特殊硅铁生产工艺方法探讨

２００２年第１期　总第１６２期　铁合金　２００２№ｌ　ＦＥＲＲＯ－ＡＬＬ０ＹＳ　Ｔｏｔ．１６２　特殊硅铁生产工艺方法探讨　姚建京　（武钢铁台金有限责任公司　摘要武汉４３００００）　从特殊硅铁的质量要球（化学成分）分析＾手，探讨丁特殊硅铁试制韵基率原理　在实践中．通过改变生　产过程中的某些试验条件摸索并初步确定丁特殊硅铁的生产工艺，并从理论上分析丁该工艺中去脒杂质韵原　理。息结性地提出丁较为成熟的特殊硅铁冶炼工艺方法，也客观地指出丁该法的缺陷之所在　关键词特殊硅铁试制炉外精炼渣洗吹氯　中圈分类号ＴＦ６４５．３　文献标识码Ｂ　文章编号１００１—１９４３（２００２　Ｊ０１—０００９—０３　ＰＲｏＢＥⅡ　Ｔｏ　ＰＲｏＣＥＳＳ　ｏＦ　ＳＰＥＣＬ　Ｌ　ＦＥＲＲｏＳⅡ　ＩＣｏＮ　ＳＭＥＬＴＩＮＧ　Ｙａｏ　Ｊｉａｎｊｉｎｇ　（Ｆｅｎ＇ｏａｌｌｏｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｉ＆Ｓ　Ｇｒｏｕｐ　Ｗｕｈａｎ　４３００００）　Ａｌ￣ｓｔｒａｃｔ　Ｆｒｏｍ　ａｎａｌｙｓｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｑｕｌ㈨呲ｆｃｈｅｍｉｃ　ｃ０ｒｎｌ￣Ｊｓｉｔｉｏｎｓ）ｏｆ　ｓｐｅｃｉａｌ　ＦｅＳｉ．ｔｈｅ　ＩⅢ｛｛ａ＿¨　Ｊｓ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｗｅ　ｐｒｏｂｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉａｌ　ＦｃＳｉ　ａ　ｐｒｏｂｅｄ　ｉｎｔｏ　ａｎｄ　ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｄｅｃｉｄ一　ｂｙ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　Ｅ，．ｏＦｔｌｅ　ｔｅｓｔ　ｃｏｎｄｉｉｔｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｍａｔｕｒｅｒ　ｌｌ￣）ｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｓｐｅｃｉｌ　ＦｅＳｉａ　ｗａｓ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｈ０　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　３　ｗｅｒｃＪ　ａｌｓｏ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．　ｓｐｅｅｉ￣ｆｅｒｒｏｓｉｌｉｃｏｎ，ｔｅｓｔ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｒｅｆｉｎｉｎｇ　ｏｕ￣ｉｄｅ　ｌｈｅ　ｆｔｔｒｎａｃ￣，ｓｌａｇ　ｗａｓｈｉｎｇ，ｃｈｌｏｒｉｎｅ￣ｏｗｉｎｇ　１　前言　特殊硅铁。若能成功则每年可为该公司节约外购资　特殊硅铁是生产取向硅钢必不可少的台金剂，　金约ｌ　２００余万元，同时还可出口刨汇。为此，公司　进行了特殊硅铁的试制　该台金在１９９０年前一直依赖外购，外购价格最高　时每吨达７　０００多元，并且有时甚至还附带一些不　２　试制原理　特殊硅铁纯度高，杂质含量低，按照用户的要　台理的条件。显然，长期下去就势必制约武钢集团　公司效益产品——取向硅钢的生产。该公司于１９９０　年将特殊硅铁的试制作为重点科研项目立项，试制　求，该公司拟定的质量要求见表１。　该公司原来主要冶炼普通７５硅铁，其成分除　％｛≯）　表Ｉ　特舜硅铁化学成分　对硅含量要求在７２％以上外，对碳和铝等元素含量　要求不高，而特殊硅铁对碳和铝等杂质元素含量要　求很低。