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低碳優(yōu)質(zhì)硅鐵生產(chǎn)技術(shù)研究

來源:2019煉鋼生產(chǎn)新工藝新技術(shù)新產(chǎn)品研討會|瀏覽:|評論:0條   [收藏] [評論]

低碳優(yōu)質(zhì)硅鐵生產(chǎn)技術(shù)研究陳亞團 楊斌(酒鋼集團宏興股份公司鋼鐵研究院,甘肅 嘉峪關(guān),735100) 摘 要:本文對低碳優(yōu)質(zhì)硅鐵的生產(chǎn)背景,生產(chǎn)工藝分類進行介紹。重點對氧化精煉技術(shù)進行研…

低碳優(yōu)質(zhì)硅鐵生產(chǎn)技術(shù)研究

陳亞團  楊斌

(酒鋼集團宏興股份公司鋼鐵研究院,甘肅 嘉峪關(guān),735100

摘  要:本文對低碳優(yōu)質(zhì)硅鐵的生產(chǎn)背景,生產(chǎn)工藝分類進行介紹。重點對氧化精煉技術(shù)進行研究,包括冶金原理說明國內(nèi)生產(chǎn)低碳硅鐵工藝對比分析,為鐵合金冶煉低碳硅鐵生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞:硅鐵,低碳,氧化,精煉,造渣

Research on production technology of low carbon quality ferrosilicon

Chen Ya tuanYang Bin

(Iron and steel Research Institute of Hongxing Iron & steel Co.Ltd.,Jiuquan Iron and steel(Group)Corporation ,Jiayuguan, Gansu,735100)

Abstract:In this paper, the production background of low carbon quality ferrosilicon and the classification of production process are introduced. The emphasis on the study of oxidation refining technology, including the metallurgical principle explain the domestic production of low-carbon ferrosilicon process comparative analysis, for ferroalloy smelting low-carbon ferrosilicon production provides technical guidance.

Keywords: ferrosilicon  low - carbon oxidation  refining  slag - making process

1 前言

鐵合金精煉是應(yīng)科技進步對鋼材質(zhì)量的更高要求而出現(xiàn)的一系列提質(zhì)、降雜工藝與設(shè)備的總稱。爐外精煉是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)流程的重要環(huán)節(jié),鋼材的質(zhì)量很大程度上取決于爐外精煉過程。然而,鋼的精煉過程需要加鐵合金,鐵合金的雜質(zhì)也引入鋼液中,惡化了鋼的性能。隨著科學(xué)技術(shù)和材料工業(yè)的發(fā)展,各行業(yè)對鋼材質(zhì)量提出了越來越高的要求,相應(yīng)地也就對鐵合金提出了越來越嚴格的要求。利用鐵合金精煉工藝生產(chǎn)高附加值是鐵合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的趨勢。隨著鋼鐵、機電工業(yè)的發(fā)展,特別是鋼鐵工業(yè)對煉鋼工藝以及鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整,用戶對硅鐵合金的品質(zhì)要求也越來越高。有些品種高純硅鐵對雜質(zhì)含量的要求已達到及其苛刻的程度,而作為常用脫氧劑和合金劑的硅鐵合金,用戶對其鋁、鈣、碳等雜質(zhì)元素含量也有較嚴格要求[1]。硅基合金的爐外精煉技術(shù),正成為當(dāng)前研究熱點。

2 硅鐵精煉的主要分類

 目前經(jīng)過工業(yè)試驗驗證、確實可以生產(chǎn)出超低碳硅鐵的硅鐵精煉工藝有:倒包混沖和熱分解氣體攪拌法、合成渣團精煉法、合成渣下?lián)u包精煉法、合成渣下頂(底)吹氧氣(或氧氣+空氣)精煉法、氯化精煉法、感應(yīng)爐精煉法等,其中效果較好、國內(nèi)應(yīng)用較多的是合成渣下頂(底)吹氧氣(或氧氣+空氣)精煉法,本文也將重點介紹此法。

