CN102121069A

CN102121069A - 高纯硅钙合金的原料及其生产设备和生产工艺

Info

Publication number: CN102121069A
Application number: CN2010106143301A
Authority: CN
Inventors: 魏新华; 李兴波
Original assignee: SHAANXI SHENGHUA YEHUA CO Ltd
Current assignee: SHAANXI SHENGHUA YEHUA CO Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2011-07-13

Abstract

本发明公开了一种高纯硅钙合金的原料及其生产设备和生产工艺。其原料由硅石、石灰石、碳质还原剂烟煤和低温兰炭组成，其间按重量份的配比为，以硅石为100计，石灰石为60～70；碳质还原剂烟煤为50～55；碳质还原剂低温兰炭为48～52；余量为铁。采用容量为25500KVA以上的矿热电炉及其配套设施熔炼；电炉有功功率控制在17000-18000KW以上，每间隔80-100分钟出炉一次，出炉的液体合金在铁水包镇静15-25分钟，然后采用分层浇注。本发明的矿热电炉，设有把持器、集烟罩、旋转炉体单相特种变压器。本发明使合金中的硅及钙的有效含量分别达到了60-65％、29-32％；合金中的杂质含量大幅度下降；配套的烟气余热发电回收的电能使综合能耗下降25％以上，有利于环境保护、节能减排。

Description

高纯硅钙合金的原料及其生产设备和生产工艺

技术领域

本发明涉及一种硅钙合金的冶炼方法，具体地说是一种高纯硅钙合金及其生产设备和生产工艺。

技术背景

传统硅钙合金的生产，系由电炉容量小于1800KVA以下的冶炼炉生产，产品含碳、硫、铝等有害元素较高：C含量一般都在0.6％-0.8％以上，S含量在0.06％以上、Al含量在1.5％以上，并有夹杂、夹渣等有害成分。传统的硅钙合金的生产设备，采用铜瓦式把持器，高烟罩，炉体不旋转，没有机械式开堵眼设备，没有余热发电。该生产方式，生产能力及规模低，存在能耗高、污染大、资源利用率低、炉渣及废气余热无法利用，属国家淘汰的落后工艺。

硅钙合金是炼钢生产中用做脱氧、脱硫原料的铁合金，钢包精炼时也要用其做为脱氧和去除夹杂物处理。通常使用的硅钙合金，由于本身含碳、铝、硫、磷等杂质较高，致使钢中杂质总量难于控制在50-100ppm以下，影响钢的纯净度，进而影响一些优质钢和特种钢的加工性能和使用性能。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种节能环保、生产率高、含有害成分少的硅钙合金的原料及其生产设备和生产工艺。

实现上述目的的技术方案如下：

一、硅钙合金的原料及配比

其原料由硅石、石灰石、碳质还原剂烟煤和低温兰炭组成，其间的配比按重量份计，以硅石为100计，石灰石为60～70；碳质还原剂烟煤为50～55；碳质还原剂低温兰炭为48～52；余量为铁。

各原料的成份含量要求为：硅石含硅98％以上，石灰石含钙53％以上，还原剂烟煤含固定碳58-62％，灰分6-10％，挥发份28-32％，硫0.04-0.5％，还原剂低温兰炭含固定碳80-84％，灰分6-10％，挥发份4-6％，硫0.04-0.2％。

二、硅钙合金的生产设备

采用的熔炼炉为容量25500KVA以上的矿热电炉，该熔炼炉旋转炉体，并设有把持器、集烟罩、单相特种变压器。该把持器位于矿热炉炉体正上方，其作用是控制电极悬挂和升降系统，同时使低压大电流母线的电流，转化为电极电流从而输入炉内，系进行电弧加热熔炼的装置；集烟罩也在炉体上方，介于把持器和炉体之间的一种封闭、回收反应尾气的装置，全水冷；单相特种变压器。熔炼的配套设施有联合开堵眼机、余热锅炉、凝汽式汽轮机、余热发电机。

所采用的单相特种变压器，其变压范围大，可根据需要调整低压侧电压，且变压器阻抗值的合理选择可以防冲击负荷；

所采用的把持器为标准组合式、集烟罩为半封闭、旋转炉体的转速为10-17cm/h、三台容量8500KVA以上的单相特种变压器。

所采用的联合开堵眼机，改变传统的人工开炉眼和堵眼为机械式堵眼，降低工人劳动强度。

所采用的余热锅炉，为Q80-25-3.82/450型，将烟气余热加热锅炉，产生一定压力的蒸汽，进入汽轮机。

所采用的凝汽式汽轮机，为N6-3.43-2型，将蒸汽的热能转换为机械能的叶轮式旋转原动机，带动发电机运转。

所采用的余热发电机为QFW-6.8-2型，用汽轮机转动，带动适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

三、其生产工艺如下：

(1)将前述配比原料，混合后加入矿热炉内，进行冶炼；

(2)冶炼采用连续式加料方式，电炉有功功率控制在17000-18000KW以上；每间隔80-100分钟出炉一次；出炉的液体合金在铁水包镇静15-25分钟，使合金液体中的碳、硫等杂质上浮、炉渣充分下沉；然后采用分层浇注，使中间的高纯合金单独浇注成型。

(3)检验入库，精整包装出厂。

本发明生产的硅钙合金，其原理及有益效果如下：

1、由于采用了大型高功率的矿热电炉，使冶炼炉内有更高的反应温度，提高了主元素Si及Ca的收得率(分别高达75％/及70％)，使合金中的硅及钙的有效含量分别达到了60-65％、29-32％；由于硅钙熔体中硅元素与碳硫等元素的含量反相关性，致使合金中的碳硫含量极低：铝0.5-1.0％、碳0.2-0.4％、硫0.01-0.03％、磷0.01-0.03％；由于不用含硫较高的回炉渣，减少原料带入的硫，合金产品中的杂质含量(硫、磷)等大幅度下降。

