專(zhuān)利名稱(chēng)：高純硅鈣合金的原料及其生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅鈣合金的冶煉方法，具體地說(shuō)是一種高純硅鈣合金及其生產(chǎn)設(shè) 備和生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)硅鈣合金的生產(chǎn)，系由電爐容量小于1800KVA以下的冶煉爐生產(chǎn)，產(chǎn)品含碳、 硫、鋁等有害元素較高c含量一般都在0. 6% -0. 8%以上，S含量在0. 06%以上、Al含量 在1.5%以上，并有夾雜、夾渣等有害成分。傳統(tǒng)的硅鈣合金的生產(chǎn)設(shè)備，采用銅瓦式把持 器，高煙罩，爐體不旋轉(zhuǎn)，沒(méi)有機(jī)械式開(kāi)堵眼設(shè)備，沒(méi)有余熱發(fā)電。該生產(chǎn)方式，生產(chǎn)能力及 規(guī)模低，存在能耗高、污染大、資源利用率低、爐渣及廢氣余熱無(wú)法利用，屬?lài)?guó)家淘汰的落后 工藝。硅鈣合金是煉鋼生產(chǎn)中用做脫氧、脫硫原料的鐵合金，鋼包精煉時(shí)也要用其做為 脫氧和去除夾雜物處理。通常使用的硅鈣合金，由于本身含碳、鋁、硫、磷等雜質(zhì)較高，致使 鋼中雜質(zhì)總量難于控制在50-100ppm以下，影響鋼的純凈度，進(jìn)而影響一些優(yōu)質(zhì)鋼和特種 鋼的加工性能和使用性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)率高、含有害成分少的硅鈣合金的原 料及其生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下一、硅鈣合金的原料及配比其原料由硅石、石灰石、碳質(zhì)還原劑煙煤和低溫蘭炭組成，其間的配比按重量份 計(jì)，以硅石為100計(jì)，石灰石為60 70 ；碳質(zhì)還原劑煙煤為50 55 ；碳質(zhì)還原劑低溫蘭炭 為48 52 ；余量為鐵。各原料的成份含量要求為硅石含硅98%以上，石灰石含鈣53%以上，還原劑煙 煤含固定碳58-62%，灰分6-10%，揮發(fā)份觀-32%，硫0. 04-0. 5%,還原劑低溫蘭炭含固定 碳 80-84 %，灰分 6-10 %，揮發(fā)份 4-6 %，硫 0. 04-0. 2 %。二、硅鈣合金的生產(chǎn)設(shè)備采用的熔煉爐為容量25500KVA以上的礦熱電爐，該熔煉爐旋轉(zhuǎn)爐體，并設(shè)有把持 器、集煙罩、單相特種變壓器。該把持器位于礦熱爐爐體正上方，其作用是控制電極懸掛和 升降系統(tǒng)，同時(shí)使低壓大電流母線的電流，轉(zhuǎn)化為電極電流從而輸入爐內(nèi)，系進(jìn)行電弧加熱 熔煉的裝置；集煙罩也在爐體上方，介于把持器和爐體之間的一種封閉、回收反應(yīng)尾氣的裝 置，全水冷；單相特種變壓器。熔煉的配套設(shè)施有聯(lián)合開(kāi)堵眼機(jī)、余熱鍋爐、凝汽式汽輪機(jī)、 余熱發(fā)電機(jī)。所采用的單相特種變壓器，其變壓范圍大，可根據(jù)需要調(diào)整低壓側(cè)電壓，且變壓器 阻抗值的合理選擇可以防沖擊負(fù)荷；
所采用的把持器為標(biāo)準(zhǔn)組合式、集煙罩為半封閉、旋轉(zhuǎn)爐體的轉(zhuǎn)速為10-17cm/h、 三臺(tái)容量8500KVA以上的單相特種變壓器。所采用的聯(lián)合開(kāi)堵眼機(jī)，改變傳統(tǒng)的人工開(kāi)爐眼和堵眼為機(jī)械式堵眼，降低工人
