電爐冶煉錳鐵合金過程工藝分析

1、電爐冶煉錳鐵合金過程工藝分析本章以椿煉中低碳鍛鐵為例*介紹了融鐵冶煉過程生產(chǎn)工藝，全面介紹了影響生產(chǎn)質(zhì)量的主要因索，為后續(xù)的研究工作打下基礎(chǔ)口24電爐設(shè)備簡介工業(yè)用和涼用股加熱設(shè)備的總稱。一般所說的、都是工業(yè)用爐。大體可分為：感應(yīng)爐、電阻爐、等離子爐、電子束爐、電弧爐，我們主要介紹是埠弧電爐，是冶煉鐵合金的主要電弧爐類型，具又稱為礦熱爐。礦熱爐是一種用途廣泛、樣式眾多的電爐，主要用于金屬戟化礦石的還原冶煉.按容量可分為：小型不大于2000KV中型（2000-9000KVA人大型（9000KVA以上”按電源可分為：三相爐和單相爐：按形狀可分為匕圓形爐、矩形爐、和橢IH形爐?，F(xiàn)在鐵合金冶煉使用的一

2、般是三相爐嘰主蔓組成部分為，爐體、供電系統(tǒng)"電極系統(tǒng)、加料系統(tǒng).冷卻水系統(tǒng)、檢測和控制系統(tǒng).排煙除塵系統(tǒng).2.2挾合金簡述1774年，舍勒及其合作者，在實驗宣里，對由軟鈦礦中制取金屬辛亂進彳亍了官次研究.1875年，普爾賽等人.將猛鐵礦裝入高爐進行冶煉，生產(chǎn)出含猛呂左右的高爐備氐至今仍有很多國家使用此方法。1890年，發(fā)明了發(fā)電機和隨后建立的電力工業(yè)，從那時起穆瓦桑等人在電爐中進行了系統(tǒng)的實驗，在電爐中分別生產(chǎn)出和現(xiàn)代相似育品位的fit鐵、硅鐵等鐵合金后來又在電爐中用電硅熱法煉得低碳備詼。十九世紀末一卜世紀初，戈爾德等用鋁熱泡制取舎飜很低的金屬也等。由上述可以看出，鐵合金的發(fā)展是由低

3、胡位到高品位.設(shè)備由簡單到復(fù)雜*由小批最到大規(guī)模生產(chǎn).至今已能生產(chǎn)出各種不同品種的鐵合金，滿足了鋼鐵等工業(yè)的需婪。221鐵合金用途鐵合金是一種或兩種以上的金屬或非金屬元素與鐵元素融合在一起的合金，它是不能夠直接建用的金屬合金.主要作為鋼鐵生產(chǎn)的脫氧劑和合金劑的中間原料聞*鐵合金用途相當廣泛，作浙冶金生產(chǎn)的脫氧劑.它可以減少鋼液中的氧含蜃作為合金劑，它不偲可以降低雜質(zhì)還能改善鋼的元素成分：作為添加劑*應(yīng)用于鑄造工業(yè)可以改善鑄造工藝和鑄件性能n作為還底劑，謙硅合金可以作為輔煉錨詼和精隊鋸怏的還原劑隨蓿冶金工業(yè)的快速發(fā)展，鋼材的種類質(zhì)雖不斷擴人和提高，對詵合金產(chǎn)品提出了更多的要求，佚合金工業(yè)H益成対

