一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺
阅读说明：本技术 一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺 (Manganese-silicon alloy low-calcium slag type smelting process ) 是由 曾仁福 闫好青 冯选杰 马智 杨旭 王先武 孙伟 高建鹏 于 2021-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺,涉及铁合金生产技术领域,以解决低钙渣型下电极裹渣、炉内翻渣、操作炉型缩小、出铁出渣困难、渣铁分离不好、产品质量下降以及负荷给不足的技术问题,本发明包括如下步骤：步骤1、配料准备和入炉冶炼；步骤2、矿热炉内的冶炼控制；步骤3、出炉；步骤4、浇铸；本发明实现低钙渣型下矿热炉稳定顺行、产品质量稳定、生产指标进步的优点。(The invention discloses a manganese-silicon alloy low-calcium slag type smelting process, which relates to the technical field of ferroalloy production and aims to solve the technical problems of low-calcium slag type lower electrode slag wrapping, slag turning in a furnace, reduction of an operation furnace type, difficulty in tapping and slag discharging, poor slag-iron separation, product quality reduction and insufficient load supply, and comprises the following steps: step 1, preparing ingredients and smelting in a furnace; step 2, smelting control in the submerged arc furnace; step 3, discharging; step 4, casting; the invention realizes the advantages of stable and smooth operation of the low-calcium slag type submerged arc furnace, stable product quality and advanced production index.)
技术领域
本发明涉及铁合金生产技术领域，更具体的是涉及一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺技术领域。
背景技术
锰硅合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。锰硅合金是炼钢常用的复合脱氧剂，又是生产中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。
根据硅锰冶炼理论和生产实际，正常情况炉渣的渣型基本以钙渣型为主，炉渣中二氧化钙占比在20％-30％，炉渣碱度控制在0.6-0.75时，炉况稳定性较好、指标较优，实际生产中大多数企业碱度基本控制在0.65以上，以提高炉况的稳定性。然而随着渣中二氧化钙含量的增加，碱度升高，渣量也相应增加。
实践表明：生产1t锰硅合金，渣量每增加10％,冶炼电耗大约升高60-70kWh，同时随着渣量的增加，金属反应物浓度稀释，不利于合金的充分还原，对生产指标存在影响。同时高钙渣型对炉眼的冲刷以及化学侵蚀严重，存在穿炉风险，矿热炉炉体寿命收到影响。根据实际出发就需要低钙渣型工艺冶炼锰硅合金。
低钙渣型冶炼指的是碱度为0.45-0.55之间的冶炼工艺，控制渣中二氧化钙含量在10％-16％，渣中二氧化硅含量需降低至29％-32％之间。但是低钙渣型冶炼工艺容易造成电极裹渣、炉内翻渣、操作炉型缩小、出铁出渣困难、渣铁分离不好、产品质量下降以及负荷给不足等问题。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决解决低钙渣型生产下电极裹渣、炉内翻渣、操作炉型缩小、出铁出渣困难、渣铁分离不好、产品质量下降以及负荷给不足的技术问题，本发明提供一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺，包括如下步骤：
