75硅鐵工藝控制

75%硅鐵的工藝控制選擇了合適的爐膛直徑、料面高度和比電阻變化采用相應(yīng)的平均粒度，使工藝控制合理，電耗降低，共節(jié)電656萬度。一、前言75%硅鐵是煉鋼和鑄造等工業(yè)不可缺少的原料，約占鐵合金總產(chǎn)量305。生產(chǎn)一噸75%硅鐵耗電8300-10500度，我國一年用于生產(chǎn)75%硅鐵的總耗電量在32億度以上，占全國總用電量的1%以上，是最大的用電戶之一。電費在75%在硅鐵總成本中占65-70%。降低電耗是生產(chǎn)75%硅鐵節(jié)能增益的重要壞節(jié)。原料、設(shè)備和操作等的改進，都能使75%硅鐵電耗降低。1979年8月至1684年1月，我們進行了四個階段的研究，掌握了炭平衡、焦炭最大使用粒度選擇、粒度搭配、提高極心園功率密度，共節(jié)電2000萬度。在此基礎(chǔ)上，我們對本廠75%硅鐵電爐的參數(shù)和所用原料的性質(zhì)作了分析，放大了爐膛直徑，控制合適的低料面，隨焦炭比電阻變化采用相應(yīng)的平均粒度，使工藝控制合理，75%硅鐵電耗降低，節(jié)電共656萬度。二、電爐參數(shù)改進75%硅鐵電爐，多數(shù)是三相三電極，接等邊三角形布置的。爐內(nèi)電路可以認為如圖1所示。圖一爐內(nèi)電路示意圖電爐運行時，爐內(nèi)電路一條是電極下端通過電弧電阻、合金熔體電阻相互間的串聯(lián)電阻值，即熔池電阻Rr，構(gòu)成星形主回路。另一條是電極通過爐料，由各種爐料形成的串聯(lián)電阻值，即爐料電阻RA，構(gòu)成三角形支路。星形主回路和三角形支路是等效并聯(lián)的。按照熱分布原理，在電爐正常運行的硅鐵生產(chǎn)中，支路電流僅占電極電流很小的比例，約10%以下。如果支路電流過大，輸入電能過多用于加熱爐料，使料層溫度過高，電極會上抬，使熔池反應(yīng)區(qū)上移和溫度不足。為了使爐內(nèi)功率分配適當，必須選擇合適的電爐參數(shù)，控制合適的爐料電阻。這樣才能取得硅鐵電爐良好的經(jīng)濟指標。我們調(diào)查了75%硅鐵爐電耗與操作電阻的關(guān)系，在1982年調(diào)整了20000千伏安電極極心園尺寸，由原來^2950毫米縮小到^2700毫米。在1983年調(diào)整了10000千伏安電極極心園尺寸，由原來^2250毫米縮小到^1950毫米。提高了熔池區(qū)功率密度，減小了操作電阻，降低了電耗。接著我們對電爐參數(shù)又一步一步摸索。75%硅鐵反應(yīng)區(qū)的大小和位置，主要取決于電極直徑、電極在爐料中埋入的位置和電極輸入的功率。每一個操作過程都相應(yīng)的要有一個一定的適宜的熔池功率密度值，低功率密度以電阻方式進行工作，高功率密度引起熔體沸騰并產(chǎn)生電弧，前者電極插入較深，后者電極插入較淺。要降低電耗，就必須保持足夠大的反應(yīng)區(qū)，并使反應(yīng)區(qū)在爐內(nèi)有恰當?shù)奈恢茫@取決于電極埋入爐料的位置。電極插入的合適深度是使硅鐵冶煉過程保持合適的電氣制度的前提，它可以分為電極端頭與爐底或熔體表面的距離和電極在爐料中的插入深度來探討。反應(yīng)區(qū)的功率密度為P^=P效/3V式中：P熔一一相電極反應(yīng)區(qū)功率密度；千瓦/立方厘米。P效一電爐熔池的有效功率：千瓦。V一瓜區(qū)體積：立方厘米。在爐底沒有上漲的熔池里，反應(yīng)區(qū)的體積為：式中：Dp一反應(yīng)區(qū)直徑，即電極極心園直徑；厘米h°一電極端到炭質(zhì)爐底的距離；厘米。?一電極有效插入濃度；厘米。熔池里的功率密度，離電極表面最大，若取為1，爐底的功率密度離電極最遠而最小，為了使爐底功率密度保持為輸入功率為10—30%，75%硅鐵取0.25。