勞動(dòng)強(qiáng)度。所采用的余熱鍋爐，為Q80-25-3. 82/450型，將煙氣余熱加熱鍋爐，產(chǎn)生一定壓力 的蒸汽，進(jìn)入汽輪機(jī)。所采用的凝汽式汽輪機(jī)，為N6-3. 43-2型，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的葉輪式 旋轉(zhuǎn)原動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。所采用的余熱發(fā)電機(jī)為QFW-6. 8-2型，用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材 料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。三、其生產(chǎn)工藝如下(1)將前述配比原料，混合后加入礦熱爐內(nèi)，進(jìn)行冶煉；(2)冶煉采用連續(xù)式加料方式，電爐有功功率控制在17000-18000KW以上；每間隔 80-100分鐘出爐一次；出爐的液體合金在鐵水包鎮(zhèn)靜15-25分鐘，使合金液體中的碳、硫等 雜質(zhì)上浮、爐渣充分下沉；然后采用分層澆注，使中間的高純合金單獨(dú)澆注成型。(3)檢驗(yàn)入庫(kù)，精整包裝出廠。本發(fā)明生產(chǎn)的硅鈣合金，其原理及有益效果如下1、由于采用了大型高功率的礦熱電爐，使冶煉爐內(nèi)有更高的反應(yīng)溫度，提高了主 元素Si及Ca的收得率(分別高達(dá)75% /及70% )，使合金中的硅及鈣的有效含量分別達(dá) 到了 60-65%、29-32% ；由于硅鈣熔體中硅元素與碳硫等元素的含量反相關(guān)性，致使合金中 的碳硫含量極低鋁0. 5-1. 0%、碳0. 2-0. 4%、硫0. 01-0. 03%、磷0. 01-0. 03% ；由于不用 含硫較高的回爐渣，減少原料帶入的硫，合金產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量(硫、磷)等大幅度下降。2、由于該硅鈣合金具有含雜質(zhì)碳、硫、鋁等低的優(yōu)點(diǎn)，其用于煉鋼生產(chǎn)中的脫氧 劑、脫硫劑，對(duì)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼、特種合金鋼等高質(zhì)量鋼材起著至關(guān)重要的作用。3、大型礦熱電爐具有較高的電效率和熱效率，冶煉電耗由傳統(tǒng)工藝的14000Kwh/t 左右降至lOOOOKwh/t以下；而配套的煙氣余熱發(fā)電回收的電能使綜合能耗又下降25%以 上，有利于環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排。4、有益元素硅和鈣的回收率大大提高，分別從傳統(tǒng)的60^^45%提高到75%、 70%，提高了資源的利用率，節(jié)約了大量的礦產(chǎn)資源。5、大型電爐的規(guī)?；a(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了收益率。6、該低碳低硫低鋁的高純硅鈣合金，用于鋼水的精煉，噸鋼耗用量由傳統(tǒng)的2公 斤降為1.5公斤。本發(fā)明之硅鈣合金，含各元素重量百分比為硅60-65 %、鈣29-32 %、鋁 0. 5-1. 0%、碳 0. 2-0. 4%、硫 0. 01-0. 03% M 0. 01-0. 03%、鐵余量。
具體實(shí)施例方式下面敘述兩個(gè)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1