步骤1：配料准备和入炉冶炼：配料包括锰矿配料和焦炭配料，把配料加入矿热炉中进行冶炼；
步骤2：矿热炉内的冶炼控制：在矿热炉内深插电极、强化电极压放、电极限位处于中下限位置控制、高电压操作和定期洗炉；深插电极能够提高渣铁过热度和改善渣铁分离效果，高电压操作能够提高二次电压、扩大熔池、稳定电极做功；
步骤3：出炉：采用双包出炉的工艺，出炉时采取开堵眼机开炉眼，炉眼打开后采用圆钢进行引流，加快出炉速度，缩短出炉时间；矿热炉需要勤换炉眼，具备条件的一炉一换，以改善低钙渣型下炉内熔池活度，提高炉况稳定性；减少堵眼打泥量，按照正常碱度下打泥量的80％-90％进行控制，为开炉眼创造条件。
步骤4：浇铸：出炉头包直接镇静30-40分钟，二包进行扒渣操作，扒完渣进行镇静30-40分钟；浇铸时先浇铸头包，头包浇铸至剩余1/5左右时将二包过到头包，进行镇静10分钟左右再浇铸，浇铸剩余包底时停止正常浇铸，包底铁单独在锭模上进行浇铸，经精整后入到成品中。
进一步地，步骤中1中，锰矿配料包括按重量份计的如下成分：进口锰矿(澳锰矿、巴西或者加蓬锰矿)35-45份、南非半碳酸18-25份、南非高铁矿13-15份、自产渣10-15份、除尘灰压球6-8份；焦炭配料包括按重量份计的如下成分：粒度20-40mm的化工焦60-70份，粒度10-30mm的化工焦30-40份。南非高铁矿是一种含铁较高的锰矿，自产渣是锰硅合金冶炼的一种副产品。
进一步地，粒度为20-40mm的化工焦占比60％-70％，粒度为10-30mm的化工焦占比30％-40％搭配冶炼；现有技术中化工焦粒度为20-40mm，本方案中的这种配比的设置一是降低焦炭粒级后，有利于电极下插，达到步骤2中深电极操作要求；二是既保证炉料上部还原用碳又保证炉底残碳层厚度合理，促进合金还原度；三是降低焦炭粒级后能减少炉眼排碳量，有利于炉前出铁。
进一步地，步骤2中，冶炼控制:包括强化电极压放、位移调整和电压使用，强化电极压放和位移调整能够提高过热度、改善渣铁分离的效果、防止炉内翻渣；电压采取高电压操作，较正常炉渣碱度控制下二次电压提高3-5V，增长弧光长度和强度，扩大熔池，防止电极裹渣造成做功不均衡，负荷给不足等异常情况。
进一步地，步骤2中，定期洗炉采取每10-15天进行一次洗炉，采用白云石、石灰石或者氯化钙等进行洗炉，防止长时间低钙渣型冶炼下操作炉型缩小，使炉况恶化，指标退步。
进一步地，步骤2中，高电压操作需要降低焦炭粒级，通过下插电极弥补碳量的不足。
进一步地，步骤3中，勤换炉眼，原则上按一班一换眼或一炉一换眼更换。
进一步地，步骤3中，开堵眼机使用率100％，防止炉眼通道受到破坏，影响出炉。
进一步地，步骤4中，镇静工艺主要是利用比重差，让合金中游离的碳化物及浮渣充分上浮，提高合金质量。
进一步地，步骤4中，包底铁单独浇铸要求包底剩余5％-7％时进行单独浇铸，防止最后渣铁混合物混入成品中，造成质量下降。
本发明的有益效果如下：
1、本发明中，一般生产过程中，低钙渣型冶炼下因电极裹渣、翻渣以及出渣不顺畅等问题，造成负荷给不足，冶炼参数差异大，产能下降，炉况逐步恶化；通过理论和实践相结合，从源头到结合进行工艺优化，匹配低钙渣型下的冶炼制度，有效解决了低钙渣型带来的影响，大幅度降低了渣量，提高渣铁比，炉况稳定性增加，指标进步明显。
2、正常生产情况下，由于碱度降低，炉前开眼困难，出炉时间一般在25分钟以上，同过工艺优化后，炉眼可直接钻开，出炉时间10-15分钟。
3、本工艺实施后，合金质量兑现率提上10％以上，合金硫高、碳高的两难问题得到有效解决。
4、本工艺实施后，渣铁比由0.85降低至.73以内，冶炼电耗降低50kwh/t以上，锰元素回收率升高1％以上。
5、有效解决了炉眼穿眼及炉体事故，实现炉体的安全运行。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺，包括如下步骤：
步骤1：配料准备和入炉冶炼：配料包括锰矿配料和焦炭配料，把配料加入矿热炉中进行冶炼；
步骤2：矿热炉内的冶炼控制：在矿热炉内深插电极、强化电极压放、电极限位处于中下限位置控制、高电压操作和定期洗炉；深插电极能够提高渣铁过热度和改善渣铁分离效果，高电压操作能够提高二次电压、扩大熔池、稳定电极做功；