3 硅鐵氧化精煉的冶金原理

3.1硅鐵降碳精煉的原理

                  圖1 碳在硅鐵中1187時的溶解曲線

3.1.1爐內(nèi)降碳

   在高溫下,硅與鐵的親和力要大于碳,因此硅將替換碳化鐵中的碳,碳隨后被“逼出,一部分成為游離碳,一部分與硅反應(yīng)形成SiC。因此冶煉硅鐵時創(chuàng)造條件提高硅含量,有助于硅鐵降碳。但存在問題是:硅鐵中硅含量達到一定程度后再提高時,成本呈幾何級數(shù)增長,且爐況控制難度加大。

3.1.2氧化反應(yīng)脫碳

在硅鐵溶液中,硅鐵中含硅量約大于30%時,碳基本以SiC的狀態(tài)存在。還有少量以游離碳存在,可通過對熔液吹氧化性氣體或加氧化性渣(例如氧化鐵)促使脫碳反應(yīng)的進行。

3.1.3破壞熔液中的SiC

鐵與碳化硅作用的反應(yīng)式:Fe+nSiC=FeSi+nC,此反應(yīng)在1400K時進行,達到1500K-1600K時反應(yīng)激烈,因此在精煉硅鐵的造渣劑中,可適當(dāng)配加鐵較多的原料,促使SiC反應(yīng)而降碳。另外,利用SiC脫氧劑的特性,在爐渣中適當(dāng)配入氧化鐵,按照下述反應(yīng)破壞SiC并氧化C也是一種有效方式:  

2SiC+6FeO=6Fe+2SiO2+2CO

[C ]+FeO=[Fe]+{CO}

3.1.4物理方式降碳

溫度低時,硅鐵中SiC溶解度很小,易析出上浮。在創(chuàng)造保溫條件、防止粘度增大的基礎(chǔ)上加強合金液的攪拌,促使SiC和自由碳上浮析出,進入熔渣,可以有效降低熔池碳含量。

3.2硅鐵氧化精煉去碳去雜的原理

3.2.1元素的氧化物生成自由能與溫度關(guān)系圖分析

從氧勢圖(G-T圖)分析,溫度越高,越利于脫碳。由于硅鐵溶液中主要成分是硅和鐵,因此(G-T)關(guān)系直線在硅以上的雜質(zhì)元素不會被氧化,只有活潑金屬氧化。因此控制與氧的親和力比較弱的元素含量的最好辦法是精料入爐。氧化過程放出的熱量能維持鐵水精煉過程中降溫損失的熱量[2]

(1)元素氧化物的生產(chǎn)自由能負值越大,則其越穩(wěn)定。

(2)在同一溫度范圍內(nèi),處于圖2下部的氧化物生產(chǎn)自由能負值比處在圖2上部的氧化物生成自由能負值大,即處在圖2下部的氧化物比處在圖1上部的氧化物穩(wěn)定,因此,從理論上講,處于上部的氧化物可充當(dāng)氧化劑將下部的元素氧化。

(3)若采用氧化精煉的方式,向硅鐵中吹入純氧或空氣等氣體作氧化劑,則存在鈣、鋁、硅的氧化反應(yīng):                   2Ca+O2=2CaO      1

                                4Al+3O2=2Al2O3    (2

                                Si+O2=SiO2       (3

圖2 氧化物的生成自由能與溫度的關(guān)系

(4)若向硅鐵熔體中加入SiO2和熔劑,則存在如下反應(yīng):

4/3Al+SiO2=Si+2/3Al2O3      (4

2Ca+SiO2=Si+2(CaO)         5

通過以上反應(yīng)同樣也能實現(xiàn)精煉硅鐵的目的,并能夠補償一部分精煉過程中硅的損耗,抑制硅的氧化。

 (5)精煉過程的渣-金平衡,選擇合適的渣型及終渣成分、以及向熔體提供合適的氧化劑是關(guān)系到精煉能否順利實現(xiàn)的關(guān)鍵。如果將精煉過程的熱力學(xué)分析的對象確定為Si-Ca-Al-O系,這樣渣-盡平衡實質(zhì)是反應(yīng)(4)、(5)同時建立了平衡。

