,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高硅锰硅合金生产的渣型选择,钟耀球 黄文 韦国邱,（中钢集团广西铁合金有限公司 来宾 中国 546102）,摘要 简述了高硅锰硅合金的生产原理，分析了要取得较好经济技术指标所需的高硅锰硅合金生产渣型，指出了不同成份的矿石对渣型的影响。,关键词 高硅锰硅 渣型 选择 影响,高硅锰硅合金生产的渣型选择,1,前言,随着我国社会不断发展及科技水平不断提高，钢铁业从过去纯粹的普碳钢年代不断向精品钢铁发展，大量不锈钢产品进入千家万户，从而促使作为生活用的200系列不锈钢产能迅速扩大，据统计每年可达10001500万吨，且以110万吨的年增长率递增，随着镍铁价格的大幅波动及金属锰价格不断攀升，价格相对低廉的低C低P的高硅锰硅合金逐渐进入各个200系列不锈钢生产厂家的视野，且逐渐得到广泛应用。某公司于2011年2月开始组织试产Mn 58%、Si 28%、P 0.1%、C0.08%的高硅锰硅合金，在对生产原理、工艺控制、生产操作、渣型选择等进行深入分析和方案制定后，顺利地生产出优质、低耗产品，现仅对高硅锰硅合金的某一生产渣型选择做简单探讨。,前言,2,1 高硅锰硅合金成份控制,不锈钢的性能主要取决于其内部组织的构成，而构成不锈钢组织的是各种合金元素在钢中的总和，因此不锈钢的性能主要是由合金元素决定的，而高硅锰硅合金的应用则是参考了金属锰的应用确定，因此，高硅锰硅合金的成份也基本以参考低碳、微碳及金属锰的成份确定，某厂家对高硅锰硅合金成份控制要求见下表1。,表1 高硅锰硅合金成份控制表,元素,Mn,Si,C,P,S,控制范围,58%,28%,0.08%,0.1%,0.03%,1 高硅锰硅合金成份控制元素MnSiCPS控制范围58%,3,2 高硅锰硅合金生产原理分析,高硅锰硅合金的生产原理和普通锰硅合金的生产原理基本一致，都必须遵循“深电极、满负荷、低渣比、足焦炭”的原则，但生产高硅锰硅合金为确保Si达到控制要求，焦炭和硅石（主要作用是补充入炉矿石综合SiO,2,的不足）配入量均需大量提高，因此炉况的控制比普通锰硅合金要困难很多，由于焦炭配入量较大，炉温较高，还原气氛很好，Mn、Fe、P 的还原很充分，而Si的还原难度较大，因此在配料及炉况控制上又和普通锰硅合金有一定的区别，其主要化学反应如下：,2/5P,2,O,5,+2C =4/5P+2CO F,0,=396071.28-382.13T（1）T,开,=1036.5k,FeO+C =Fe+CO F,0,=148003.38-150.31T （2）T,开,=985k,2MnO+2C =2Mn+2CO F,0,=575266.32-339.78T（3）T,开,=1693k,2MnO+8/3C =2/3Mn,3,C+2CO F,0,=510789.6-340.80T（4）T,开,=1499k,SiO,2,+2C =Si+2CO F,0,=167400-86.40T （5）T,开,=1938k,2 高硅锰硅合金生产原理分析,4,在有Fe存在的条件下还发生如下反应：,SiO,2,+2C+Fe=FeSi+2CO F0=167400-86.40T（6）,T开=1620k,生产高硅锰硅合金由于炉料中的SiO,2,较高，MnO还没有来得及还原就与SiO,2,反应生成低熔点的（12501345）的硅酸锰，因此从MnO还原Mn的反应理论上是从液态熔渣的硅酸盐中进行还原，具体反应如下：,MnO+SiO,2,=MnSiO,3,（7）,2MnO +SiO,2,=Mn,2,SiO,4,（8）,MnOSiO,2,+3C=MnSi+3CO T开=1569k（9）,从以上各反应式可以看出，用C从SiO,2,当中还原Si 是相当困难的，但要是从MnO的硅酸盐中直接还原为MnSi相对来说比较容易，由于硅石的熔点约在1650左右，较难熔，同时存在Al,2,O,3,、CaO等高熔点物质，造成炉渣熔点较高，控制不好则炉渣较粘稠，引起焦炭表面被渣包裹，还原能力下降，有的甚至失去还原能力，变成过剩碳随渣排出或积存在炉膛内，造成炉眼被堵，排渣不畅，电极上抬，负荷不足，炉面冒渣，严重者会造成设备烧坏，引发安全事故等现象。