步骤3：出炉：采用双包出炉的工艺，出炉时采取开堵眼机开炉眼，炉眼打开后采用圆钢进行引流，加快出炉速度，缩短出炉时间；矿热炉需要勤换炉眼，具备条件的一炉一换，以改善低钙渣型下炉内熔池活度，提高炉况稳定性；减少堵眼打泥量，按照正常碱度下打泥量的80％-90％进行控制，为开炉眼创造条件。
步骤4：浇铸：出炉头包直接镇静30-40分钟，二包进行扒渣操作，扒完渣进行镇静30-40分钟；浇铸时先浇铸头包，头包浇铸至剩余1/5左右时将二包过到头包，进行镇静10分钟左右再浇铸，浇铸剩余包底时停止正常浇铸，包底铁单独在锭模上进行浇铸，经精整后入到成品中。
进一步地，步骤中1中，锰矿配料包括按重量份计的如下成分：进口锰矿(澳锰矿、巴西或者加蓬锰矿)35-45份、南非半碳酸18-25份、南非高铁矿13-15份、自产渣10-15份、除尘灰压球6-8份；焦炭配料包括按重量份计的如下成分：粒度20-40mm的化工焦60-70份、粒度10-30mm的化工焦30-40份。
进一步地，粒度为20-40mm的化工焦占比60％-70％，粒度为10-30mm的化工焦占比30％-40％搭配冶炼；现有技术中化工焦粒度为20-40mm，本方案中的这种配比的设置一是降低焦炭粒级后，有利于电极下插，达到步骤2中深电极操作要求；二是既保证炉料上部还原用碳又保证炉底残碳层厚度合理，促进合金还原度；三是降低焦炭粒级后能减少炉眼排碳量，有利于炉前出铁。
步骤2中，冶炼控制:包括强化电极压放、位移调整和电压使用，强化电极压放和位移调整能够提高过热度、改善渣铁分离的效果、防止炉内翻渣；电压采取高电压操作，较正常炉渣碱度控制下二次电压提高3-5V，增长弧光长度和强度，扩大熔池，防止电极裹渣造成做功不均衡，负荷给不足等异常情况。
步骤2中，定期洗炉采取每10-15天进行一次洗炉，采用白云石、石灰石或者氯化钙等进行洗炉，防止长时间低钙渣型冶炼下操作炉型缩小，使炉况恶化，指标退步。
步骤2中，高电压操作需要降低焦炭粒级，通过下插电极弥补碳量的不足。
步骤3中，勤换炉眼，原则上按一班一换眼或一炉一换眼更换。
步骤3中，开堵眼机使用率100％，防止炉眼通道受到破坏，影响出炉。
步骤4中，镇静工艺主要是利用比重差，让合金中游离的碳化物及浮渣充分上浮，提高合金质量。
步骤4中，包底铁单独浇铸要求包底剩余5％-7％时进行单独浇铸，防止最后渣铁混合物混入成品中，造成质量下降。
实施例2
一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺，在实施例1的基础上做了如下细化：
(1)锰矿配料包括按重量份计的如下成分：澳锰矿20份，加蓬锰矿25份，南非半碳酸20份，南非高铁矿15份，自产渣12份，除尘灰压球8份；焦炭配料包括按重量份计的如下成分：粒度20-40mm的化工焦65份、粒度10-30mm的化工焦35份。配碳量在正常基础上下调10kg。
(2)深插电极，电极限位处于中下限位置，压放增加20-30mm/天，提高矿热炉炉温具体为矿热炉内铁水温度由1520℃-1530℃提高至1540℃以上。
(3)高电压操作，二次电压由210V提高至215V。
(4)每10天采用白云石进行洗炉，洗炉时间一天。白云石用量40kg/批。
(5)出炉后镇静35分钟，包底铁浇铸剩余6％时进行单独浇铸。
(6)炉眼一个班一换。
本实施例中，炉况稳定性好，渣铁比为0.70，平均日产由140t左右提升至141t，冶炼电耗由4080kwh/t降低至4030kwh/t，回收率由85.6％升高至88.6％，合金质量由88％提升至98％，在稳定炉况的基础上，实现了合金质量和经济技术指标的提升。
实施例3
一种锰硅合金低钙渣型冶炼工艺，在实施例1的基础上做了如下细化：
(1)锰矿配料包括按重量份计的如下成分：澳锰矿22份，加蓬锰矿23份，南非半碳酸18份，南非高铁矿16份，自产渣15份，除尘灰压球6份；焦炭配料包括按重量份计的如下成分：粒度20-40mm的化工焦70份，粒度10-30mm的化工焦30份。配碳量在正常基础上下调8kg。
(2)深插电极，电极限位处于中下限位置，压放增加30-40mm/天，提高矿热炉炉温具体为矿热炉内铁水温度由1520℃-1530℃提高至1535℃以上。
(3)高电压操作，二次电压由210V提高至213V。
(4)每12天采用白云石进行洗炉，洗炉时间2天。白云石用量45kg/批。
(5)出炉后镇静40分钟，包底铁浇铸剩余8％时进行单独浇铸。
(6)炉眼一炉一换。
本实施例中，炉况稳定性好，渣铁比为0.71，平均日产由140t左右提升至140.5t，冶炼电耗由4080kwh/t降低至4025kwh/t，回收率由86.2％升高至88.9％，合金质量由85％提升至95％，在稳定炉况的基础上，实现了合金质量和经济技术指标的提升。