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纯净硅铁生产方案

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2020年5月29日
文档仅供参考
普通硅铁产炉转炼生产高纯硅铁合金方案

鄂尔多斯冶金集团有限责任公司为推进产品升级,增加产品附加值。充分利用集团雄厚技术、管理实力,经过集团领导研究决定,安排特种合金冶炼公司应用正在运行中的12500KAV普通硅铁产炉转炼生产高纯硅铁合金。
1、生产产品化学指标要求
表1高纯硅铁牌号及化学成分

项
目

牌 号
化 学 成 分 %
Si
AL
Ca
C
Ti
S
P
Mn
≤
FeSi75Al0.05Ti0.05
≥77
0.05
0.05
0.10
0.05
0.005
0.04
0.10
FeSi75Al0.1Ti0.03
≥77
0.05
0.04
0.05
0.03
0.005
0.04
0.10
FeSi75Al0.1Ti0.025
≥78
0.05
0.03
0.05
0.025
0.005
0.03
0.10
FeSi75Al0.05Ti0.015
≥78
0.03
0.03
0.03
0.015
0.003
0.02
0.10
2、生产适用原料指标要求
2.1、还原剂理化指标
2.1.1、还原剂物理指标要求:
高纯硅铁生产使用碳质还原剂有优质石油焦,低灰分兰炭粒度控制在石油焦1-15mm 。
2.1.2、还原剂化学指标要求:

还原剂化学成分指标
项
目
名 称
化 学 成 分 %
固 定 碳
水 分
灰 分
挥 发 分
石 油 焦
≥89
≤0.6
≤0.35
≤10.00
兰 炭
≥83
≤14
≤7.50
≤ 6.50

还原剂灰分化学成分指标
项
目

名 称
化 学 成 分 %
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MnO
P2O5
SO2
TiO2
V
CaO
≤
石 油 焦
30.00
13.00
11.0
1.20
0.02
0.01
0.30
36.0
7.57
兰 炭
35.00
15.00
6.50
1.00
0.05
0.04
0.80
35.0
6.40
2.1.3、石油焦的供货地域选择新疆。
2.2、硅石理化指标
2.2.1、硅石物理指标要求:
硅石热稳定性要求温度在1500℃时大于90%以上,不得混入废石角砾状硅石、风化石等,表面不允许有其它杂物。硅石的粒度控制在 60—120mm,适用前用水清洗。
2.2.2、硅石化学指标要求:
硅石化学成分指标
项
目
名 称
化 学 成 分 %
SiO2
Al2O3
CaO
Fe2O3
MnO
P2O5
SO2
TiO2
≤
硅 石
≥99
0.10
0.35
0.45
0.10
0.002
0.003
0.005

2.3、铁制品理化指标
2.3.1、铁制品物理指标要求:
冶炼铁制品使用硅钢片,不得带有泥沙、铝片、油污、铸铁等,生锈严重的不可用。规格控制在10-100mm 。
2.3.2、铁制品化学指标要求:
铁制品化学成分指标
项
目
名 称
化 学 成 分 %
Fe
Al

Mn
P
S
Ti
Si
C
≤
硅 钢 片
≥95
-
-
0.75
0.02
0.04
0.005
4.15
0.04
钢钎、电极壳
≥98.5
0.02
-
0.45
0.04
0.04
0.025
0.50
0.40

2.4、电极糊理化指标
2.4.1、电极糊物理指标要求。
电极糊使用灰分低的标准糊。
2.4.2、电极糊化学指标要求:
电极糊化学成分指标
项
目
名 称
化 学 成 分 %
C
水 分
灰 分
挥发分
≤
电 极 糊
≥80.65
0.35
2.00
17

电极糊灰分化学成分指标
项
目

名 称
化 学 成 分 %
SiO2
Al2O3
Fe2O3

P
SO2
TiO2
V
CaO
≤
电极糊灰分
36
0.24
0.41
-
0.006
0.005
0.008
8.0
0.119
2.4.3、电极糊供货单位选择巩义。