因此生产高硅锰硅合金的渣型选择和控制十分重要。,在有Fe存在的条件下还发生如下反应：,5,3,高硅锰硅合金生产渣型的选择,高硅锰硅炉渣是火法冶金中形成的以氧化物为主的多组份熔体，基本由CaO、SiO,2,、AL,2,O,3,、FeO、Fe,2,O,3,组成，一般研究以CaO-SiO,2,-Al,2,O,3,三元渣系研究为主，充分考虑炉渣的熔点、粘度等性质，实际生产中由于MnSi要比Mn,3,C更稳定，而从MnO SiO,2,中直接还原为MnSi要比从（MnO）、(SiO,2,)还原为Mn、Si要容易，因此如何得到低熔点、流动性好的炉渣是我们控制的主要目标，即如何促使矿石和硅石中的SiO,2,尽快与MnO结合为硅酸盐化合物是生产控制的主要目标之一，为此，我们从理论上对渣型进行分析后结合冶炼实际进行修正，确定了根据矿石成份变化而调整熔剂配入量，得到了适宜的炉渣碱度，稳定了炉况，改善了指标。,3 高硅锰硅合金生产渣型的选择,6,3.1 从CaO-SiO,2,-Al,2,O,3,三元渣系相图对炉渣的控制分析及成份选择,图1 CaO-SiO,2,-Al,2,O,3,三元系相图,3.1 从CaO-SiO2-Al2O3三元渣系相图对炉渣的,7,3.1.1 高硅锰硅合金炉渣酸碱度控制一般碱度R0.8，是酸性渣型，属稳定的长渣型。,3.1.2 一般高硅锰硅合金炉渣出炉温度在1450左右，按此推算炉渣在炉内的温度控制约在1550左右，为得到良好流动性的炉渣，我们需选择熔点在14001450之间的炉渣为宜，从CaO-SiO,2,-Al,2,O,3,三元渣系相图分析，炉渣的组成产物应为CaOSiO,2,、2CaOAl,2,O,3,SiO,2,、CaOAl,2,O,3,2SiO,2,为主，该组份的炉渣构成熔点约在13801550之间，符合所需要的渣型组份。,根据以上分析和CaO-SiO,2,-Al,2,O,3,三元渣系相图取值及配料分析，理论上对炉渣成份控制选取范围如下：,CaO+MgO:2346%；SiO,2,:2552%；Al,2,O,3,:1238%,同时根据硅酸盐系的活度分析及低渣比考虑，在试产阶段选取碱度R=（CaO+MgO）/SiO,2,=0.40.6，以减少或不配造渣剂，以提高SiO,2,活度，利于Si的还原。,3.1.1 高硅锰硅合金炉渣酸碱度控制一般碱度R,8,3.2 实际控制渣型分析,高硅锰硅合金的生产主要是考虑MnSiFe三者之间的平衡，若三者平衡适宜，则合金成份稳定、炉况顺行、出铁排渣顺畅、指标良好，因此我们在以上分析的基础上合理选择矿石结构和熔剂的配比，并对生产实际渣型抽取技术指标较好的某一炉台近6天的合金及炉渣成份进行统计分析，以进一步优化配比。,3.2 实际控制渣型分析,9,表2 炉渣成份及Si统计表,序号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,Si,28.53,28.35,25.79,27.78,29.29,29.67,28.70,28.72,28.54,29.22,28.05,25.64,28.28,28.86,28.33,(CaO),17.07,24.21,20.17,21.96,23.45,20.45,24.17,23.35,22.38,20.28,21.14,21.94,16.11,24.35,19.76,(MgO),2.66,3.40,1.48,3.43,3.83,3.63,3.40,3.42,3.73,3.66,3.08,3.62,2.01,3.49,3.17,(SiO,2,),46.19,42.88,45.09,41.18,40.60,38.82,42.66,40.94,39.43,38.92,39.