4、鋼鍥匸業(yè)的必喪組成部分.鐵合金分類恢合金的種類多樣，分類方法也各不相同。按鐵合金中的合金元素分類，單一鐵合金：主要有鈦、鉤、鉗、硅、經(jīng)、絡(luò)、銳等系列合金I"】；復(fù)合鐵合金：兩種或多種合金元素組成的合金，主耍有硅鋁、硅怯、硅鈣、硅鈣鈦等：氮化品：高溫商壓滲氮法生產(chǎn),如氮化獄：氣化物，如氧化鉗。按碳含量分類，有高碳、中碳低碳、微族、超微碳等品種。生產(chǎn)方法及原理鐵合金生產(chǎn)方法按使用設(shè)備分類可分為：髙爐法、電弧爐法、礦熱爐法、氧化轉(zhuǎn)換爐法、真空法和爐外法等；按工藝分類可分為：溶劑法和無溶劑法：按熱量來源不同可分為：電硅熱法、金屬熱法、電熱法和碳熱法等I。鐵合金生產(chǎn)的主婆任務(wù)就是把合金元素從氧

5、化物或礦石里提取出來，提取方法可通過還原劑還原、電解和熱分解等方法，絕大多數(shù)使用還原劑還原法制取。還原劑還原法制取鐵合金反應(yīng)的通用公式：YAmOx+nXB=mK4+XBnOv(21)式中：九0廠表示金屬元素的氧化物；表示所用的還原劑；/I表示提取的合金元素；BQ廠表示還原劑被氧化后生成的氧化物。23鉉鐵合金生產(chǎn)工藝流程了解銹鐵的主要生產(chǎn)工藝對我們的后續(xù)系統(tǒng)開發(fā)工作是必要的，我們以精煉中低碳錢飲為例，簡要介紹一下生產(chǎn)工藝流程。1. 主要用途中低碳猛鐵主要作為合金劑調(diào)節(jié)煉鋼后期鋼液的成分，普遍用于生產(chǎn)不銹鋼。2. 生產(chǎn)方法主要有搖包法、吹氧法和電硅熱法三種。且都是間斷式操作。吉林鐵合金股份有限公司

6、八分廠主要采用電硅熱法：經(jīng)硅合金、經(jīng)礦和石灰做爐料，電熱加溫并進行脫硅。3. 主要設(shè)備中低碳錢詼的冶煉使用的是能達到所需離溫的乞種電爐。電硅熱法冶煉中低碳誡鐵的設(shè)備為電弧爐或礦熱爐。后者使用較多，電爐功率多在1000-3500KVA以內(nèi)，并有載調(diào)節(jié)電壓，以適應(yīng)不同操作工序的要求。爐襯用鎂磚砌筑或鎂砂打結(jié)氏)。電硅熱法生產(chǎn)中低碳低佚的主要原料為佞礦、硅試合金和石灰。(1)銘礦：伽240%,SfQ含量低的富銘礦，也可用C含量高Si含量較低的錢硅合金。兀和P的含雖可根據(jù)產(chǎn)品的不同而計算得出.其公式如下0xSM+lOOM”礦xM”回xioo%0x(l-SMw+Si合)+100Mzi礦x%i回+100屁

7、礦x0.9°(22二&5人角礦+255伽礦(A%回+0：2)+2875Fe礦L_0.75SMg其中：0.75猛硅合金中硅利用率；SZ合"所冶煉合金硅百分比。猛礦的含水量一般控制在7%-9%,可以減少10%用電星并提髙6%的鋌回收率。(2) 石灰：要求CaOM85%,PW0.02%,生燒率不超過2%,粒度80mm以內(nèi)，不可用粉末、過燒、未燒透及混有碳質(zhì)的石灰。(3) 鈦硅合金：它的含碳量可以決定鎬鐵的含碳量，因此，不同牌號的中低碳鏈鐵可按下表2T選?。呼?T冶煉不同牌兮中低碳鍛鐵所用硅猛合金的含碳繪金成分產(chǎn)品牌號:Si,%刈去高炭層未剝?nèi)ルx炭層MnO0.42223Mn