a2/3Al2O3/aSiO2=k1×aAl4/3/aSi    6

a2CaO/aSiO2=k2×a2Ca/aSi       7

式中,k1k2分別為反應(yīng)式(4)(5)的平衡常數(shù)。方程式(6)(7)表明了體系在平衡時的定量關(guān)系,只要知道了爐渣和金屬相中成分與活度的關(guān)系,就不難對精煉過程進行預(yù)測。根據(jù)相律可導(dǎo)出體系在渣-金平衡時定型關(guān)系,圖21550度時三元渣系與75%硅鐵的平衡成分圖,其中實線是鋁的平衡線,線旁標(biāo)明了硅鐵中的鈣含量。因此,從平衡成分圖中能很容易地讀出與某一成分的硅鐵相平衡的爐渣成分,為有目的地選擇渣型,控制合金成分提供了便利條件。

圖 3 1550的三元系SiO2-CaO-Al2O3與75%硅鐵的渣-金平衡關(guān)系

  (6)熱量和反應(yīng)溫度,為使精煉過程能夠順利完成,理想的狀態(tài)是元素氧化放出的熱量能夠和精煉過程中的熱損失保持平衡。但使用不同的氧化劑(如純氧、空氣、氧化硅等)所釋放出的熱量是不同的,純氧氧化元素時放出的熱量最多,空氣次之,而二氧化硅氧化元素時放熱最少。體系中硅鐵的熔化溫度為1250-1350,而出爐溫度通常為1700度左右,渣相的熔化溫度為1100-1400,為使渣-金都能具有良好的流動性和反應(yīng)溫度,由圖3可知,選擇1500-1650作為精煉過程的溫度區(qū)間是較為合適的。

3.2.2 動力學(xué)條件

(1)擴散與接觸條件,精煉硅鐵時,能否創(chuàng)造出良好的動力學(xué)條件,是獲得理想精煉效果的關(guān)鍵。從動力學(xué)角度考慮,精煉時需要對熔體進行充分的攪拌。充分的攪拌,不僅可以防止頂層渣結(jié)殼,還能使頂渣充分地參與反應(yīng),使得固體氧化劑能順利地加入,或者在吹入氧氣時,還可增加氧與合金雜質(zhì)組員接觸的幾率,并能夠使得熔體內(nèi)溫度均衡,保持整個渣-金體系的流動性良好,加速渣-金平衡的建立。

(2)雜質(zhì)排除條件,氧化反應(yīng)生成的氧化物、爐內(nèi)未還原的氧化物夾雜及碳化物在硅鐵溶液中聚集上浮是降低硅鐵合金中夾雜含量的動力學(xué)關(guān)鍵。假設(shè)硅鐵溶液等同于鋼液,鋼液夾雜物的上浮速度可用斯托克斯公式計算:

V=2/9g.r2(ρ夾)鋼(m/s)      (7

   式(7)中,η鋼為鋼液的粘度,Pa·Sg為重力加速度m/s2;r為夾雜物半徑,mρ鐵、ρ夾為熔化金屬和夾雜物的密度,kg/m3

從公式(7)可知,夾雜物上浮速度與鋼液粘度成反比,與鋼液、夾雜物密度差成正比。由溶液性質(zhì)可知,溫度高時渣金潤濕性差,有利于夾雜物的上浮,否則渣與金屬不易分離。因此,提高硅鐵精煉溫度對夾雜物去除非常關(guān)鍵。

3.3 硅鐵精煉原理的運用思路

(1以氧勢圖分析為基礎(chǔ),利用氧化性氣體以及氧化性熔渣的氧化作用按照選擇氧化原理將硅鐵中的CAlCaP等雜質(zhì)大部分去除,在此過程中雖然Si元素也被氧化,但由于Si是大量存在的元素,伴隨硅的氧化物被更活潑的AlCa等還原,雖然硅以氧化物形態(tài)損失了一部分,最終精煉熔體的Si含量是增加的。

