專利名稱：：高品位硅鈣合金的生產(chǎn)方法及其礦熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，尤其是一種高品位硅鈣合金的生產(chǎn)方法及其礦熱爐。硅鈣合金(CaSi)是冶煉優(yōu)質(zhì)鋼、特殊合金鋼和特殊合金材料理想的復(fù)合脫氧劑、脫硫劑，也是用作鑄鐵和球墨鑄鐵生產(chǎn)中的孕育劑和添加劑，已成為高合金鋼、優(yōu)質(zhì)鋼冶煉和鑄造生產(chǎn)中不可缺少的冶金材料。目前國外硅鈣合金最高生產(chǎn)含Ca25-35％，我國生產(chǎn)硅鈣合金含Ca24-31％。隨著冶金行業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外需求硅鈣合金量不斷增加，尤其是對(duì)高品位硅鈣合金(含Ca31％以上)?，F(xiàn)有的硅鈣合金生產(chǎn)存在很多缺欠，其一是生產(chǎn)工藝很不科學(xué)，坩堝培植不合理；原料添加采用“大鍋燴”或交替添加的方式，沒有考慮到每種原料自身的特性，造成生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品品位低；其二是其生產(chǎn)設(shè)備-礦熱爐的結(jié)構(gòu)不合理，造成爐齡短，爐齡一般是一個(gè)月到三個(gè)月，出爐時(shí)間是6-8小時(shí)，產(chǎn)量低，能耗高。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種高品位硅鈣合金(含鈣31％以上)的工藝方法，及其一種具有爐齡長、出爐時(shí)間短的礦熱爐。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的培植高品位硅鈣合金坩堝的原料重量配比為硅石56-60％石灰20-24％焦炭17-19％木炭2-4％培植坩堝的工藝步驟為①加硅石底料60-80kg，給礦熱爐電極通電，使?fàn)t膛溫度升至1000-1400℃之間；②沿三個(gè)電極周邊加石灰和焦炭混合料，每次加23-26kg，每間隔15-20分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；③沿三個(gè)電極周邊加硅石和焦炭混合料，每次加28-32kg，每間隔15-20分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；④沿三個(gè)電極周邊加硅石和木炭混合料，每次加21-26kg，每間隔15-20分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；上述②、③、④工藝步驟中，在每一次混合料加完后，即緩慢降三個(gè)電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘，然后再加下一次混合料。⑤三種混合料加完后，打開出水口，放出熔液出料，然后關(guān)閉出水口，此時(shí)坩堝培植完成。高品位硅鈣合金正常生產(chǎn)的原料重量配比為硅石52-56％石灰20-24％焦炭18-22％木炭2-5％高品位硅鈣合金正常生產(chǎn)的工藝步驟為①坩堝制成后，此時(shí)應(yīng)保證爐膛溫度應(yīng)在1900-2300℃之間，此時(shí)沿三個(gè)電極周邊加石灰和焦炭混合料48-51kg，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；②沿三個(gè)電極周邊加硅石和焦炭混合料52-56kg，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；③沿三個(gè)電極周邊加硅石和木炭混合料43-45kg，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；重復(fù)①、②、③工藝步驟中，4小時(shí)內(nèi)加完所有混合料，此時(shí)爐膛內(nèi)的液體即為高品位硅鈣合金含鈣。所述培植坩堝工藝步驟中的石灰和焦炭混合料的重量配比為石灰為68-69％，焦炭為30-32％；硅石和焦炭混合料的重量配比為硅石為72-75％，焦炭為24-27％；硅石和木炭混合料的重量配比為硅石為88-90％，木炭為9-11％。所述高品位硅鈣合金正常生產(chǎn)工藝步驟中的石灰和焦炭混合料的重量配比為石灰為75-77％，焦炭為23-25％；硅石和焦炭混合料的重量配比為硅石為76-78％，焦炭為23-25％；硅石和木炭混合料的重量配比為硅石為92-94％，木炭為6-8％。礦熱爐所使用的三個(gè)電極中，有一個(gè)電極其二次相電流強(qiáng)于其他另外兩個(gè)，該電極靠近出水口且其插入爐膛的深度比另兩個(gè)電極深30-50mm。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1．