2、由于该硅钙合金具有含杂质碳、硫、铝等低的优点，其用于炼钢生产中的脱氧剂、脱硫剂，对生产优质钢、特种合金钢等高质量钢材起着至关重要的作用。

3、大型矿热电炉具有较高的电效率和热效率，冶炼电耗由传统工艺的14000Kwh/t左右降至10000Kwh/t以下；而配套的烟气余热发电回收的电能使综合能耗又下降25％以上，有利于环境保护、节能减排。

4、有益元素硅和钙的回收率大大提高，分别从传统的60％、45％提高到75％、70％，提高了资源的利用率，节约了大量的矿产资源。

5、大型电炉的规模化生产，提高了劳动生产率，减轻了工人的劳动强度，提高了收益率。

6、该低碳低硫低铝的高纯硅钙合金，用于钢水的精炼，吨钢耗用量由传统的2公斤降为1.5公斤。

本发明之硅钙合金，含各元素重量百分比为：硅60-65％、钙29-32％、铝0.5-1.0％、碳0.2-0.4％、硫0.01-0.03％、磷0.01-0.03％、铁余量。

具体实施方式

下面叙述两个实施例，对本发明做进一步说明。

实施例1：

1、配备一台变压器容量为25500KVA的三相变压器的矿热电炉及相应的余热发电等配套设施；所说矿热电炉及配套设施为：其把持器为标准组合式、集烟罩为半封闭、旋转炉体的转速为10-17cm/h、三台容量8500KVA以上的单相特种变压器、联合开堵眼机以及Q80-25-3.82/450型余热锅炉、N6-3.43-2型凝汽式汽轮机、QFW-6.8-2型发电机等烟气余热发电装置。

2、将硅石、石灰石、烟煤、兰炭，按照下述重量份配比：硅石为100，石灰石为60；碳质还原剂烟煤为55；碳质还原剂低温兰炭为48；余量为铁。

各原料的成份含量为：硅石含硅98％，石灰石含钙55％，还原剂烟煤含固定碳60％，灰分8％，挥发份30％，硫0.2％，还原剂低温兰炭含固定碳82％，灰分8％，挥发份5％，硫0.1％。

按照配比混合后，通过连续加料设施，根据炉内需要(现场确定)及时加料补充，保证炉内料面有一个合理的高度。

3、电炉有功功率不低于16500KW，电极深度以保证电极头至炉底距离800-1200mm为基准，稳定运行；

4、根据铁水包的容积大小，在用电量为24000-27000kwh时，出铁一次，每次出铁时间为15-20分钟，然后用联合开堵机堵住炉眼，准备下一次开眼；

5、铁水在包内镇静15-25分钟，使较轻的杂质上浮，较重的炉渣沉淀，然后将包中中间部分分层浇注至沙模中成型、冷却；

6、经检验合金成分符合低碳低硫低铝的高纯硅钙合金要求后，精整包装出厂。

实施例2：

1、配备三台变压器容量为10000KVA的单相变压器的矿热电炉及相应余热发电等的配套设施。所说矿热电炉及配套设施：其把持器为标准组合式、集烟罩为半封闭、旋转炉体的转速为10-17cm/h、三台容量8500KVA以上的单相特种变压器、联合开堵眼机以及Q80-25-3.82/450型余热锅炉、N6-3.43-2型凝汽式汽轮机、QFW-6.8-2型发电机等烟气余热发电装置。

2、将硅石、石灰石、烟煤、兰，按照下述重量份配比：硅石为100，石灰石为70；碳质还原剂烟煤为50；碳质还原剂低温兰炭为52；余量为铁。

各原料的成份含量要求为：硅石含硅99％，石灰石含钙60％，还原剂烟煤含固定碳62％，灰分6％，挥发份32％，硫0.04％，还原剂低温兰炭含固定碳84％，灰分6％，挥发份6％，硫0.04％。

按照配比混合后，通过连续加料设施，根据炉内需要(现场确定)及时加料补充，保证炉内料面有一个合理的高度；

3、电炉有功功率不低于17000KW，电极深度以保证电极头至炉底距离900-1300mm为基准，稳定运行；

Claims

1.高纯硅钙合金的原料及其生产设备和生产工艺，其特征在于：其原料由硅石、石灰石、碳质还原剂烟煤和低温兰炭组成，其间按重量份配比为，以硅石为100计，石灰石为60～70；碳质还原剂烟煤为50～55；碳质还原剂低温兰炭为48～52；余量为铁。

2.高纯硅钙合金的生产设备，其特征在于：

采用的熔炼炉为容量25500KVA以上的矿热电炉，熔炼炉设有把持器、集烟罩、旋转炉体、单相特种变压器；熔炼的配套设施有联合开堵眼机、余热锅炉、凝汽式汽轮机、余热发电机。

3.根据权利要求2所述高纯硅钙合金的生产设备，其特征在于：所说的把持器为标准组合式，集烟罩为半封闭式，旋转炉体的转速为10-17cm/h，三台容量8500KVA以上的单相特种变压器。

4.根据权利要求2所述高纯硅钙合金的生产设备，其特征在于：所说的余热锅炉为Q80-25-3.82/450型，凝汽式汽轮机为N6-3.43-2型，发电机为QFW-6.8-2型。

5.高纯硅钙合金的生产工艺，其特征在于：

(1)将前述配比原料，混合后加入矿热炉内冶炼；

(2)冶炼采用连续式加料方式，电炉有功功率控制在17000-18000KW以上；每间隔80-100分钟出炉一次；出炉的液体合金在铁水包镇静15-25分钟；然后采用分层浇注。