3、生产适用设备要求
3.1、矿热炉: 生产选择12500KAV矿热电炉,电炉要求设备完好,炉矿运行正常,故障率低。
3.2、炉外精炼设施: 炉外精炼设施一组包括供气设施,气体流量监测和控制系统。体气输送管道抗压应在P≤0.8Mp ,各管道链接密封、不得漏气。管道通气流畅,气压表稳定、准确。气体中水分为0 。
3.3、精炼铁水包:铁水包每炉次可乘容5T硅铁水,具有较高的抗碱化耐侵蚀性能、耐冲刷性能、耐剥落不粘渣等性能。透气砖须用专利透气砖,精炼铁水包在使用前必须预热、烘烤保持完全干燥包内不得有积水。每台炉准备4口。
3.4、除渣耙:除渣耙是将炉外精炼硅铁熔体表面所形成的三元型高二氧化硅渣清除,以防在浇注时带入合金中,污染成品合金影响合金质量。除渣耙可选用碳材或冷轧钢材,除渣耙规格25cm×32cm 。每炉次准备3把。
3.5、炉前储料箱: 在试生产炉台出铁口前需配被2个能储放300kg和2吨合成料的储料箱,预防合成料污染车间环境和影响合成料质量。规格要求(⑴、长方形上开型,尺寸 mm×1500mm×200mm,⑵圆柱形半开型底部有固定架,尺寸半径280mm,高890mm,固定架高度280mm。制作用材质,2mm厚度钢板).
3.6、样勺: 样勺是提取合金熔体样品的主要工具,可选用铸铁或碳素材料,每炉次可准备6把。每次使用前用细砂纸打磨干净、不得带有如何杂质。
3.7、浇铸定模:定模要求表面破损或损伤过严重的不可用。在浇注前用高压气体吹干净,预防合金污染。
3.8、水洗系统:在高纯硅石入炉前,要求将表面杂物清洗干净。清洗设备由储料舱、振动筛或滚筒筛、原料输送系统、水循环系统、蓄水池组成。设备确保每日清洗硅石120吨,不受季节和气候影响。
3.9、上料系统:高纯硅铁上料系统要求,必须与普通硅
铁上料系统两系统分开,预防原料2次污染。称重系统必须将误差精确止最小范围,硅石误差不得大于±3kg,石油焦误差不得大于±1kg,硅钢片误差不得大于±1kg。
4、高纯硅铁置换生产技术方案
低钛高纯硅铁生产冶炼工艺是在普通硅铁操作基础上,以置换适用高纯度原料,控制入炉原料中杂质元素总量,特别TiO2含量,结合炉外精炼生产。列似工业硅冶炼操作工艺。在生产操作过程中由于石油焦透气性和比电阻影响,炉气不能沿炉口表面均匀逸出,电极悬空,下放困难。因此炉内会形成一个空的坩埚,刺火严重。为降低应刺火造成设备烧损和各项操作难度,在冶炼操作时可采取陆续分批置换方法,最终确定最佳的操作工艺技术指标和原料指标。

4.1、置换生产工艺原理
硅铁合金生产中,杂质元素来源于碳质还原剂灰分中的,约占70%-80%,硅石杂质中带入的约占20%-30%,特别是杂质中的TiO2,100%被C还原,99%的进入合金。钢屑和硅钢片中带入少量。可是两者之间的杂质元素都是以单质形式从在,经高温还原可直接进入合金中,也是不可忽略。因此选择高纯度原料,缩减入炉原料中杂质元素总量特别各原料中TiO2总量,是生产高纯硅铁的唯一途径。
硅铁冶炼过程中杂质元素因为其熔点和软化点较高,还原性能差。在硅铁炉内的预热层和烧结层不熔融,只有到达坩埚区温度达到1800℃以上,才与熔融的SiO2 、C 、SiC进行复杂的反应。部分杂质元素同时又被还原为氧化物,在炉料结构的炉心、炉壁料层不能被还原而是与SiC 、SiO2 等生成难熔物,形成积渣或假炉底。沉积了大量的杂质元素包括TiO2 。因此在高纯原料入炉前应在料批中加入适量的熔剂CaO或CaF,降低炉渣粘度,使其排出炉内。处理周期不得超过一个周期,不得集中在电极根部。
4.2、生产工艺操作
低钛高纯硅铁生前必须将低钛硅石清洗干净,用人工将其精整为粒度50～300mm。然后与石油焦,硅钢片经行精确配比后入炉冶炼,冶炼时严格控制炉矿。2.5小时后出炉,再进行炉外精炼除去AL 、Ca 等杂质;然后浇注分析入库,根据Ti元素%含量分方。其过程见工艺流程图:
炉 台
冶 炼
炉外精炼
石英沙
石灰石
萤 石
氧化皮
配 比
浇 注
化验分析
入库分级
硅 石
硅钢片
石油焦
清洗

4.3、操作时的异常情况和应对措施
4.3.1、低钛硅铁试生产时,因为原料配比调整和使用石油焦透气性差、电极可能会下放困难而悬空、使炉内会形成一个空的坩埚,炉气聚集刺火严重。为缓解此现象操作时应不断的在炉面上扎眼,增加炉面透气。再严重时可重新调整料批中石油焦的量,或偏加一定量的木屑。
4.3.2、生产过程中因为刺火而造成炉面温度不断升高,工人劳动强度增加;应该增加操作人数,缓解劳动强度。
4.3.3刺火时会将物料冲出炉外,为避免工人烧伤,应该给每位员工都佩戴防护面罩。工人必须穿戴棉质工作衣。
4.3.4、冶炼炉气较普通硅铁多,为避免环保环境影响。可与除尘部门协调加大风机吸入量,缓解炉气无规则扩散。
4.3.5、炉体温度和变压器温度上升极快,电极会过早烧结,操作人员应加大炉体冷却,增加循环水量。
4.3.6、炉外精炼时间较长,有必要时可配入氧气或附加氧化皮加快杂质元素还原,缩短精炼时间。
4.3.7、成品质量波动较大,至此可多方面考虑,如原料质量、浇注污染和样品污染等。
4.3.8、因为低钛硅铁宜受污染,影响产品质量。可用篷布将冷却后的成品及时封盖。加工采用人工精整。

特种合金冶炼公司
二〇一一年五月