培植坩堝和冶煉高品位硅鈣合金采用分層加料法，通過原料配比的變化，充分考慮每種原料自身的特性，能有效減少CaO、SiO2在高溫下接觸的機(jī)會(huì)，減少了低熔點(diǎn)渣的生成機(jī)會(huì)，且不用加入過量碳，使碳化物生成較少，爐底上漲緩慢，生產(chǎn)周期大大延長，出爐時(shí)間降至4小時(shí)，硅、鈣的回收率顯著提高，合金含鈣量高，成本較低，電耗降低，生產(chǎn)的硅鈣合金含量在Ca31-45％，完全達(dá)到了高品位硅鈣合金的水平。2．礦熱爐爐體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，選用的變壓器容量、工作電壓、電極直徑、電極分布圓直徑、爐膛內(nèi)徑、爐膛深度等參數(shù)十分精確，使得坩堝培植結(jié)構(gòu)新穎適用，礦熱爐爐齡達(dá)到一年左右。圖1為本發(fā)明爐體正面剖視圖；圖2為圖1A-A向剖視圖；圖3為本發(fā)明爐膛內(nèi)坩堝的剖面示意圖；圖4為電極供電圖。實(shí)施例本實(shí)施例以1000KVA礦熱爐為例進(jìn)行詳細(xì)說明，其它容量的礦熱爐與本礦熱爐結(jié)構(gòu)基本相同。冶煉高品位硅鈣合金需要選擇具有正確工藝參數(shù)的礦熱爐，以下的參數(shù)均經(jīng)過理論推算得出。1．變壓器容量1000KVA變壓器2．工作電壓50-70V3．電極直徑380mm4．電極分布圓直徑1050mm5．爐膛內(nèi)徑2800mm6．爐膛深度1070mm。首先結(jié)合附圖(圖1、圖2、圖4)說明礦熱爐的爐體結(jié)構(gòu)。在圓形爐體2內(nèi)以爐膛3為中心的電極分布圓均布有三個(gè)電極4(a)、5(b、c)，其中電極a正對(duì)出鐵眼1，并且電極a插入爐膛的深度要大于電極b、c插入的深度，插入的具體距離是電極a底部距爐底為80mm，電極b、c為120mm。另根據(jù)電極的供電圖即可看出A、B、C三相電位經(jīng)變壓器12變壓后，二次相電流在電極a的電流要大于電極b、c的電流，那么電極a底端的溫度要高一些，因而其底端的原料熔化得比較快，其粘度較小，流動(dòng)速度快較快，會(huì)帶動(dòng)電極b、c底部的液體流動(dòng)，液體流出時(shí)才順暢，減少了爐底沉積物，縮短了出爐的時(shí)間，并使?fàn)t齡延長。電極的升降裝置為常規(guī)機(jī)械式升降，本實(shí)施例不再敘述。下面再詳述高品位硅鈣合金的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝包括兩個(gè)步驟培植坩堝生產(chǎn)工藝和硅鈣合金正常生產(chǎn)工藝。本實(shí)施例所述的高品位硅鈣合金的含鈣量為36％。原料要求本發(fā)明高品位硅鈣合金原料的化學(xué)成分和物理性能要求<tablesid="table1"num="001"><table>原料名稱SiO％CaO％C％％S％灰份％揮發(fā)份％水分％粘度硅石≤9820-45石灰≤85≥1焦炭≤82≥1≥15≥2≤82-6木炭≤76＜615-25≤320-80</table></tables>一、培植坩堝1．原料組配①石灰(210kg)與焦炭(95kg)的混合料共305kg；②硅石(260kg)與焦炭(95kg)的混合料共355kg；③硅石(260kg)與木炭(30kg)的混合料共290kg；2．工藝步驟①加硅石底料60kg，給礦熱爐電極通電，電極的電弧高溫使硅石底料熔化并使?fàn)t膛升溫，當(dāng)爐膛溫度升至1000-1400℃時(shí)；②用填料鏟沿三個(gè)電極周邊加石灰和焦炭混合料，每次加25kg左右，每間隔15-20分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；③用填料鏟沿三個(gè)電極周邊加硅石和焦炭混合料，每次加30kg左右，每間隔15-20分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；④用填料鏟沿三個(gè)電極周邊加硅石和木炭混合料，每次加24kg左右，每間隔15-20分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；上述②、③、④工藝步驟中，在每一次混合料加完后，即緩慢降三個(gè)電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘，然后再加下一次混合料。⑤三種混合料加完后，打開出水口，放出熔液出料，然后關(guān)閉出水口。此時(shí)形成的坩堝如圖3所示。出水口1、爐體2、電極4(a)、電極5(b、c)、填料鏟6、側(cè)壁堆積料7、混合料8、內(nèi)坩堝壁9、熔液10、外坩堝壁11。二、高品位硅鈣合金正常生產(chǎn)工藝1．原料組配①石灰(230kg)與焦炭(75kg)的混合料共305kg；②硅石(260kg)與焦炭(75kg)的混合料共335kg；③硅石(260kg)與木炭(20kg)的混合料共280kg；2．工藝步驟坩堝制成后，此時(shí)應(yīng)保證爐膛溫度應(yīng)在1900-2300℃之間。