1、配備一臺(tái)變壓器容量為25500KVA的三相變壓器的礦熱電爐及相應(yīng)的余熱發(fā)電 等配套設(shè)施；所說(shuō)礦熱電爐及配套設(shè)施為其把持器為標(biāo)準(zhǔn)組合式、集煙罩為半封閉、旋轉(zhuǎn) 爐體的轉(zhuǎn)速為10-17cm/h、三臺(tái)容量8500KVA以上的單相特種變壓器、聯(lián)合開(kāi)堵眼機(jī)以及 Q80-25-3. 82/450型余熱鍋爐、N6-3. 43-2型凝汽式汽輪機(jī)、QFff-6. 8-2型發(fā)電機(jī)等煙氣余 熱發(fā)電裝置。2、將硅石、石灰石、煙煤、蘭炭，按照下述重量份配比硅石為100，石灰石為60 ；碳 質(zhì)還原劑煙煤為55 ；碳質(zhì)還原劑低溫蘭炭為48 ；余量為鐵。各原料的成份含量為硅石含硅98%，石灰石含鈣55%，還原劑煙煤含固定碳 60 %，灰分8 %，揮發(fā)份30 %，硫0. 2 %，還原劑低溫蘭炭含固定碳82 %，灰分8 %，揮發(fā)份 5%，硫 0. 1%。按照配比混合后，通過(guò)連續(xù)加料設(shè)施，根據(jù)爐內(nèi)需要(現(xiàn)場(chǎng)確定)及時(shí)加料補(bǔ)充， 保證爐內(nèi)料面有一個(gè)合理的高度。3、電爐有功功率不低于16500KW，電極深度以保證電極頭至爐底距離800-1200mm
為基準(zhǔn)，穩(wěn)定運(yùn)行；4、根據(jù)鐵水包的容積大小，在用電量為M000-27000kwh時(shí)，出鐵一次，每次出鐵 時(shí)間為15-20分鐘，然后用聯(lián)合開(kāi)堵機(jī)堵住爐眼，準(zhǔn)備下一次開(kāi)眼；5、鐵水在包內(nèi)鎮(zhèn)靜15-25分鐘，使較輕的雜質(zhì)上浮，較重的爐渣沉淀，然后將包中 中間部分分層澆注至沙模中成型、冷卻；6、經(jīng)檢驗(yàn)合金成分符合低碳低硫低鋁的高純硅鈣合金要求后，精整包裝出廠。實(shí)施例2 1、配備三臺(tái)變壓器容量為10000KVA的單相變壓器的礦熱電爐及相應(yīng)余熱發(fā)電等 的配套設(shè)施。所說(shuō)礦熱電爐及配套設(shè)施其把持器為標(biāo)準(zhǔn)組合式、集煙罩為半封閉、旋轉(zhuǎn) 爐體的轉(zhuǎn)速為10-17cm/h、三臺(tái)容量8500KVA以上的單相特種變壓器、聯(lián)合開(kāi)堵眼機(jī)以及 Q80-25-3. 82/450型余熱鍋爐、N6-3. 43-2型凝汽式汽輪機(jī)、QFff-6. 8-2型發(fā)電機(jī)等煙氣余 熱發(fā)電裝置。2、將硅石、石灰石、煙煤、蘭，按照下述重量份配比硅石為100，石灰石為70 ；碳質(zhì) 還原劑煙煤為50 ；碳質(zhì)還原劑低溫蘭炭為52 ；余量為鐵。各原料的成份含量要求為硅石含硅99 %，石灰石含鈣60 %，還原劑煙煤含固定 碳62 %，灰分6 %，揮發(fā)份32 %，硫0. 04 %，還原劑低溫蘭炭含固定碳84 %，灰分6 %，揮發(fā) 份 6%，硫 0. 04%。按照配比混合后，通過(guò)連續(xù)加料設(shè)施，根據(jù)爐內(nèi)需要(現(xiàn)場(chǎng)確定)及時(shí)加料補(bǔ)充， 保證爐內(nèi)料面有一個(gè)合理的高度；3、電爐有功功率不低于17000KW，電極深度以保證電極頭至爐底距離900-1300mm
為基準(zhǔn)，穩(wěn)定運(yùn)行；4、根據(jù)鐵水包的容積大小，在用電量為M000-27000kwh時(shí)，出鐵一次，每次出鐵 時(shí)間為15-20分鐘，然后用聯(lián)合開(kāi)堵機(jī)堵住爐眼，準(zhǔn)備下一次開(kāi)眼；5、鐵水在包內(nèi)鎮(zhèn)靜15-25分鐘，使較輕的雜質(zhì)上浮，較重的爐渣沉淀，然后將包中 中間部分分層澆注至沙模中成型、冷卻；6、經(jīng)檢驗(yàn)合金成分符合低碳低硫低鋁的高純硅鈣合金要求后，精整包裝出廠。
權(quán)利要求
