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硅锰合金及生产工艺

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  • 上传时间:2019-07-18
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    • 1、硅锰合金及生产工艺硅锰合金是由锰、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。1.概述锰和硅是碳钢中所用的主要合金元素。锰是炼钢过程中最主要的脱氧剂之一,几乎所有的钢种都需要用锰来脱氧。因为用锰来脱氧时所生成的氧产物熔点较低,易于上浮;锰还能增大硅和铝等强脱氧剂的脱氧效果。所有的工业钢都需加入少量的锰作为脱硫剂,使钢能进行热轧、锻造及其它工艺而不致断裂,锰还是各钢种中最重要的合金元素,在合金钢中也会添加15%以上的锰以增加钢的结构强度。硅是生铁和碳钢中仅次于锰的最重要的合金元素。在钢生产中,硅主要用作熔融金属的脱氧剂,或作为合 金添加剂使钢增加强度和改善其性能。硅还是一种有效的石磨化介质,它能使铸铁中的碳变成游离的石磨碳。加入标准灰口铸铁和球墨铸铁中的硅可达4%。而大量的锰和硅都是以铁合金的形式添加到钢液中的:锰铁、硅锰和硅铁。生产锰硅合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石(或石灰石)、萤石。生产锰硅合金可使用一种锰矿或几种锰矿(包括富锰渣)的混合矿。由于锰硅合金要求铁、磷含

      2、量比高碳锰铁低,故要求冶炼锰硅合金的锰矿有更高的锰铁比和锰磷比。所用的锰矿含锰越高,各项指标越好。2.工艺技术硅锰合金是在矿热炉中用炭同时还原锰矿石(包括富锰渣)和硅石中的氧化锰和二氧化硅而炼制生产的。锰硅合金的生产在矿热炉内进行,使用碳质还原剂、锰矿石、富锰渣、烧结锰矿、焙烧锰矿和硅石作原料,石灰、白云石、萤石等作熔剂在电炉内连续生产。3.硅锰合金矿热炉矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉,亦称还原电炉或矿热电炉,电极一端埋入料层,在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料。它主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬,使用自培石墨电极。电极插入炉料进行埋弧操作,利用电弧的能量及电流通过炉料,因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属,陆续续加料,间歇式出铁渣,连续作业的一种工业电炉。(1)结构特点:矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳,炉盖、炉衬、短网,水冷系统,排烟系统,除尘系统,电极壳,电极压放及升降系统,上下料系统,把持器,烧穿器,液压系统,矿热炉变压器及各种电器设备等组成。1 炉衬;2炉壳;3炉盖;4旋转机构;5把持器;6电极;7加料

      3、系统;8电极升降压放系统矿热炉设备共分三层布置第一层:炉体(包括炉底支撑、炉壳、炉衬),出铁系统(包括包或锅及包车等),烧穿器等组成。(1)电炉炉体:炉壳、炉衬和出铁口等组成。电极下部时主要反应区,电能通过电弧和电阻转化为热能。炉膛的几何尺寸对炉内电流分布和热分布影响很大。离电极较远的区域容易形成死料区,为改善炉膛温度分布,许多大型电炉装设炉体旋转机构,在水平方向上单向转动或往复120转动。矿热炉炉膛结构示意图1 预热区;2烧结区;3还原区;4电弧区;5熔池区;6假炉底;7死料区;8电极;9炉衬;10出铁口第二层:(1)烟罩。矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构,具有环保和便于维修,改善操作环境的特点。采用密闭式结构还可把生产中产生的废气(主要成分是一氧化碳)收集起来综合利用,并可减少电路的热损失,降低电极上部的温度,改善操作条件。(2)电极把持器。大多数矿热炉都由三相供电,电极按正三角形或倒三角形,对称位置布置在炉膛中间。大型矿热炉一般采用无烟煤,焦碳和煤沥青拌合成的电极料,在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。自焙电极烧结示意图(3)短网短网平面布置图短网立面布置图 (4)

      4、铜瓦(5)电极壳自焙电极壳一般由1.253mm的薄钢板焊接而成,每节长约1m,在钢制圆筒内焊有68个筋片,其高度约为电极直径的0.20.35倍,筋片上开有三角榫或圆孔。(6)下料系统(7)倒炉机(8)排烟系统(9)水冷系统(10)矿热炉变压器(11)操作系统第三层:(1)液压系统(2)电极压放装置(3)电极升降系统液压传动电极升降机构1电极;2导电颚板;3锥形环把持器;4软铜带;5集电环;6电极护筒;7电极升降油缸;8下闸环;9上闸环(4)钢平台(5)料斗及环行布料车其他附属;斜桥上料系统,电子配料系统等4.硅锰合金冶炼原理用炭还原MnO和SiO2,锰首先被还原出来生成锰的碳化物,随着温度的升高硅也被还原出来。硅与锰生成比Mn3C稳定的硅化锰MnSi,可将已生成的Mn3C中的炭排挤出来,使合金含碳量下降,其反应为:Mn7C3+7Si=7MnSi +C被还原出来的硅越多,碳化物被破坏的越彻底,合金含碳量也就越低,这些就是冶炼低碳硅锰合金理论依据。 实际生产中,氧化锰和二氧化硅在未被还原前就组成低熔点硅酸锰,因而用炭同时还原MnO和SiO2会发生如下反应:2/3MnSiO3+2C=2/3MnSi+2CO

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