8、O0.919.521MnO1.318195. 冶煉原理電硅熱法冶煉中低碳猛鐵的原理主要是用硅猛合金中的硅被氧化，得到與鎖硅合金含碳量相近的錢鐵,爐內(nèi)主要反應(yīng)如下：2M“O+MnSi+2CaO=3Mn+2CaOSiO2AG°=-27673-O.935F3MnO+MnSi+CaO=3Mn+扌(2MnOSiO2)+1(2CaOSiO2)G，=-10508-361廠2MnOSiO2十MnSi+4CaO=3MnO+2(2CaOSiO2)AG*=-56378+1.197上面反應(yīng)基礎(chǔ)是硅與氧化物能化和生成比鐳、鍵氧化物更穩(wěn)定的SiO2o用硅還原錯的氧化物時候，反映后的產(chǎn)物SiQ存在于爐渣里。因此，

9、耍是不采取措施，反應(yīng)時只能將礦石中的伽O還原30%左右，要是再增加還原劑硅銘合金的重呈則會造成合金中硅含雖過高而成為廢品.向爐渣中加石灰，可有效提奇猛的冋收率。因為CaO能與S3、反應(yīng)生成穩(wěn)定的硅酸鹽260SO,降低SfO,活度，使M“O再度被還原。6. 冶煉工藝本文主要介紹中鋼集團吉林鐵合金股份有限公司八分廠在冶煉中低碳猛鐵時，精煉電爐采用熱裝工藝取代傳統(tǒng)的冷裝法，使冶煉過程更節(jié)能，更高效，對低碳合金的降碳能力更出眾。吉林鐵合金股份有限公司八分廠802#爐是傳統(tǒng)的熱裝法生產(chǎn)中低碳錯鐵的電爐，803#爐是使用的電硅熱法。工藝流程圖如圖21所示：I碳質(zhì)還原劑I心灰鋌礦大塊粉I花；球一石灰粉破碎箱

10、分睛分1I俄炭倉稱彊稱后1T石灰倉圖21電爐議鐵主產(chǎn)匸藝流科圖2.4電爐冶煉過程能源消耗綜述隨看工業(yè)的發(fā)展，鐵合金的應(yīng)用范圍越來越廣泛，同時它作為主要能源消耗體也越來越受到人們的重視.冶金行業(yè)是典型的髙能耗行業(yè)，其能耗約占全國總能源消耗量的10%以上，占本行業(yè)生產(chǎn)成本的30%左右。如何開發(fā)與推廣冶金企業(yè)節(jié)能技術(shù)，己成為我們亟待解決的問題.只有充分解決冶金企業(yè)的節(jié)能降耗問題，才能提髙冶金行業(yè)的社會和經(jīng)濟效益，才能保證我國經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展。鐵合金生產(chǎn)所用能源主要包括水、蒸汽、電、氣和各原料等.除了生產(chǎn)原料外，水、蒸汽、電、氣部分所占能源消耗比率相當巨大，消耗的主要部分是電力?，F(xiàn)在，平均每噸詵合金

11、大約泊耗電能5000T瓦吋，電能約占65%-70%,種類不同的電能所占比例也不同【囚。因此，在鐵合金冶煉過程當中，電爐是生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備，電爐是生產(chǎn)中能源消耗的主體，對整個企業(yè)的電能輸送影響巨大；可控電量潛力巨大，屬于節(jié)能垂點對彖。吉林鐵合金股份有限公司生產(chǎn)電爐45臺，變壓器總?cè)萘繛?5.55Zj'KVA,其年生產(chǎn)能力已達65力噸爐，節(jié)能降耗潛力巨夫。由于冶金企業(yè)生產(chǎn)成本中能源消耗占很大比例，因此，針對吉林恢合金股份有限公司能源消耗現(xiàn)狀，監(jiān)測的巫點目標是水、菱汽、電、氣四種能源介質(zhì)。本文通過開發(fā)與推廣鐵合金企業(yè)的現(xiàn)代化的能耗監(jiān)測系統(tǒng)，快速、準確和實吋的反應(yīng)各生產(chǎn)工藝壞節(jié)現(xiàn)場能源消耗數(shù)擁的動態(tài)信息，同時基于監(jiān)測數(shù)據(jù)運用智能算法對電爐的生產(chǎn)能耗進行分析與研究，