(2利用氧化性氣體的機械攪拌作用與化渣作用,同時利用一些助熔劑(例如螢石)降低爐渣熔點、保證熔粘度,改善渣-金反應(yīng)條件,推動渣-金間快速實現(xiàn)平衡。

(3利用氧化性氣體和氧化性熔渣的氧化作用,作為熱補償手段之一,補償精煉過程的熱量損失,使得精煉過程得以進行。

(4利用爐渣導(dǎo)熱性差的特點,實現(xiàn)熔池的保溫與一定程度上隔絕周圍氧化氣氛。加入氧化硅到渣相中,依據(jù)理查得理原理,一定程度抑制硅的氧化,同時用比硅活潑的雜質(zhì)元素還原硅,減少硅的損失。

(5利用硅與鐵的親和力大于碳的原理以及碳在硅鐵中大多以游離態(tài)存在的特點進行物理脫碳;依據(jù)復(fù)合夾雜物低熔點碰撞聚集理論,依據(jù)表面化學(xué)潤濕理論(氧化物夾雜與金屬熔體不潤濕),同時依據(jù)斯托克斯上浮理論,創(chuàng)造熔池鎮(zhèn)靜條件,盡量使碳與雜質(zhì)元素氧化物上浮去除。

4優(yōu)質(zhì)低碳硅鐵的實踐

4.1“雙降方式冶煉低碳優(yōu)質(zhì)硅鐵

有的硅鐵合金除了碳含量以外,其雜質(zhì)元素(例如Al)含量不符合優(yōu)質(zhì)低碳硅鐵的要求。為此,除著重降C外,還要在降Al上攻關(guān)。這時就需要考慮采取爐內(nèi)和爐外雙降方法進行降C和降Al,具體要做到三精。即精料入爐精心操作保持良好礦熱爐爐況和硅鐵水爐外精煉處理。

(1精料入爐

選用精料入爐是硅鐵脫碳的關(guān)鍵。在實驗中發(fā)現(xiàn),當(dāng)料批配碳量大時,硅鐵含CCaAl等雜質(zhì)增多,反之則下降。因此在生產(chǎn)中應(yīng)選用含碳高、強度好的焦炭。而鐵質(zhì)最佳原料為鋼屑,球團礦次之,鐵礦石再次之。要冶煉高純硅鐵,就必須選用精料入爐,石英石采用一級料并采用水洗工藝,還原劑采用灰分低的品種。

(2爐況的維護

爐況的好壞也影響著硅鐵中碳的含量,好的爐況可以使?fàn)t內(nèi)有較高的反應(yīng)溫度,促使碳充分參與還原反應(yīng)。同時,SiC的生產(chǎn)量也會相應(yīng)減少,而且SiC一旦生成也容易被Fe破壞。普遍做法是采取虧碳操作(入爐還原劑批量比理論計算批量略低一些),來抑制比硅活潑元素的還原,但為防止?fàn)t底虧碳,料批中應(yīng)適量加入含灰分少的無煙煤、氣煤焦或木塊。另外,如電極根部易刺火,勤扎眼透氣。每根電極下料時電極周圍塌料越深,爐況越好。料面采取低料面。每4小時出一次鐵,出鐵時間控制在30分鐘以內(nèi)[4]

(3爐外精煉工藝

冶煉特殊低碳硅鐵一是要使用低鋁低碳原燃料,采用此法合金中鋁只能控制到0.5%左右,再低就難以做到。這遠遠不能滿足某系鋼種對硅鐵合金雜質(zhì)元素要求。近年來,國內(nèi)各鐵合金生產(chǎn)廠家掌握了硅鐵爐外精煉技術(shù),用氧氣和空氣混合底吹是主導(dǎo)方式。國內(nèi)有關(guān)廠家曾做過驗證試驗,研究結(jié)論是,采用混合底吹精煉,設(shè)備簡單,運行可靠,操作簡便,是一種高效、理想方式,是最佳選擇。底吹壓縮空氣與氧氣混合方式將是最佳選擇,其脫鋁、鈣能力較好,可達90%以上;底吹透氣磚工作狀態(tài)良好,硅鐵熔體攪拌效果也很好;無渣鐵掛在坩堝壁上的現(xiàn)象,渣鐵分離良好;停氣后,透氣磚無堵塞情況。

