高品质硅铁的生产方法

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                        高品质硅铁的生产方法

       本发明涉及高品质硅铁的生产方法。         目前国内高品质硅铁的生产方法，主要有5种，一是采用精选炉料生产高纯硅铁，二是采用炉外吹氯精炼的方法生产高纯及低碳硅铁，三是采用炉外顶吹氧气的方法生产高纯及低铝硅铁，四是采用热冲渣洗的方法生产高纯及低碳硅铁，五是采用精选炉料的方法生产低铝、低碳硅铁。采用精选炉料的方法生产高纯硅铁主要是通过精选石英石和石油焦、木块、木炭以及硅钢片原材料进行冶炼生产、以达到降低产品中杂质元素含量的目的。该方法由于存在着原材料质量波动较大，冶炼生产过程中难免带入一部分杂质，从而产品中杂质含量的降低率受到限制，产品质量不高，成品率较低，而且生产炉况较难维护、炉口操作难度较大，产品的生产成本和能耗较大，经济指标较差。炉方法脱除钙、铝效果较好，但尾气较多、且生产中常常产生泄漏和吹氯石墨管折断而中止精炼等情况，从而严重地污染了环境，危害工人的身体健康，而且对生产设备腐蚀较大。炉外顶吹氧的方法进行炉外精炼，对产品中杂质钙、铝、碳元素脱除也较好。但在使用过程中，由于铁水翻腾剧烈、喷溅损失较大，铁水温度迅速下降，造成粘包、铁损失较大，资料统计损失在12%-20%。吹氧用石墨管也经常发生折断事故而中止精炼、成品率低，经济上也很不合算。精选炉料的方法生产低铝、低碳硅铁主要是通过精选还原剂，如兰碳、气煤焦等原材料进行冶炼生产，以达到降低产品中杂质元素，主要是铝含量的目的。该方法由于存在着原材料成份波动较大，冶炼过程中难免带入一部分杂质，从而产品中的杂质含量的降低率有限，铝含量一般可降至1.6%,最多只能降至1.2%, 碳含量0.2%,只能生产部分品牌的产品。
        本发明的目的是要克服上述几种方法的不足，提供一种高品质硅铁的生产方法，该方法实用于系列高品质硅铁的生产。
        本发明的高品质硅铁的生产方法包括如下步骤：
        （1）筛选原料硅石、还原剂、钢悄或/硅钢屑，硅石为石英石或白硅石、黑硅石、还原剂为冶金焦和气煤焦，或者兰炭和气煤焦，兰炭和石油焦及木块、根据各种原料的准确成份含量和所要生产的品种对所有元素成份要求，按公知技术进行计算各原料量、配料混合后填入矿热炉内按通常冶炼硅铁合金的条件和操作进行冶炼。
        （2）炉外包底吹氧精炼、硅铁出矿热炉前，向精炼铁水包内加入计算量的预熔合成渣或/和硅灰、石英粉、CaF2或CaO调整渣的成份至重量含量SiO2＞60%，CaO＜30%，其它＜10%，将铁水包保温预熔合成渣烘烤至＞200℃后，装入矿热炉出炉铁水，同时通过包底吹入氧气或空气，氧气加氦气、空气加氦气，空气加氧气进行炉外精炼，气体压力＞0.5MPa，气体流量＞6Nm3/h，精炼时间30—40分钟，进
        （3）要求含C＜0.03%的硅铁在铸锭冷却后还要除去表面析出的碳化硅（SiC）及粘附在铸锭表面的夹渣，即得高品质硅铁产品。
        本产品质硅铁生产方法所用原料质量如下：
       （1） 硅石    Q/HT

硅石 名称	SiO2 大于	Fe2O3 小于	Al2O3 小于	CaO 小于	Ti 小于	粒度（mm）
						12500KVA矿热炉	6300KVA矿热炉
石英石	99.5%	0.1%	0.1%	0.1%	0.002	50-140	45-120
白硅石	98%	0.15%	0.15%	0.15%	0.005	50-120	45-100
黑硅石	99%	0.1%	0.%	0.1%	0.003	50-120	45-100

          (2)还原剂

还原剂	固定碳(C)大于	挥发份(V)小于	灰分(A)小于	灰分化学成份%(小于)				粒度(mm)
				SiO2	Al2O3	CaO	Ti	12500KVA矿热炉	6300KVA矿热炉
冶金焦	85%	3%	12%	-	-	-	-	5-20	3-10
兰炭	83%	10%	7%	50%	25%	25%	0.5	8-25	5-20
石油焦	90%	10%	0.3%	-	-	-	0.7	1-30	1-20
木块	26%	70%	4%	-	-	-	-	20-200	20-200
气煤焦	84%	8%	8%	45%	30%	25%	0.6	8-25	5-20
木炭	75%	20%	4%	-	-	-	-	10-30	10-20

