減緩硅鈣合金電爐的爐缸堆積的技術和電爐優(yōu)化設計實例(已修改)
2025-08-11 07:27 本頁面
【正文】 減緩硅鈣合金電爐爐缸堆積的技術和電爐優(yōu)化設計實例賈強1王雪梅1張烽2李蒙姬2萬勇31. 中鋼集團吉林機電設備有限公司，中國吉林，1320212. 中國鋼研科技集團有限公司，中國北京，1000813. 內(nèi)蒙豐鎮(zhèn)市同盛鐵合金有限公司，中國豐鎮(zhèn)，012100前言2009年以前，國內(nèi)硅鈣合金的生產(chǎn)均采用小型交流和直流電爐，用分層法或混合法冶煉。分層法冶煉的變壓器容量最大為1500KVA，冶煉周期幾個月或更長些?；旌戏ㄒ睙挼淖儔浩魅萘糠謩e為1800、3200、最大的容量為6300 KVA，冶煉周期大約1個月左右。兩種方法均采用固定、敞口式電爐，自焙電極，含鈣料采用生石灰?？傊菚r硅鈣電爐的共同問題是爐型小、周期短、能耗高、質(zhì)量低，環(huán)境污染嚴重。為了一舉改變我國硅鈣生產(chǎn)的落后狀態(tài)，在20世紀八十年代，當時的冶金部從意大利O、E、T公司購置一臺30000 KVA硅鈣電爐和相應的配套設施[1]，含硅石水洗和原料運輸設備、硅鈣冶煉與澆鑄的機電設備、廠房鋼結(jié)構(gòu)，硅鈣破碎和制粉系統(tǒng)，成品的檢驗儀器，機修設備及部分公用設施，并籌建湖北宜昌鐵合金廠。但由于難以說明的因素，時至今日仍然沒有建立起來，造成了極大的資源浪費。2009年，陜西盛華冶化有限公司在國內(nèi)率先成功建造并投產(chǎn)30000 KVA硅鈣電爐[2]，拉開了我國大容量，旋轉(zhuǎn)爐體，多鐵口，采用石灰石混合法冶煉硅鈣合金的序幕。至今，我國已有多臺12500、16500、18000和30000KVA冶煉硅鈣合金電爐在運行，主體爐型為30000KVA。歷經(jīng)半個世紀的努力，我國硅鈣合金的生產(chǎn)終于完成了歷史性的轉(zhuǎn)變，這些轉(zhuǎn)變除電爐的大型化外，其技術進步表現(xiàn)在：（1） 用石灰石代替生石灰。（2） 采用混合加料法完全替代分層法。（3） 實現(xiàn)了電爐除塵，減少了對環(huán)境的污染。（4） 實現(xiàn)了矮煙罩旋轉(zhuǎn)爐體與多鐵口的結(jié)構(gòu)設計。（5） 實現(xiàn)了采用開堵爐眼機的鐵口操作。（6） 實現(xiàn)了鐵水包的傾包和清包的機械化。（7） 實現(xiàn)了渣鐵分離好，并爐渣百分百的回爐利用。（8） 實現(xiàn)了半封閉爐下料管下料。人工加料方式已完全淘汰，大大減輕了工人的勞動強度，工作環(huán)境大大改善。（9） 合金的成分穩(wěn)定，含Ca2830％占主導地位。（10） 冶煉的技術經(jīng)濟指標明顯改善，硅的利用率≥70％，鈣的利用率≥65％（小電爐鈣、硅的利用率分別為≤40％和≤50％），冶煉電耗穩(wěn)定在11500KWh左右。（11） 爐役的冶煉周期大大增加，基本可以穩(wěn)定在一年左右。上述，可以說，使我國硅鈣合金的生產(chǎn)發(fā)生了歷史性的進步。幾年大電爐冶煉硅鈣合金的實踐說明，延長冶煉周期，改善技術經(jīng)濟指標的工作仍有較大的空間。本文從冶煉硅鈣合金的冶金理論和減緩爐缸堆積的技術出發(fā)，結(jié)合大小容量電爐的生產(chǎn)實踐來深入的討論這個問題。一． 硅鈣冶煉的熱化學反應理論1. 硅的氧化物及還原在SiO系中最穩(wěn)定的硅氧化物相是SiO2，其熔點為1933K，它是生產(chǎn)硅鈣合金硅元素的來源，在用碳還原SiO2過程中總的反應式為：SiO2+2C=Si+2CO△G0= （1）當溫度達到1942K時為起始的反應溫度[3]。（1）式為綜合反應式，可以作為配料的基礎。在硅鈣電爐實際的硅還原中將首先發(fā)生兩個最主要的過渡反應：SiO2+3C=SiC+2CO△G0= （2）當P CO=100KP時，1725K時△G0=0。工業(yè)碳化硅的生產(chǎn)就是依據(jù)（2）式來完成的。顯然，（2）式反應是在固態(tài)下完成的。SiC是一種化學穩(wěn)定的物質(zhì)，這是因為硅與碳原子之間有很強的共價鍵，它的分解溫度高達2880K。另一個硅氧化物被碳還原的過渡反應是SiO2的高溫裂解。在液態(tài)下純SiO2的裂解反應按如下反應進
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