4.2爐外氧化精煉研究

(1鐵水的吹煉降碳

   硅鐵的吹煉機理與轉(zhuǎn)爐煉鋼機理相似。在氧化脫碳過程中,存在著臨界碳量,即指的是脫碳速率下降的碳量。當(dāng)碳量不太低時,脫碳速率取決于供氧強度,而與鐵水中碳質(zhì)量分數(shù)及百分比含量和鐵水溫度無關(guān);當(dāng)鐵水中碳量降低到臨界值以下時,脫碳速率的限制環(huán)節(jié)不是氧而是碳向反應(yīng)界面擴散速度。據(jù)研究,臨界碳的估算值為0.04%0.03%

(2鐵水中加入造渣劑降碳(并降雜)

在低鋁硅鐵生產(chǎn)實踐中,當(dāng)加入脫鋁造渣劑后(含SiO2與FexOy的造渣劑),碳也會下降。因此在硅鐵脫碳的生產(chǎn)實驗中也同樣加入了少量的造渣劑。雖然對脫碳有幫助,但效果不是十分明顯,初步推測,可能是由于鐵水中的SiC沒有被破壞而夾雜在鐵水中造成的。

熱沖倒包渣洗降雜(AlCa等)工藝是鐵水中加入造渣劑降碳(并降雜)的特殊形式,該工藝將出爐后的鐵水與合成渣在鐵水包內(nèi)起激烈反應(yīng),使鐵水中的雜質(zhì)尤其是碳氧化進入浮渣中加以去除。

(3混合底吹加合成渣降碳除雜技術(shù)研究

1工藝流程

此技術(shù)是在氧化精煉技術(shù)與熱沖倒包渣洗降碳脫硅技術(shù)的基礎(chǔ)上進行的優(yōu)化,即在礦熱爐出鐵過程中,在75%硅鐵溶液中加入一種鈣質(zhì)造渣劑。造渣劑要待鐵水包盛裝一定量的鐵水后再加入,且在加入鐵水包的過程中要緩慢而均勻,加入量應(yīng)根據(jù)所需產(chǎn)品的規(guī)格而確定;同時,向鐵水包內(nèi)吹入干燥的壓縮空氣和氧氣的混合氣體。吹氧的目的首先在于防止造渣劑結(jié)塊或球團化,促進化渣,并補償鐵水溫度不足,其次通過氧化作用使鐵水中的雜質(zhì)形成較為穩(wěn)定的氧化物進入渣相中,達到除雜提純的目的。底吹時應(yīng)掌握合適的風(fēng)量,以剛好能使鐵水翻騰為宜,吹煉時間也視取樣棒粘結(jié)硅鐵顏色而定,顏色發(fā)亮即可停止吹煉;吹煉完畢后,要盡量在熔渣形成大量固態(tài)物之前扒除。固態(tài)渣形成后,扒渣的過程要短,以減少硅鐵的損失。澆注完成后,清除成品上的少量余渣再入庫。

2生產(chǎn)過程

配制渣料。將硅石粉與含氧化鈣物料經(jīng)球磨機破碎達一定的粒度后,按一定的比例配合,配比根據(jù)產(chǎn)品所需的成分而定。為降低成本也可直接使用硅石粉與石灰除塵灰或塊狀石灰的回混合物,但精煉效果差一些。

底吹系統(tǒng)。

透氣磚:透氣磚內(nèi)氣包一端焊接¢40mm鋼管,作為氣體進口;另一端焊10根左右¢6mm的銅管,作為透氣磚氣體出口。透氣磚出氣不暢需要搗掉鐵包內(nèi)的蘑菇頭,并對磚縫進行修補。如銅管堵塞導(dǎo)致正常吹氣情況下混合氣體壓力在0.52MPa以上(說明氣路阻力大,在進入底吹管路前氣體憋壓),需更換透氣磚。

