電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵

1、電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵電硅熱法就是在電爐內(nèi)造堿性爐渣的條件下，用硅鉻合金的硅還原鉻礦中鉻和鐵的氧化物而制得。冶煉設(shè)備及原材料用電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵是在固定式三相電弧爐內(nèi)進(jìn)行的，可以使用自焙電極，爐襯是用鎂磚砌筑的（干砌）。爐襯壽命短是中低碳鉻鐵生產(chǎn)中的重要問題。 由于冶煉溫度較 高（達(dá) 1650 C） ，爐 襯壽命一般較短（約 45-60 天）。電爐功率一般采用 2000 3500kV ? A 3500kV ? A 固定式三相電弧爐的爐殼直徑為5.2m,高 2.5m ，爐膛直徑（底部） 2.7m ，爐膛深度 1.3m ，電極直徑 450mm 。冶煉中低碳鉻鐵的原料有鉻礦、 硅鉻合金和石灰。

2、鉻礦應(yīng)是干燥純凈的塊礦和精礦粉，其Cr2O3含量越高越好，雜質(zhì)（A12O3 , MgO、Si02 ）含量越低越好。鉻礦中磷含量不應(yīng) 大于0.03%。粒度小于 60mm 。硅鉻合金應(yīng)是破碎的，粒度小于30mm ，不帶渣子。石灰應(yīng)是新燒好的，其 CaO 含量不少于 85%。石灰中 CaO 越低，則雜質(zhì) Si02、 A12O3 就越高，結(jié) 果用來調(diào) 整堿度的 CaO 也越多，而真正的有關(guān) CaO 就越低。如果石灰中的 CaO 低，則有效 的 CaO 就更低。爐內(nèi)反應(yīng) 用電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵的主要反應(yīng)如下：2Cr2O3+3Si=4Cr 3SiO22FeO+Si=2Fe+SiO2這兩個反應(yīng)的基礎(chǔ)是硅能

3、與氧化合生成比鉻和鐵的氧化物更為穩(wěn)定的化合物SiO2。用硅還原鉻和鐵的氧化物的過程和用碳還原的過程有區(qū)別。用碳還原時生成的一氧化碳可以從反并能保證被還原的元素 有較高的回收率。用SiO2 ，聚集于爐渣中，使進(jìn)一40% 50% 的 Cr2O3 還原出應(yīng)中逸出， 因而用碳還原氧化物的反應(yīng)沉淀是很完全的，硅還原鉻和鐵的氧化物時，反應(yīng)生成的步還原發(fā)生困難。因此，如不采取措施，還原時只能將礦石中 來，而后還原反應(yīng)就要停止進(jìn)行。 再增加還原劑的數(shù)量， 則合金中的硅要高出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)造成 廢品，而中的 CaO 能與化合并且爐渣中的 Cr2O3 還是很高。為提高鉻的回收率，需向爐渣中加熔劑石灰。石灰 生成穩(wěn)定的硅

4、酸鹽： CaO? SiO2 、2CaO- SiO2 (以 2CaO SiO2 為最穩(wěn)定 )， 這樣才能把渣中 Cr2O3 進(jìn)一步還原出來。爐渣堿度 CaO/SiO2 一般等于 1.6 1.8 。冶煉中低碳鉻鐵的爐渣中也含也MgO, 是由鉻礦和爐襯帶進(jìn)的，氧化鎂和氧化鈣的作用相同，所以爐渣堿度也可用 ( CaO+MgO ) /SiO2 來表示。冶煉中低碳鉻鐵 ( CaO+MgO ) /SiO2 一般等于 1.8 2.0。這樣就使鉻礦中的 Cr2O3 最大限度 地從礦石中還原出來。 如堿度再提高就不合理了， 不但不能大幅度的降低爐渣中的 Cr2O3 ，而由于渣 量增加，爐渣中鉻的總量及熔化爐渣消耗

5、的電能也增加。爐渣與金屬之比 (渣鐵比 )為 3.0 3.5。操作工藝中低碳鉻鐵生產(chǎn)特點是間歇式作業(yè)，各個不同冶煉期有著各種不同的電氣制度。在熔 化期內(nèi)，還 原反應(yīng)在高溫區(qū)已開始進(jìn)行， 但周圍爐溫較低，大部分固體料仍在熔化，故可用 較高的電壓， 這時爐 子的功率較大。 爐料化完后的還原期就不要大功率了， 如繼續(xù)長弧高壓 操作，熱損失增加，并惡化操 作條件，有損爐料，故應(yīng)采用較低的二次電壓。一般熔化期用178V ，精煉期電壓為 156V 。電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵所用的還原劑為硅鉻合金，硅鉻合金中的鉻在冶煉過程中進(jìn) 入中低碳鉻 鐵。為了防止弧光侵蝕爐底和適于送電，采用留鐵操作，爐底留鐵量以 150

