氧含蜃作为合金剂，它不偲可以降低杂质还能改善钢的元素成分：作为添加剂*应用于铸造工业可以改善铸造工艺和铸件性能n作为还底剂，谦硅合金可以作为辅炼锚诙和精隊锯怏的还原剂随蓿冶金工业的快速发展，钢材的种类质虽不斷扩人和提高，对诜合金产品提出了更多的要求，佚合金工业H益成対

4、钢锲匸业的必喪组成部分.铁合金分类恢合金的种类多样，分类方法也各不相同。按铁合金中的合金元素分类，单一铁合金：主要有钛、钩、钳、硅、经、絡、锐等系列合金I"】；复合铁合金：两种或多种合金元素组成的合金，主耍有硅铝、硅怯、硅钙、硅钙钛等：氮化品：高溫商压渗氮法生产,如氮化獄：氣化物，如氧化钳。按碳含量分类，有高碳、中碳低碳、微族、超微碳等品种。生产方法及原理铁合金生产方法按使用设备分类可分为：髙炉法、电弧炉法、矿热炉法、氧化转换炉法、真空法和炉外法等；按工艺分类可分为：溶剂法和无溶剂法：按热量来源不同可分为：电硅热法、金属热法、电热法和碳热法等I。铁合金生产的主婆任务就是把合金元素从氧

5、化物或矿石里提取出来，提取方法可通过还原剂还原、电解和热分解等方法，绝大多数使用还原剂还原法制取。还原剂还原法制取铁合金反应的通用公式：YAmOx+nXB=mK4+XBnOv(21)式中：九0厂表示金属元素的氧化物；表示所用的还原剂；/I表示提取的合金元素；BQ厂表示还原剂被氧化后生成的氧化物。23铉铁合金生产工艺流程了解锈铁的主要生产工艺对我们的后续系统开发工作是必要的，我们以精炼中低碳钱饮为例，简要介绍一下生产工艺流程。1. 主要用途中低碳猛铁主要作为合金剂调节炼钢后期钢液的成分，普遍用于生产不锈钢。2. 生产方法主要有摇包法、吹氧法和电硅热法三种。且都是间断式操作。吉林铁合金股份有限公司

6、八分厂主要采用电硅热法：经硅合金、经矿和石灰做炉料，电热加温并进行脱硅。3. 主要设备中低碳钱诙的冶炼使用的是能达到所需离温的乞种电炉。电硅热法冶炼中低碳诫铁的设备为电弧炉或矿热炉。后者使用较多，电炉功率多在1000-3500KVA以内，并有载调节电压，以适应不同操作工序的要求。炉衬用镁砖砌筑或镁砂打结氏)。电硅热法生产中低碳低佚的主要原料为佞矿、硅试合金和石灰。(1)铭矿：伽240%,SfQ含量低的富铭矿，也可用C含量高Si含量较低的钱硅合金。兀和P的含虽可根据产品的不同而计算得出.其公式如下0xSM+lOOM”矿xM”回xioo%0x(l-SMw+Si合)+100Mzi矿x%i回+100屁

7、矿x0.9°(22二&5人角矿+255伽矿(A%回+0：2)+2875Fe矿L_0.75SMg其中：0.75猛硅合金中硅利用率；SZ合"所冶炼合金硅百分比。猛矿的含水量一般控制在7%-9%,可以减少10%用电星并提髙6%的铤回收率。(2) 石灰：要求CaOM85%,PW0.02%,生烧率不超过2%,粒度80mm以内，不可用粉末、过烧、未烧透及混有碳质的石灰。(3) 钛硅合金：它的含碳量可以决定镐铁的含碳量，因此，不同牌号的中低碳链铁可按下表2T选取：袈2T冶炼不同牌兮中低碳锻铁所用硅猛合金的含碳绘金成分产品牌号:Si,%刈去高炭层未剥去离炭层MnO0.42223Mn

8、O0.919.521MnO1.318195. 冶炼原理电硅热法冶炼中低碳猛铁的原理主要是用硅猛合金中的硅被氧化，得到与锁硅合金含碳量相近的钱铁,炉内主要反应如下：2M“O+MnSi+2CaO=3Mn+2CaOSiO2AG°=-27673-O.935F3MnO+MnSi+CaO=3Mn+扌(2MnOSiO2)+1(2CaOSiO2)G，=-10508-361厂2MnOSiO2十MnSi+4CaO=3MnO+2(2CaOSiO2)AG*=-56378+1.197上面反应基础是硅与氧化物能化和生成比镭、键氧化物更稳定的SiO2o用硅还原错的氧化物时候，反映后的产物SiQ存在于炉渣里。因此，

9、耍是不采取措施，反应时只能将矿石中的伽O还原30%左右，要是再增加还原剂硅铭合金的重呈则会造成合金中硅含虽过高而成为废品.向炉渣中加石灰，可有效提奇猛的冋收率。因为CaO能与S3、反应生成稳定的硅酸盐260SO,降低SfO,活度，使M“O再度被还原。6. 冶炼工艺本文主要介绍中钢集团吉林铁合金股份有限公司八分厂在冶炼中低碳猛铁时，精炼电炉采用热装工艺取代传统的冷装法，使冶炼过程更节能，更高效，对低碳合金的降碳能力更出众。吉林铁合金股份有限公司八分厂802#炉是传统的热装法生产中低碳错铁的电炉，803#炉是使用的电硅热法。工艺流程图如图21所示：I碳质还原剂I心灰铤矿大块粉I花；球一石灰粉破碎箱

10、分睛分1I俄炭仓称彊称后1T石灰仓图21电炉議铁主产匸艺流科图2.4电炉冶炼过程能源消耗综述随看工业的发展，铁合金的应用范围越来越广泛，同时它作为主要能源消耗体也越来越受到人们的重视.冶金行业是典型的髙能耗行业，其能耗约占全国总能源消耗量的10%以上，占本行业生产成本的30%左右。如何开发与推广冶金企业节能技术，己成为我们亟待解决的问题.只有充分解决冶金企业的节能降耗问题，才能提髙冶金行业的社会和经济效益，才能保证我国经济的持续健康发展。铁合金生产所用能源主要包括水、蒸汽、电、气和各原料等.除了生产原料外，水、蒸汽、电、气部分所占能源消耗比率相当巨大，消耗的主要部分是电力。现在，平均每吨诜合金

11、大约泊耗电能5000T瓦吋，电能约占65%-70%,种类不同的电能所占比例也不同【囚。因此，在铁合金冶炼过程当中，电炉是生产的主要工艺设备，电炉是生产中能源消耗的主体，对整个企业的电能输送影响巨大；可控电量潜力巨大，属于节能垂点对彖。吉林铁合金股份有限公司生产电炉45台，变压器总容量为35.55Zj'KVA,其年生产能力已达65力吨炉，节能降耗潜力巨夫。由于冶金企业生产成本中能源消耗占很大比例，因此，针对吉林恢合金股份有限公司能源消耗现状，监测的巫点目标是水、菱汽、电、气四种能源介质。本文通过开发与推广铁合金企业的现代化的能耗监测系统，快速、准确和实吋的反应各生产工艺坏节现场能源消耗数拥的动态信息，同时基于监测数据运用智能算法对电炉的生产能耗进行分析与研究，