連接底吹裝置。將制作好的透氣磚安裝在鐵水包底部,連接吹氧管與空氣管的混合管路。

向鐵包出鐵。待出鐵至1/3后,加入造渣料,打開空氣與氧氣閥門,均勻吹入混合的氧化性氣體。

吹煉操作(以10噸硅鐵包為例)。 出鐵開眼前,打開空壓機,壓縮氣體流量控制在120L/h。鐵水流至包內(nèi)后逐步打開氧氣閥門,隨鐵水量及鐵水沸騰情況控制氧氣流量在100-400L/h,同時逐步降低空氣流量在100L/h左右,混合氣體壓力控制在0.4MPa以下。氣體使得鐵水翻滾不能太劇烈造成飛濺,也不能太弱造成表面結(jié)殼。鐵水溫度低,可用稻草覆蓋在鐵水上進行保溫;鐵水溫度高,可增大空氣流量、降低氧氣流量,或在鐵水中加些硅鐵粉熔化降溫。吹氣時間視取樣棒粘結(jié)硅鐵顏色來確定,發(fā)亮后可結(jié)束吹氣進行澆注。

3通過多爐試驗表明,將混合底吹與熱沖倒包渣洗工藝結(jié)合改進,能夠生產(chǎn)超低碳與低雜硅鐵,與精料方針相結(jié)合,產(chǎn)品C≤0.015%Al≤0.01%,合格率達90%以上,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)過程連續(xù)。有的廠合格率穩(wěn)定在92%左右的水平(例如太鋼大關(guān)山鐵合金廠)。不合格品中內(nèi)在指標(biāo)元素超標(biāo)的通常為SiCAl三個,合格率提升的空間還很大。從精煉成本看,用氧氣精煉噸鐵成本比氯氣低。因此,無論從經(jīng)濟效益還是社會效益,氧氣精煉可行。

(4低碳硅鐵生產(chǎn)的限制環(huán)節(jié)及改進措施

沒有進行爐外精煉。因為在高溫下的液態(tài)硅鐵與作為還原劑的碳直接接觸,由于高溫下碳在液態(tài)硅鐵中的溶解度較高,因此不進行爐外精煉絕對不能使碳含量降低到<0.015%,

即使在爐外采用氧氣或(氯+空)混合氣鼓泡精煉,但由于通常的中間包沒有采取附加的保溫措施,所以通氣的時間不能太長,否則會使硅鐵由于溫度降低太多而粘結(jié)在中間包上無法倒出。從現(xiàn)有技術(shù)看,其通氣的時間只有20-40分鐘,這對于使用中等規(guī)模的中間包(12)進行爐外精煉生產(chǎn)超低碳硅鐵來說是不夠的,只有在使用較小的中間包時,可以將通氣的時間適當(dāng)縮短。

在將硅鐵水從中間包往外澆鑄時沒有采取渣鐵分離的措施。由于渣和硅鐵水一起從中間包倒出,如果分離不干凈,會導(dǎo)致硅鐵中夾渣,使精整困難,并因此使硅鐵中的碳和其他雜質(zhì)的含量增加,從而使硅鐵中的碳含量達不到超低碳硅鐵的要求[5]

5 結(jié)論

(1精料入爐是低碳硅鐵生產(chǎn)的重要前提,對不能用氧化反應(yīng)來處理的雜質(zhì)元素只能采取控制原料帶入的方法,例如S以及不如Si活潑的元素。最關(guān)鍵的是石英石采用一級料,必要時要采用水洗工藝,還原劑宜采用灰分低的品種。

(2虧碳操作能抑制比硅還原溫度高的元素(也就是比硅活潑的元素)的還原,有利于降低該元素在合金中的含量,但要防止?fàn)t底虧碳。

(3將鐵水包底部由平底狀砌筑改為圓球狀,復(fù)合氣體攪拌流暢曲線,減少死區(qū),精煉效果可以得到明顯改善。

(4氧氣+空氣精煉過程中氣體造成溫降以及自然散熱必須想方設(shè)法解決。稻草和麥秸燃燒保溫和灰燼保溫的方式可以借鑒,但也可以開發(fā)出別的保溫方式,例如將鐵包放在保溫圓筒中保溫。另外,煤氣燒嘴火焰保溫也可考慮,可以將表層析出的碳和一氧化碳及時燒除。另外,可將精煉包設(shè)計成帶活動包蓋的,精煉站即加蓋站,加蓋后精煉能減少熱量損失。將合金液轉(zhuǎn)入帶底吹的中頻感應(yīng)電爐處理,也是一種很好的方式。