从市场调研掌握的情况，结合冶炼特殊硅　铁的主要原料硅石中的杂质成分来看，该公司经研　究分析后认为，冶炼特殊硅铁要注意咀下三个方　作者简介姚建京面：一是精料八炉，保证八炉原材料的杂质少，从而　使硅铁产品原始杂质含量低；二是精心操作，确保　硅铁含硅量达标及防止硅铁二次污染；三是用炉外　渣洗吹氯工艺处理硅铁水．进一步降低杂质含量。　上述冶炼精炼原理的主要反应式如下：　男，１９６０年８月出生，冶炼高级工程师，１９８２年７月毕业于北京科技大学电冶金专业，在《武锕技术》上发　表论文Ｉ篇。现为公司副经理。　收稿１３期２００１—１０一Ｏ８　维普资讯 http://www.cqvip.com

铁　台　金　２００２年　ＳｉＯ２＋２ｃ＋ｎＦｅ＝Ｆｅ　ｎｌｓｉ］＋２ＣＯ　Ｔ　４Ａ１＋３ＳｉＯ２＝２Ａｌ２０３＋３Ｓｉ　Ｎａ２ＣＯ３＝Ｎａ２Ｏ＋ＣＯ：　项试验。主要是将炉后精炼分三步：第一步是加渣　不吹氯：第二步是吹氯不加渣；第三步是既不加渣　电不吹氯。目的是探索不同炉外精炼工艺条件下杂　质去除程度。　ｙ／ｄｅ＋ｘ／２ＣＩｚ　Ｍｅ　Ｃ１　３　试制过程　针对原冶炼７５硅铁的实际情况，我们确定了　特殊硅铁试制的三个阶段：（１）变料及调整炉况阶　段。其目的是将原冶炼７５硅铁的炉料，通过两天的　熔炼，全部更换为特殊硅铁冶炼用料，同时调整炉　况，稳定供电制度，熟悉和掌握炉后精炼操作程序；　（２）正式试制阶段。分两步进行，第一步是炉后轻渣　吹氯精炼．第二步是炉后重渣吹氯精炼。其目的是　探索取得合格品的途径；（３）对某些工艺进行了单　表２三个阶段确定后，我们在３　炉进行了试制工　作　３．１　第一阶段　试制时间为１９９３年１２月９　１５ｔ白班至１］１５１夜　班。陵阶段无特殊硅铁合格品，硅含量达标率为　７５％，铝含量达标率为０，碳达标率为６８　７５％，磷达　标率为８７．５％，其余元素均达标。该阶段元素分布　情况见表２。　从表２可以看出，影响特殊硅铁合格率不高的　主要园素是硅、铝和碳含量未达标。从各炉化验结　％　未选标元素分布情况　果来看，硅和碳含量呈波动状态，铝含量呈下降趋　势　变料期试制阶段表明，只要铝含量达标，就有特　殊硅铁合格品产生。为此试制过程进入第二阶段　——水量的４％～５％。共试制８个班１　８炉，仍无特殊硅　铁合格品出现，产品中硅的达标率为７２　２２％，碳的　达标率为７６．７％，而铝达标率为０，其它元素均达　标。各元素分布见表３。　渣洗吹氯精炼阶段。　试制时间为１９９３年ｌ２月１１日白班至２０日夜　３．２　第二阶段　班　该阶段分两步进行：　由表３可以看出，铝和碳含量均呈下降趋势，　但达标率不高，尤其是铝达标为０。经分析是渣量较　少所致，于是该公司进行了第二阶段第二步重渣吹　氯试制工作。　％　Ｃ　≤０　０５４≥ｏ　０５５　７６．７０　２３．３０　０．ｏ３２　３．２　ｌ　轻渣吹氯处理铁水，渣剂配人量为每炉铁　表３元素　含量　Ｓｉ　７５　０～７８．５　７８　６～８０．Ｏ　７２．２２　２７　７８　７７．９０　元素分布情况　Ａ１　≤ｏ　２５　ｏ．２６一ｏ　７９　０　１００　ｏｏ　占总炉量　平均含量　０　４５９　３．２．２　重渣吹氯，其渣剂量为硅铁水量的８％～　１０％。共试制ｌ８个班４２炉，特殊硅铁炉命中率为　６１．７％，Ａ１元素含量下降幅度较大，达０．３７％。其　元素分布见表４　其去杂质效果不佳。　综上所述各阶段试制数据可知，重渣吹氯工艺　合格率较好，达６１　７％，其中有２３．４％是硅超上限，　只要在配料和操作上适当控制，命中率会达到７５％　以上，能满足工业生产的要求。此次试制特殊硅铁　５７ｔ，由该公司技术部安排抽样化验，其结果达标。在　一从表４可以看出，在重渣吹氯中各元素平均含　量均达标，但特殊硅铁命中率仅为６１．７０％，　３８．３０％的等外品中有２３．４％是因硅含量超标所　致，且超上限居多。　