1.高純硅鈣合金的原料及其生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，其特征在于其原料由硅石、石灰 石、碳質(zhì)還原劑煙煤和低溫蘭炭組成，其間按重量份配比為，以硅石為100計(jì)，石灰石為 60 70 ；碳質(zhì)還原劑煙煤為50 55 ；碳質(zhì)還原劑低溫蘭炭為48 52 ；余量為鐵。各原料的成份含量要求為硅石含硅98%以上，石灰石含鈣53%以上，還原劑煙煤含 固定碳58-62%，灰分6-10%，揮發(fā)份觀-32%，硫0. 04-0. 5%，還原劑低溫蘭炭含固定碳 80-84%，灰分 6-10%，揮發(fā)份 4-6%，硫 0. 04-0. 2%0
2.高純硅鈣合金的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于采用的熔煉爐為容量25500KVA以上的礦熱電爐，熔煉爐設(shè)有把持器、集煙罩、旋轉(zhuǎn)爐 體、單相特種變壓器；熔煉的配套設(shè)施有聯(lián)合開(kāi)堵眼機(jī)、余熱鍋爐、凝汽式汽輪機(jī)、余熱發(fā)電 機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高純硅鈣合金的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的把持器為標(biāo)準(zhǔn) 組合式，集煙罩為半封閉式，旋轉(zhuǎn)爐體的轉(zhuǎn)速為10-17cm/h，三臺(tái)容量8500KVA以上的單相 特種變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述高純硅鈣合金的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所說(shuō)的余熱鍋爐為 Q80-25-3. 82/450型，凝汽式汽輪機(jī)為N6-3. 43-2型，發(fā)電機(jī)為QFW-6. 8-2型。
5.高純硅鈣合金的生產(chǎn)工藝，其特征在于(1)將前述配比原料，混合后加入礦熱爐內(nèi)冶煉；(2)冶煉采用連續(xù)式加料方式，電爐有功功率控制在17000-18000KW以上；每間隔 80-100分鐘出爐一次；出爐的液體合金在鐵水包鎮(zhèn)靜15-25分鐘；然后采用分層澆注。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高純硅鈣合金的原料及其生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝。其原料由硅石、石灰石、碳質(zhì)還原劑煙煤和低溫蘭炭組成，其間按重量份的配比為，以硅石為100計(jì)，石灰石為60～70；碳質(zhì)還原劑煙煤為50～55；碳質(zhì)還原劑低溫蘭炭為48～52；余量為鐵。采用容量為25500KVA以上的礦熱電爐及其配套設(shè)施熔煉；電爐有功功率控制在17000-18000KW以上，每間隔80-100分鐘出爐一次，出爐的液體合金在鐵水包鎮(zhèn)靜15-25分鐘，然后采用分層澆注。本發(fā)明的礦熱電爐，設(shè)有把持器、集煙罩、旋轉(zhuǎn)爐體單相特種變壓器。本發(fā)明使合金中的硅及鈣的有效含量分別達(dá)到了60-65％、29-32％；合金中的雜質(zhì)含量大幅度下降；配套的煙氣余熱發(fā)電回收的電能使綜合能耗下降25％以上，有利于環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排。
文檔編號(hào)C22B4/06GK102121069SQ201010614330
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者李興波, 魏新華 申請(qǐng)人:陜西盛華冶化有限公司