(5澆包澆注過程保溫也是重要方面,可在澆包附加厚度在5-10cm的保溫層,保溫層的材料為石棉或硅酸鋁纖維。另外,設(shè)計隨包調(diào)運的輕型包蓋,卡扣在包體上,也是鐵水罐運行和澆注過程保溫的解決方案。
   (6在低碳硅鐵凝固冷卻、破碎、篩分后,應(yīng)用壓縮空氣將產(chǎn)品上附著的粉塵和細顆粒吹去,以進一步降低碳的含量。

(7鐵液鎮(zhèn)靜的實質(zhì)是:創(chuàng)造低鐵水粘度、高的鐵水與夾雜間表面張力、高的鐵水與夾雜密度差以及良好的夾雜碰撞長大條件,讓碳和其它氧化夾雜從鋼液中上浮排除。后續(xù)氧化精煉過程中要充分考量鎮(zhèn)靜的重要作用,但鎮(zhèn)靜的前提是較高的溫度、較低的熔體粘度以及相應(yīng)的保溫措施。另外,C正在硅鐵中的溶解度隨著溫度升高而增加,而鎮(zhèn)靜需要適當(dāng)高溫,這是一對矛盾。因此要通過試驗找到合適的臨界溫度,在這一溫度附近實施保溫。

(8在減少雜質(zhì)元素帶入方面,也要考慮鐵料的影響。鐵質(zhì)最佳原料為硅鋼片,鋼屑次之,球團礦再次之,鐵礦石最差。原因是鋼屑不需要還原,球團礦則已經(jīng)初步還原,用碳少,利于虧碳操作。而鐵礦石則是未經(jīng)還原的鐵質(zhì)原料,其中雜質(zhì)較多,同時在冶煉過程也勢必要加入過量的碳再進行還原。須知,降低配碳量是硅鐵降碳的基礎(chǔ),也是減少其他雜質(zhì)元素帶入的基礎(chǔ)。另外,要冶煉高純硅鐵,就必須選用精料入爐。

(9后續(xù)渣系選擇,不僅要考慮渣保溫作用和隔絕作用,渣反應(yīng)性也要考慮,要把渣系調(diào)整作為氧化精煉的一個重點來對待。根據(jù)研究,終渣參考成分為SiO2>42%Al2O3 <28%,CaO38%的范圍內(nèi)。另,對于脫碳和保持渣流動性,加入少量氧化鐵與螢石也是可以。這樣,酒鋼內(nèi)部已有一些原料甚至廢料就可以利用起來,例如碳鋼薄板精煉渣(特點高堿度高氧化鋁)、硅石粉、西部重工廢石英打結(jié)料、碳鋼冷軋氧化鐵紅、軋鋼加熱爐純凈氧化鐵皮、螢石球等。

(10后續(xù)氧化精煉的底吹設(shè)備建設(shè)的重點,建立專門的站所,優(yōu)化閥門、壓力流量儀表的安裝,做到美觀、符合人機工程學(xué)以及方便問題查找與檢修。但更重要方面是要是氣體控制能“隨人之愿,準確計量,例如出鐵過程氣量調(diào)整、壓力調(diào)整,精煉過程氣量調(diào)整、壓力調(diào)整以及氣體配比精確調(diào)整。氣體用量可以相對準確計量,以方便參數(shù)優(yōu)化與成本測算。

參考文獻

[1] 常鎮(zhèn)有,高純度和復(fù)合鐵合金的生產(chǎn)和應(yīng)用,鐵合金2004年第5期。

[2] 王麗萍,柳洋波,張瑋,60Si2Mn彈簧鋼全脫碳的影響因素,首鋼技術(shù)研究院。

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