6、 200mm 厚為 適宜。留鐵生產(chǎn)有如下優(yōu)點：( 1 ) 使?fàn)t渣和爐底隔開，避免爐渣對爐度侵蝕；保持爐襯有恒溫，不致使?fàn)t襯由于經(jīng)常下冷料形成急冷引起破壞；( 3) 防止高溫弧光刺破爐底。但留鐵應(yīng)適當(dāng)，太多或太少都不利。留鐵最太多，引起翻渣和塌料，影響產(chǎn)品質(zhì)量； 留鐵量太少， 會使?fàn)t底遭受高溫，機械沖刷及化學(xué)侵蝕，從而縮短爐襯的使用時間。中低碳鉻鐵冶煉的主要環(huán)節(jié)是補爐、堵出鐵口、加料和熔化、精煉等。出鐵后應(yīng)立即用鎂砂堵出鐵口，并檢查爐襯的侵蝕情況。爐襯是在1650 1700 C 的高溫下工作的，同時受渣鐵的強烈化學(xué)侵蝕及攪動時的機械沖刷， 此外爐況不正常及出鐵口使用不合理等， 都會 引起爐齡 縮

7、短。 生產(chǎn)實踐證明， 采用下列方法可以延長爐齡壽命： 提高筑爐質(zhì)量、 制定合理 的操作工藝、使 用合理的二次電壓、 穩(wěn)定的掌握溫度和堿度、 保持均恒的留鐵量、 合理的使 用和維持出鐵口。當(dāng)發(fā)現(xiàn)爐墻（主要是渣線）侵蝕嚴(yán)重時，應(yīng)及時從料批中抽出部分石灰，或用鎂磚頭 進(jìn)行補爐。 補好爐襯方可引弧送電。冶煉中碳鉻鐵可采用快負(fù)荷操作，送電后 1 5 分鐘方可 滿負(fù)荷操作。為促進(jìn)化料，冶煉中低碳鉻鐵熔化期負(fù)荷要給足，以便提高爐缸溫度，精煉期負(fù)荷可稍小一點。加料有兩種方法：一是混合加料，即將鉻礦、石灰和硅鉻合金一次混合加入爐內(nèi)；再一種加料法是分批加料法， 即將一爐爐料混合后， 分幾次加入爐內(nèi)。 前者是目前廣

8、泛應(yīng)用的 方法。 其特點是送 電后， 將混合料一次緩慢的加到爐內(nèi)， 分布要微呈盆形， 電極后面適當(dāng)多 些，大面適當(dāng)少些。如果 夏季雨水較多，原料潮濕，可將料先下到爐子周圍進(jìn)行烘烤，待干 燥后， 用耙子徐徐推入爐內(nèi)。為加 速熔化和充分利用熱量，根據(jù)化料情況， 可用耗子將四周 的料逐漸推入爐內(nèi)。 為加速熔化和充分利用熱量， 根據(jù)化料情況， 可用耙子將四周的料逐漸 推入爐 內(nèi)高溫區(qū)。從送電到爐料化完以后，這段時間叫熔化期。精煉期是指爐內(nèi)料化完后到出鐵前，此階段是還原反應(yīng)，此期內(nèi)應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?促進(jìn)還原反 應(yīng)的進(jìn)行。精煉期必須保持一定的精煉時間，太長會使金屬增碳，并浪費電能； 太短則還原反應(yīng)進(jìn)行的

9、 不徹底，金屬回收率低。出鐵前應(yīng)在三根電極的中間取樣，判斷含硅量，硅量低應(yīng)補加硅鉻進(jìn)行調(diào)硅；硅高應(yīng) 酌情加鉻礦 脫硅處理。待成分合格即可出鐵。判斷含硅量的方法如下：（ 1 ）試樣斷面呈灰白色， 稍有立岔（柱狀結(jié)晶） ，鐵樣較堅韌， 證明金屬含硅小于 3% ， 可 以出鐵。（2）試樣斷面呈灰黑色，立岔很多，堅韌不易打碎，說明含硅太低，應(yīng)補加還原劑進(jìn)行調(diào)硅。但加硅鉻后，應(yīng)進(jìn)行攪拌，并有一定精煉期之后方可出鐵。3 ）試樣斷面呈白色， 質(zhì)地較脆， 易于打碎， 說明含硅太高， 不能出鐵， 應(yīng)進(jìn)行精煉， 必要時可加入一定量的鉻礦進(jìn)行脫硅。待成分合格方可出鐵。出鐵前應(yīng)準(zhǔn)備好鋼包、渣罐、小車、錠模等，卷揚應(yīng)正