這樣既可使合金熔體保持適當溫度，又可使爐內(nèi)功率分配和熱分配最好。電極端到爐底的距離ho=0.67d?？紤]料面效深度h1=1.2d+0.3d=1.5d。參見圖二圖三。圖二爐內(nèi)電極位置及功率密度場圖三電爐主要參數(shù)示意圖以10000千伏安硅鐵爐為例，d=95厘米，則料面高度，即電極端到爐底的距離與電極埋入爐料的有效深度的和，應(yīng)為h=0.67d+1.5d=206.15厘米。爐膛的深度為204厘米時，料面應(yīng)控制在平爐口。由于我們使用的炭質(zhì)還原劑以冶金焦為主，爐料電阻較小，不宜有過厚的預(yù)熱料層，否則爐料總電阻更小，迫使電極上抬，高溫區(qū)上移，爐底炭和溫度不足。據(jù)此，我們將料面從原來高于爐口30厘米降低到平爐口。提高了反應(yīng)區(qū)功率密度，75%硅鐵電耗降低。根據(jù)同樣的原理，對炭質(zhì)爐襯來說，從電極表面到爐墻的距離與電極端頭到爐底的距離也要相適應(yīng)，以保持電極埋入爐內(nèi)的穩(wěn)定和恰當?shù)墓β史峙?。?0000千伏安硅鐵爐為例，ho=0.67d=63.7厘米。而該爐電極表面到爐墻的距離是65厘米，相當于0.68d，與電極端到爐底的距離相近，與電極表面到反應(yīng)區(qū)邊界的距離50厘米也相近，易使功率轉(zhuǎn)移，電極不穩(wěn)。為此，我們放大了爐膛直徑，使電極表面到爐墻的距離增加到96厘米，為1.01d。并把爐墻炭磚的高度從120厘米降低到80厘米。使電極埋入爐料的位置既合適又穩(wěn)定。通過上述電爐參數(shù)的改進，達到了節(jié)電目的，那臺改進的10000千伏安電爐，從1983年10月-1985年5月節(jié)電452.864萬度。見表1。序列時間公稱容量有功功率功率因素次電壓電極電流電流電壓比電極電流密度電極直徑極心圓直徑爐膛直徑爐膛深度電極間凈距電極間電位梯度電極爐墻間凈距料面高度瓜區(qū)功率密度電耗備注量鋼KVAKWcooqVKAAVA/cm2cmcmcmcmcmV/cmcmcmKW/M3kwh/t

11979.10-1983.9100082250.82314041.212945.819522545020799.851.03965230337.08471改刖1983.10-1985.581250.81314041.212945.819519548220473.871.40496200545.78129改后21982.1-1982.9100083390.83414041.232955.829522545020799.851.05365250311.38586改刖1982.10-1984.1282980.8314041.232955.829521045020723786.861.2172.5210441.68306改后31982.1-1982.61000156710.78417067.883996.0120295600237135.470.85692.5280305.48252改刖1982.8-1983.9154520.77317067.893996.0120270600237113.821.054105250419.58132改后三、焦炭平均粒度的選擇鐵合金和煉焦工作者圍繞硅鐵生產(chǎn)節(jié)能，在選擇還原劑方面做了大量的工作，取得了一定的成效。我廠1979年以來，曾采用氣煤焦代替冶金焦，在20000千伏安電爐上冶煉75%硅鐵，電耗從8389度/噸下降到8191度/噸，最低為8018度/噸。然而生產(chǎn)75%硅鐵的各個廠家都有自己的具體條件。特別是炭質(zhì)還原劑，用不同的煤會煉出不同的焦炭，采用不同的煉焦工藝煉出的焦炭理化性能又不同。生