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    公司新聞

    要想生產出高含量的硅錳合金,這些知識你必須掌握

    硅錳合金是煉鋼常用的復合脫氧劑,又是生產中,低碳錳鐵和電硅熱法生產金屬錳的還原劑。

    硅錳合金可在大中小型礦熱爐內采取連續式操作進行冶煉。目前,世界上硅錳合金電爐正向大型化、全封閉的方向發展。

    生產硅錳合金的原料有錳礦、富錳渣、硅石、焦炭。

    生產硅錳合金可使用一種錳礦或幾種錳礦(包括富錳渣)的混合礦。為保證煉出合格產品,礦石中的錳鐵比和錳磷比應滿足一定要求

    所用的錳礦含錳越高,各項指標越好,圖1為錳礦品位對硅錳合金技術經濟指標的影響。錳礦中二氧化硅含量通常不受限制。采用含二氧化硅較高的錳礦(30~40%SiO2)來冶煉硅錳合金在技術上是允許的,在資源利用上是合理的。

    錳礦中的雜質P2O5要低,P2O5使合金中磷含量升高。錳礦粒度一般為10~80mm,小于10mm不超過總量的10%。

    對于硅石的要求,SiO2≥97%,P2O5<0.02,粒度10~40mm,不帶泥土及雜物。

    對于焦炭的要求,固定碳≥84%,灰分≤14%,焦炭粒度,一般中小電爐使用3~13mm,大電爐使用5~25mm。

    對于石灰的要求與碳素錳鐵對石灰的要求相同。

    為了改善硅的還原,爐料中必須有足夠的SiO2使在酸性渣中進行冶煉,渣中SiO2過高,會使排渣困難,通常冶煉硅錳合金的爐渣成分

    錳的高價氧化物不穩定,受熱后容易分解和被CO還原成低價的氧化物MnO,在1373K~1473K的溫度區間,錳的高價氧化物已經分解或還原成MnO。MnO較穩定,只能用碳直接還原,由于爐料中SiO2較高,MnO在沒開始還原時就與它反應成硅酸鹽,富錳渣中的硅錳也是硅酸鹽的形式存在,因此從MnO中還原錳的反應,實際上是液態爐渣的硅酸鹽中進行還原的。

    由于錳與碳組成穩定的化合物Mn3C,用碳還原MnO得到的不是純錳,而是錳的化合物Mn3C。

    爐料中的氧化鐵比氧化錳容易還原,還原出來的鐵與錳組成共熔體,大大改善了MnO的還原條件。

    由于硅與錳生成比Mn3C更穩定地化合物MnSi,當硅遇到了Mn3C時,Mn3C中的碳被排擠出來,使合金含碳量下降被還原出來的硅越多,碳化物破壞得越徹底,合金的含碳量就越低。由于還原出來的硅與錳結合生成MnSi,從而改善了還原條件。

    合金中的含硅量越低,SiO2的開始還原溫度越低,例如,冶煉硅錳20時,SiO2開始還原溫度為1763K,冶煉硅錳14時為1748K。

    生產硅錳合金的工藝與生產碳素錳鐵基本相同,但在爐況的掌握上比生產碳素錳鐵要難些。為此在操作上更要求做到精心細致,正確的判斷爐況和及時處理。

    正常爐況的標志是電極插入深度合適,爐料均勻下沉,爐口冒火均勻,成分穩定和各項技術經濟指標良好。準確的配料比是保證得到正常爐況的關鍵。

    配料比中的主要問題是配碳量問題。當爐料中還原劑過多時,爐料導電性增強,電流上漲電極上抬,坩堝縮小,疵火塌料現象增多,爐口的外觀和煉硅鐵時的還原劑過多時有些相同,由于爐料中有過多的還原劑,二氧化硅還原較多因而合金中硅高。若還原劑過剩量太大,電極上抬很嚴重,爐底溫度低,合金中硅含量反而下降。

    當爐料中還原劑不足時,電極下插深,爐口火焰低,發暗,由于還原劑不足,渣中二氧化硅高,渣發粘,出鐵時鐵渣不分,合金中硅低碳高。

    配碳量是根據公式計算出來的,但要把爐上的一些實際情況考慮進去。例如爐渣堿度大渣稀,出鐵帶走的生料多,配料量可以大些,又如舊的出鐵口爐眼大,出鐵時帶走的焦炭多,配碳量也要大一些。

    爐渣的堿度對硅錳合金的冶煉也有很大的影響。

    堿度過高,成渣溫度大大下降,爐內溫度提不高,加之CaO與SiO2結合成硅酸鹽,這些都使SiO2的還原困難,合金含硅量上不去。此外,堿度過高,爐渣過稀,出鐵時帶走的生料多,出鐵口也容易燒壞,爐眼也不好堵,因此堿度太高是不好的。

    堿度太低,渣發粘,排渣困難,排渣不徹底,容易引起翻渣,堿度太低,電阻大,爐渣的導電性大大下降,常常給不滿負荷,因而爐溫低,坩堝縮小,化料速度慢,生產率低。由于爐溫低和渣發粘,SiO2還原發生困難,合金中硅低碳高,渣中跑錳多。

    生產中可根據渣量和渣的流動性來判斷爐渣堿度,正常冶煉時,每爐的渣量和鐵量在一定范圍內波動。若出渣過多,出鐵較少,說明堿度高;若渣量少,流不出來,出鐵口掛渣,說明堿度低。爐渣的流動性和堿度直接相關,渣稀,堿度就高、渣粘、堿度就低。

    二氧化硅是較難還原的氧化物,它的還原程度與還原劑的用量特別是與爐溫有關。因此,冶煉硅含量較高的硅錳合金除適當增加還原劑的用量外,關鍵是怎樣提高爐內的溫度。

    我們知道,在連續冶煉法中,爐渣的熔點對爐溫有很大的影響。在冶煉硅錳合金時,因為爐渣中的SiO2和MnO在1240℃會組成低熔點的共晶體,而從MnSiO3中還原得到含硅20%的開始還原溫度為1490℃,因此冶煉高硅硅錳合金的主要困難也是爐溫問題。

    錳礦的品位和塊度對爐溫是有影響的。錳礦含錳越高,渣量就少,爐溫容易上去。錳礦塊度大,透氣性好,整個爐口冒火,料層均勻下沉。原料預熱好,落入下部反應區時帶入較多的熱量,同時塊度大,熔化很慢,成渣溫度也高,這都有助于爐溫的提高。

    提高合金的含硅量,還要有一個合適的爐渣成分。生產實踐指出,當堿度(CaO/ SiO2)在0.5~0.7之間,合金含硅量高。此外,爐渣中含有少量的(5~7%)MgO能大大改善爐渣的流動性,又利于爐溫的提高,這都能促進SiO2的還原。

    電極工作端的長度對爐溫是有直接影響的。9000~12500KVA的電爐冶煉硅錳合金時電極的正常埋入深度為1.2~1.4米,工作電壓為130~145V;3000~6000KVA的電爐冶煉硅錳合金時電極的正常埋入深度為600~800mm。

    此外,如出鐵口處爐壁變薄,出鐵口爐眼太大造成出鐵時淌生料嚴重,也都影響爐溫的提高,從而影響合金中硅含量的提高。

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