10、常運轉(zhuǎn)。成分合格，立即打開 出鐵口停電 出鐵。 出鐵口有時難開， 使用燒穿器或氧氣燒開出鐵口。 正確使用和維持出鐵口 是延長爐齡壽命的 關(guān)鍵問題之一。 出鐵口開的高度和堵的深度都應(yīng)適當(dāng)。 如開的太高， 鐵水 出不來，大量的鐵水存在 爐內(nèi)，造成翻渣，嚴(yán)重的會造成漏爐事故；出鐵口開的太低，會把 爐內(nèi)的鐵水都放出來，鋼包裝不下， 造成爐前事故，又使?fàn)t底下降，爐齡壽命顯著縮短。最 好是根據(jù)爐底的深度開， 先出渣，后出鐵水， 按 料批的大小爐爐都均勻的出鐵。出鐵口堵的 深度也應(yīng)適當(dāng)，太深造成開眼困難，太淺出鐵口外移，侵蝕 出鐵口兩側(cè)，使?fàn)t襯壽命變短， 還易跑眼。出鐵后將渣鐵在特制的渣鐵分離器(即分渣模)

11、里分離。渣鐵分離后，合金澆鑄在錠 模里。或用鑄鐵機澆鑄。 吊往精整臺冷卻后除掉表面灰塵和夾渣， 破碎后每塊質(zhì)量小于 15kg ， 按品種牌號入指 定的庫號， 并將化學(xué)成分和物理形態(tài)不合格的產(chǎn)品回爐重新熔煉。 在熔煉低 碳鉻鐵( Cw 0.25 )時， 對增碳問題應(yīng)適當(dāng)注意。原材料要清潔干凈不準(zhǔn)帶碳，特別是硅鉻合 金的含碳量要低，硅鉻合金嚴(yán)禁帶 渣，因渣中含碳量較高。配料計算石灰：原料成分硅鉻合金：Cr28% ，Si48% ，F(xiàn)e23% ， C0.5% ， P0.02% 。鉻礦： Cr2O345% ，F(xiàn)eO23%, SiO25% ,AI2O313% , CaO2% ，MgO8% , C0.03%

12、 ， P0.03% 。FeO0.5% ，SiO21% ， AI2O35% ， CaO80% ，MgO1% ， C0.03% ， P0.03%計算條件 計算條件為：(1)以 100kg 鉻礦為基礎(chǔ)進(jìn)行計算。(2) 鉻礦中 Cr2O3 有 75% 被還原，有 25% 進(jìn)入爐渣 (其中有 15% 呈 Cr2O3 存在，有 10% 呈金屬粒 )硅鉻合金中硅的利用率為80%( 其中進(jìn)入合金 3%) ，7%以 Si 和 SiO 的形式揮發(fā)， 13%進(jìn)入爐渣。鐵和鉻各入合金95% ，入渣 5% 。25% 揮發(fā)。原料中磷有 50% 合金， 25% 入渣，堿度 CaO/SiO2=1.6-1.8 。配料計算A 還

13、原 100kg 鉻礦所需要的硅量還原 Cr2O3(2Cr2O3+3Si=4Cr+3SiO2) ：45 0.85 (84 -304)=10.59(kg)還原 FeO(2FeO+Si=2Fe+SiO2):23 0.95 (28 - 14)=4.25(kg)合計： 10.59+4.25=14.84(kg)折合成硅鉻合金為：14.84 (0.48 0.80 0.9)=40(kg)B由40kg硅鉻合金帶入金屬中各元素的質(zhì)量Cr： 40 0.28 0.95=10.60(kg)Fe ： 40 0.23 &95=8.40(kg)C 由 100kg 鉻礦中帶入金屬各元素的質(zhì)量Cr： 45 0.75 104/152=23.10(kg)Fe ： 23 0.90 56/72=16.10(kg)D 生成金屬的質(zhì)量及成分元素 質(zhì)量 /kg合金成分 /%Cr 10.60+23.10=33.70 57.40Fe8.40+16.10=24.5041.60Si40 0.48 0.03=0.581.0合計 58.70 100E 應(yīng)加入石灰量從鉻礦中帶入的 SiO2 量：100 0.05=5(kg)硅鉻氧化生成的量：40 0.48 0.90 ( 60 吃 8) =37(kg)合計： 5+37=42(kg)渣