①用填料鏟沿三個(gè)電極周邊加石灰和焦炭混合料50kg左右，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；②用填料鏟沿三個(gè)電極周邊加硅石和焦炭混合料55kg左右，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；③用填料鏟沿三個(gè)電極周邊加硅石和木炭混合料45kg左右，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；重復(fù)①、②、③工藝步驟中，4小時(shí)內(nèi)加完所有混合料。然后打開出水口，收集熔液。此時(shí)的熔液即為高品位硅鈣合金含鈣36％的液體水。關(guān)閉出水口，進(jìn)行第二爐硅鈣合金的生產(chǎn)。權(quán)利要求1．一種高品位硅鈣合金的工藝方法，其使用原料為硅石、石灰、焦炭、木炭，其特征在于培植高品位硅鈣合金坩堝的原料重量配比為硅石56-60％石灰20-24％焦炭17-19％木炭2-4％培植坩堝的工藝步驟為①加硅石底料60-80kg，給礦熱爐電極通電，使?fàn)t膛溫度升至1000-1400℃之間；②沿三個(gè)電極周邊加石灰和焦炭混合料，每次加23-26kg，每間隔15-20分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；③沿三個(gè)電極周邊加硅石和焦炭混合料，每次加28-32kg，每間隔15-2分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；④沿三個(gè)電極周邊加硅石和木炭混合料，每次加21-26kg，每間隔15-20分鐘加一次，4小時(shí)內(nèi)加完；上述②、③、④工藝步驟中，在每一次混合料加完后，即緩慢降三個(gè)電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘，然后再加下一次混合料。⑤三種混合料加完后，打開出水口，放出熔液出料，然后關(guān)閉出水口，此時(shí)坩堝培植完成。高品位硅鈣合金正常生產(chǎn)的原料重量配比為硅石52-56％石灰20-24％焦炭18-22％木炭2-5％高品位硅鈣合金正常生產(chǎn)的工藝步驟為①坩堝制成后，此時(shí)應(yīng)保證爐膛溫度應(yīng)在1900-2300℃之間，此時(shí)沿三個(gè)電極周邊加石灰和焦炭混合料48-51kg，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；②沿三個(gè)電極周邊加硅石和焦炭混合料52-56kg，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；③沿三個(gè)電極周邊加硅石和木炭混合料43-45kg，用時(shí)15-20分鐘，然后降電極20-40mm，用時(shí)15-20分鐘；重復(fù)①、②、③工藝步驟中，4小時(shí)內(nèi)加完所有混合料，此時(shí)爐膛內(nèi)的熔液即為高品位硅鈣合金含鈣。2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高品位硅鈣合金的工藝方法，其特征在于所述培植坩堝工藝步驟中的石灰和焦炭混合料的重量配比為石灰為68-69％，焦炭為30-32％；硅石和焦炭混合料的重量配比為硅石為72-75％，焦炭為24-27％；硅石和木炭混合料的重量配比為硅石為88-90％，木炭為9-11％。3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高品位硅鈣合金的工藝方法，其特征在于所述高品位硅鈣合金正常生產(chǎn)工藝步驟中的石灰和焦炭混合料的重量配比為石灰為75-77％，焦炭為23-25％；硅石和焦炭混合料的重量配比為硅石為76～78％，焦炭為23-25％；硅石和木炭混合料的重量配比為硅石為92-94％，木炭為6-8％。4．一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的高品位硅鈣合金所使用的礦熱爐，由爐膛、爐體、電極構(gòu)成，電極升降裝置為機(jī)械升降，其特征在于礦熱爐所使用的三個(gè)電極中，有一個(gè)電極其二次相電流強(qiáng)于其他另外兩個(gè)，該電極靠近出水口且其插入爐膛的深度比另兩個(gè)電極深30-50mm。全文摘要本發(fā)明涉及是一種高品位硅鈣合金的生產(chǎn)方法及其礦熱爐。其主要特征是包括培植坩堝生產(chǎn)工藝和正常冶煉高品位硅鈣合金生產(chǎn)工藝,通過原料配比的變化,充分考慮每種原料自身的特性,能有效減少CaO、SiO2在高溫下接觸的機(jī)會(huì),減少了低熔點(diǎn)渣的生成機(jī)會(huì),合金含鈣量高,成本較低,電耗降低,生產(chǎn)的硅鈣合金含量在Ca31－45%,完全達(dá)到了高品位硅鈣合金的水平。礦熱爐電極布置結(jié)構(gòu)合理,礦熱爐爐齡達(dá)到一年左右。文檔編號(hào)C22B4/00GK1281905SQ9911087公開日2001年1月31日申請(qǐng)日期1999年7月23日優(yōu)先權(quán)日1999年7月23日發(fā)明者李金山,楊友章申請(qǐng)人:李金山,楊友章