季度投＾下工序试用，由硅钢研究室作出了试用　鉴定；合金化对比用于试验钢３２炉，其中１８炉是采　用该公司试制的特殊硅铁进行的合金化增硅，其余　均用外购特殊硅铁。使用该公司的１８炉试验钢命　为摸索批量生产的最佳工艺技术方法，该公司　进行了第三阶段分三个步骤的单项　艺方法试验，　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　髋建京特殊硅铁生产工艺方法探讨　’ＪＪ　备注：元素ｓ　、Ａ１、Ｃ含量的平均值选标。　中率为１＇００％，并经热轧、冷轧成材，由硅钢生产　０．３５　ｎ１ｒｎ牌号０ｌ１２Ｂ卷４７卷，原牌号为８３．１９％，　反应，生成低熔点化合物。吹氯工艺为炉外精炼的　第二步，通过导气系统往硅铁水中吹入氯气，使具　升牌号为７０．８６％；而使用外购特殊硅铁的ｌ４炉，　有强氧化性的氯气与金属元素反应生成氯化物。资　卷数３３卷，原牌号合格率为８３．７％，升牌号为　料表明，铝与氯在高温下亲合力较强，因此铝可被　７２．７０％．试验结果相同。由硅钢生产的ＱＩｏ２ｃｏ．３０　氯化去除。事实上，渣洗和吹氯工艺并非完全分开　ｎｍ厚的硅钢．该公司试制的特殊硅铁投料共ｌ２　的，而在精炼后期两者是相互促进的。特殊硅铁试　卷，原牌号合格率为９４．７％，升牌号为２５．２％。外购　制的第二步采用了渣洗吹氯工艺，铝含量达标宰为　合金投料ｌ４卷，原牌号合格率为７７．８％，升牌号为　９１．４９％　硅达标率为７６．６％，碳、钛达标率均为　１５．２％。相比之下，该公司试制的特殊硅铁的使用　１００％。第二阶段中的两步区别在于渣剂量的不同，　性能优于外购特殊硅铁。　从试制结果看，渣剂量为硅铁液莺量的８％～１Ｏ％　４　试制分析　虽为适宜。其去杂机理如Ｆ．　（１）脱铝机理：其一是渣剂吸附去铝。硅铁中有　４．１从精料入手　半数是化合态铝，郎ＡＩ　０　，在较好动力学条件下（如　普通７５硅铁中的硅含量（７２％～７３％）、铝含　吹氯等）．可将其充分地吸附到硅铁液表面的渣中　量（２％）、碳含量（Ｏ．２％）和钛含量（Ｏ　１％）等与特　而去除；其二是氯化去铝。硅铁中的单质铝可与氯　殊硅铁质量要求有很大差距，而硅铁生产中杂质元　气化合生成气态氯化物而去除（气态氯化物及部分　素不可避免地被还原进入合金。因此，只有精料入　Ｃｌ　用碱液处理）。　炉，降低杂质元素的氧化物含量，台金中的杂质含　（２）脱碳机理：硅铁液中的碳元素以碳单质和　量才可减少。同时，台金中的钛也是由原料中氧化　碳化台物两种形式存在，前者通过镇静工艺可以去　钛多少决定的，从这个意义上讲，精料人炉是必要　除一部分，后者主要是随其它氧化物一起上浮，被　的。试验的第一阶段——变料期台金成分就得到初　渣剂吸附而去除。　步控制。　（３）降钛方法：钛元素在硅铁液中以ＴｉＣ和ＴｉＳｉ　４．２保证硅含量达标　形式存在。资料表明，要想获得钛含量低的产品，必　一方面要按含量大于７６％组织生产；另一方面　须选择含Ｔｉ　低的炉料。　要精心操作，严格按操作规程进行。如保证配料比　的准确性，及时处理刺火和打弧现象，控制铁质材　５　结论　料的带人量，出炉时不得随意压放电极等，可以防　综上所述，采用精料人炉、精心操作和炉外精　止因硅含量未达标而影响产品命中率。　炼的方法可冶炼出特殊硅铁，其合格率达６１．７％以　４．３　实施炉外精炼——渣洗吹氯工艺　上。炉外精炼工艺中重渣吹氯为最佳工艺，其渣剂　试制中发现，仅精料入炉和精心操作并不能使　量为硅铁液量的８％一ｌＯ％。　硅铁的各元素全部达标，还必须通过炉外加渣　由于“三精”方法对原料、工艺操作要求太严，　（Ｎａ￣ＣＯ，＋Ｓｉ　）吹氯，进一步去杂质。　且产品质量波动较大，因此，采用工频炉重熔加渣　渣剂在出炉前加入铁水包中，通过出炉铁水高　洗吹氧工艺或等离子炉等先进技术进行试制工作　温作用，渣剂与铁水中的杂质元素产生一系列相间　势在必行，以稳定特殊硅铁产品质量