        (3) 钢屑和硅钢屑

名称	Fe大于	Mn小于	Ti小于	粒度(mm)
钢屑	95	0.8	0.025	5-100
硅钢屑	95	0.3	0.015	10-100

        所用预熔合成渣成份重量含量为SiO2＞50%，CaO＜40%,Al2O3＜5%,余量为其它成份,该合成渣是采用洗净的碎硅石(SiO2＞97%），碎莹石CaF2＞80%和生石灰CaO＞85%在矿热炉或者冲天炉，电熔渣炉内熔融、经水淬，干燥而成。所用碎硅石的粒度为18-50mm，莹石粒度为10-50mm。
        精炼铁水包及预熔合成渣用结构类似炼钢或铸造用的烤包器烘烤。包底吹氧是通过包底透气砖吹氧，透气砖采用钢精炼用透气砖。扒渣浇铸是待铁水温度降至1450℃以下进行扒渣浇铸。
        按本发明的方法操作，严格控制工艺条件生产出的硅铁产品的杂质重量含量可控制在下列范围：Si：75%-80%，Al：0.004-1.5%，Ca:0.02-1.0%，C:0.01-0.1%, P:0.01-0.02%, S:0.002-0.005%, Tl:0.025-0.05%, Ma＜0.1%, Ca:0.1%, Cr:＜0.1%, V:＜0.1%, Nl:＜0.1%, Mg:＜0.1%。
        本发明主要具有如下优点:
        （1）本方法具有覆盖面广，适用性强的优点，可按硅铁合金各品种，各牌号的质量要求，对杂质元素进行准确的控制，使用同一方法可生产系列高品质硅铁。
        （2）通过对原料科学合理地筛选、配比，控制产品的杂质元素含量，有利于矿热炉炉况的维护和操作，降低消耗，提高技术经济指标。
        （3）炉外包底吹氧精炼、效率高、热力学动力学条件充分，能有效地控制产品的杂质元素的含量，而且精炼损失少，设备不容易损坏。
        （4）吹氧精炼没有大气污染，保证了工人身体的健康，保证了设备的安全运行。
        （5）低温烧铸及对硅铁表面进行处理，能进一步降低合金的杂质含量从而保证了产品质量。
      下面是用本发明的方法生产几种高品质硅铁的实施例： 实施例1，高纯硅铁的生产
按石英石（或者SiO2＞99%的硅石）100kg、兰炭20-40kg、石油焦35-20kg、木块35-0kg、硅钢屑或和钢屑8-14%kg，其还原剂（兰炭+石油焦+木块）固定碳总量＞50kg配料，选石英粒度50-140mm、兰炭8-25mm、石油焦1-30mm、木块20-200mm、钢屑5-100mm、硅钢屑10-100mm，原料混合好后填入12500KVA矿热炉内，按矿热炉冶炼硅铁合金条件和操作进行冶炼，铁水出矿热炉前对精炼铁水包用烤包器进行烤包保温、并向包内加入预熔合成渣30-60Kg/吨铁水，硅灰30-50kg/吨铁水，用烤包器将其烘烤至800℃以上装入铁水，从包底通过透气砖吹入氧气和空气精炼30分钟，气体压力＞0.5MPa，气体流量＞6Nm3/h，用钨铼合金高温测温仪随时对精炼铁水温度进行监测，了解铁水温度的变化，待铁水温度降至1450℃以下时，即可进行扒渣浇铸、扒渣方法与铁合金生产通用的扒渣方式相同，分析终渣的重量含量SiO2＞40%、CaO＜30%、Al2O3＜30%，待铁水冷却后去除硅铁表面析出的碳化硅，以及浇铸时粘附在铁锭表面的夹渣，达到表面光洁，进一步降低产品中含碳（C）、硫（S）量，其降C率为40%左右，降S率为30%左右。分析产品主要杂质含量Al：＜0.1%最低0.004%, Ca:＜0.05%最低0.02%, C:＜0.1%最低0.05%, P:＜0.02%最低0.01%, S:＜0.005%最低0.002%, Tl:＜0.0%最低0.03%,Mn:＜0.1%, Ca:0.1%, Cr:＜0.1%, V:＜0.1%, Nl:＜0.1%, Mg＜0.1%.
实施例2，低碳硅铁的生产