20,45.53,41.38,43.06,42.41,(AL,2,O,3,),13.58,13.03,13.36,17.73,16.55,16.37,11.64,14.58,17.26,16.79,16.47,16.26,19.26,13.30,15.31,R,0.43,0.64,0.5,0.62,0.67,0.62,0.65,0.65,0.66,0.61,0.62,0.62,0.44,0.65,0.54,序号,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,Si,26.68,28.09,30.15,25.96,27.38,28.19,27.17,28.41,28.96,25.12,28.68,28.37,28.91,27.29,28.06,(CaO),25.16,26.18,22.46,20.85,15.95,24.32,20.85,20.48,19.52,22.35,14.64,16.78,19.33,16.18,18.33,(MgO),3.20,3.70,3.71,3.29,2.41,3.20,2.07,2.73,3.69,3.37,2.77,1.95,2.46,2.03,2.94,(SiO,2,),41.88,39.28,41.56,40.32,42.27,41.74,40.90,44.36,42.82,45.22,41.53,43.89,41.77,39.89,41.35,(AL,2,O,3,),13.98,17.38,14.33,17.46,16.01,14.04,18.41,9.86,12.70,12.89,15.19,14.05,15.61,16.92,15.49,R,0.68,0.76,0.63,0.60,0.43,0.66,0.56,0.52,0.54,0.57,0.42,0.43,0.52,0.46,0.51,表2 炉渣成份及Si统计表序号123456789101,10,根据以上统计表，我们制作成折线图进行对比分析如以下各图所示,：,图2 合金Si成份折线图,图3 炉渣（SiO2）成份折线图,根据以上统计表，我们制作成折线图进行对比分析如以下各图所示：,11,图4 炉渣碱度R数值折线图,因为（SiO,2,）直接决定Si的还原率，碱度R直接影响（SiO,2,）活度而间接影响Si的还原，因此我们只要对（SiO,2,）、Si、R三者进行分析即可，统计分析比较如下：,3.2.1 合金Si共有9炉未达到28%以上，占总炉数的30%，最低为25.12%，最高为30.15%。,3.2.2 炉渣（SiO,2,）的成份控制基本在38%44%的范围内居多，从图上对比看合金Si低则渣中（SiO,2,）较高，炉渣碱度也在0.4以下；把炉渣碱度控制在0.40.6之间，渣中（SiO,2,）控制在38%44%范围内，Si的还原比较稳定和充分，合金Si的质量较为稳定。,图4 炉渣碱度R数值折线图 因为（SiO2）,12,3.2.3 若炉渣碱度控制在0.40.6之间，渣较青，还原较好（见图5），渣在渣池中沉降较好，沉于渣池底部；如果渣型控制不好，碱度低于0.4，则造成渣量大，渣多铁少，三角区及电极脚周围易冒渣，渣中（SiO,2,）较高，Si低于控制范围，渣发灰或发白（见图6），渣漂浮在渣池面上；若碱度高于0.7，则铁多渣少，渣较稠，需不断拉出铁口才能排渣，渣中（SiO,2,）较低 Si较高，甚至Si在30%以上，造成工人劳动强度增大，炉眼易损，热停炉增加。,3.2.4 渣铁比测算：采用三天出干渣方式进行称量，其中渣铁比最大为1.46，最低为1.17，平均为1.28，基本达到料批预算渣铁比在1.21.3之间的要求。,根据统计分析，按此成份控制的高硅锰硅合金生产炉渣成份控制选取范围如下：,SiO,2,:3844%；碱度R=（CaO+MgO）/SiO,2,=0.40.6,3.2.3 若炉渣碱度控制在0.40.6之间，渣较,13,青渣 渣沉于渣池底部,图5