  配料比硅石100kg、兰炭20-40kg、石油焦35-20kg、木块35-0kg、硅钢屑0-14kg、钢屑0-14kg、其还原剂（兰炭+石油焦+木块）固定碳总量＞50kg、木块的固定碳总量占还原剂固定碳总量的～5%，其钢屑+硅钢屑8-14kg，选兰炭粒度8-25mm、石油焦粒度1-30mm、木块粒度20-200mm，将原料混合好后填入12500KVA矿热炉内按通用冶炼硅铁合金条件和操作进行冶炼，铁水出矿热炉前对精炼铁水包用烤包器进行烤包保温、并向包内加入预熔合成渣30-50Kg/吨铁水，石英粉30-50kg/吨铁水，用烤包器将其烤至800℃以上时，装入铁水、从包底通过透气砖吹入氧气精炼30分钟，后续操作和工艺条件同实施例1，得到低碳硅铁产品，分析其主要杂质含量可控制为：Al：＜1.0%, Ca:＜0.07%, C:＜0.1%, S:＜0.005%, Tl:＜0.05%, Mn:＜0.1%, Ca:0.1%, Cr:＜0.1%, V:＜0.1%, Nl:＜0.1%, Mg＜0.1%。
实施例3，超低碳硅铁的生产
  所用硅石，还原剂及硅钢屑和钢屑品种和配比同实施例1高纯硅铁的生产，只是在炉外包底吹氧精炼时，吹入氧气加氮气或压缩空气，精炼30-40分钟，预熔渣用量为：30-60kg/吨铁水，硅灰用量30-60kg/吨铁水，得到超低碳硅铁产品，其杂质含量可控制为：
Al：＜1.0%, Ca:＜0.05%, C:＜0.02%, P:0.02%, S:＜0.005%, Tl:＜0.03%, Mn:＜0.1%, Ca:0.1%, Cr:＜0.1%, V:＜0.1%, Mg＜0.1%。
实施例4，含Al＜2.0%、C＜0.1%或含Al＜1.5%、C＜0.1%低铝硅铁的生产。
按硅石100kg、冶金焦20-40kg、气煤焦40-20kg、钢屑8-14kg，其还原剂（冶金焦+气煤焦）固定碳总量＞50kg的配料比进行配料，选冶金焦粒度5-20mm、气煤焦粒度8-25mm、将原料混配好后填入12500KVA矿热炉内按通用冶炼硅铁合金的条件和操作进行冶炼，铁水出矿热炉前对精炼铁水包用烤包器进行烤包保温、并向包内加入预熔合成渣30-50Kg/吨铁水，硅灰30-50kg/吨铁水，当其烤至800℃以上进，装入铁水，从包底通过透气砖吹空气加氮气、或压缩空气精炼30分钟，后续操作和工艺条件同实施1，铸锭可以不进行表面处理，得到1.5级低铝硅铁产品，分析其主要杂质含量可控制为：
Al：1.0-1.5%     Ca: 0.10-1.0%    C: ＜0.1%    P: ＜0.02%     S:＜0.005%
实施例5，含Al＜1.0%、C＜0.1%的1.0级低铝硅铁的生产。
  1.0级低铝硅铁合金生产气用原料和配比及操作同实施例4，精炼时加入的预熔合成渣量为 30-50kg/吨铁水、硅灰30-50kg/吨铁水，精炼时间为35分钟，所得产品的杂质含量：
  Al： 1.0-0.5%     Ca: 0.1-0.5%     C:＜0.1%     P:＜0.02%    S:＜0.005%
实施例6,含 Al＜0.5%、C＜0.1%4的0.5级低铝硅铁合金的生产。
按硅石（白硅石、或黑硅石）100kg、兰炭20-40kg、气煤焦40-20kg、钢屑8-14kg，其还原剂（兰炭+气煤焦）的固定碳总量＞50kg的比例配料，选硅石粒度50-120mm，兰炭粒度8-25mm，气煤焦8-25mm，钢屑卷曲长度＜100mm，原料混合好后填入12500KVA矿热炉内按通用冶炼硅铁合金条件和操作进行冶炼，铁水出矿热炉前对精炼铁水包用烤包器进行烤包保温、并向包内加入预熔合成渣40-70Kg/吨铁水，硅灰60kg/吨铁水，用烤包器将其烤至800℃以上，装入铁水、从包底透气砖吹氧加氮气或压缩空气精炼30分钟，气体压力，气体流量及后续操作同实施例1，所得产品的质量杂质：
Al：＜0.5% , Ca:＜0.07% , C:＜0.1% , P:＜0.02% , S:＜0.005% 。
实施例7，预熔合成渣的制备
用粒度为18-50mm的筛下碎硅石（SiO2＞97%），粒度为10-50mm的碎莹石（CaF2＞80%），经洗净后和生石灰（CaO＞85%）按硅石100kg、生石灰100kg、莹石15kg的比例配料混合后在矿热炉内熔炼，所得预熔渣的成份重量%为SiO256%、CaO39%、Al2O32.1%余量为其它。