专利名称：一种高纯硅铁的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明是一种高纯硅铁的生产工艺。
现有高纯硅铁的生产工艺，主要强调了选用高纯度的还原剂——石油焦，而对还原剂在料批中的配比，没有针对石油焦的特性，作出相应的具体规定。因此在实施过程中，只有沿用传统工艺的计算方法；如中国专利87104601A、941148963、941165701等都是如此。在冶炼设备、操作方法及设备参数的选用方面，现有高纯硅铁的生产工艺，也认为应与冶炼普通硅铁的传统工艺一样。如中国专利87104601A、931173418、941148963、941165701等都是这样。这样一来，现有高纯硅铁的生产工艺，就不能克服石油焦对冶炼过程所产生的负面影响，如石油焦易石墨化、比电阻小，反应性差等等；也不能适应以石油焦为还原剂时，冶炼过程所产生的渣型的特点。因此，长期以来，现有高纯硅铁的生产工艺，存在着连续作业时间短(1至3个月后，就要处理炉子，如空烧、挖炉等)、炉况难控制(炉眼不通、剌火频繁)、技术经济指标差(较普通硅铁电耗高、产量低)等技术难题。
本发明的目的由于市场对钢铁的质量和品种提出了越来越高的要求，高质量的钢铁又强烈呼唤高质量的铁合金。因此，高纯硅铁的需求量越来越大。本发明就是要攻克现有高纯硅铁生产工艺所存在的技术难题，使生产高纯硅铁就像生产普通硅铁一样稳定、易行、高产、低耗。
现有生产高纯硅铁的工艺与生产普通硅铁的传统工艺的重要区别是采用了石油焦作还原剂。本发明针对石油焦作还原剂时，对冶炼过程产生的一系列特殊影响如比电阻小，反应性差、易石墨化及特定的渣型等等，采取了如下特殊的工艺措施与传统工艺相比较，料批中的配炭量(以固定炭计算)仅为传统工艺的90％，以100公斤石英石为基础计算(石英石含二氧化硅量大于98％)，传统工艺要求其料批中相应的固定炭量为43.5±1公斤，而本发明则为39.3±1公斤；与传统工艺相比较，本发明的极心园直径作了相应缩小，对于同一冶炼设备来说，本发明提出的极心园直径，只有传统工艺的94～98％；与传统工艺不同的还有，本发明要求采用电弧烧穿开炉，并且在开炉后期用电弧烧穿器对炉内的熔渣和液态硅铁进行提温。这里是将工业硅生产的开炉设备和方法借用到高纯硅铁的生产工艺中来。此外，还提出了设置炉底保温套，以此减少炭素炉底周边的热量损失，提高炭素炉底的温度。
本发明的优点在于有效地克服了冶炼高纯硅铁时，用石油焦作还原剂所带来的负面影响，使在高纯硅铁的冶炼过程中，能避免炉底积瘤；并使炉况稳定顺行、易于把握；连续作业时间可长达1至2年；单位电耗、产量等技术经济指标相当于或优于冶炼普通硅铁时的指标。
本发明的详细实施过程是这样的确定料批中还原剂的配比。根据石油焦中水分和固定炭的含量，用本发明提出的工艺参数(39.3±1公斤)，即可算出100公斤石英石(石英石含二氧化硅量大小98％)所需配加的石油焦量。如某石油焦固定炭量为86％，水分含量为6.8％，则100公斤石英石所需配加的石油焦量为39.3/(0.86×(1-0.068))＝49(公斤)，此外，再视当时电极消耗的情况，酌情增减。如电极消耗过快则增加1公斤，若电极消耗过慢则减少1公斤。
确定极心园直径。以冶炼普通硅铁的极心园参数为基础进行修定。如某炉子冶炼普通硅铁时，其优选的极心园直径为φ，则用该炉子冶炼高纯硅铁时，其适用的极心园直径为0.94φ～0.98φ，取值时小炉子偏下限，大炉子偏上限。
采用电弧烧穿器开炉。是借用工业硅冶炼的开炉设备和方法，将其移植到高纯硅铁的生产工艺中来。并要求在开炉后期用电弧烧穿器对炉内熔渣和液态硅铁进行提温，强化熔渣和液态硅铁的排出。
关于设备炉底保温套。由于炭素材料导热性强，故在炭素炉底周边热量散失过多，为了提高炭素炉底的温度，避免炉底结瘤，故设置炉底保温套，如附图。
图1(a)是炉子的立面剖视图，图1(b)是炉子的俯视图。
附图标记1——炉底保温套；附图标记2——套内填充物；附图标记3——炉壳；附图标记4——炭素炉底；
附图标记5—炉眼。
炉底保温套(1)直接焊接在炉壳(3)上，其高度与炭素炉底(4)相当，且在高度方向上的位置也与炭素炉底(4)相对应。套内填充物(2)可以是轻质保温砖，也可以是草木灰。从图1(b)可见，在炉眼(5)处，未设置炉底保温套，因而也不会改变原炉眼的深度；有利于熔渣及液态硅铁的排放。
实施例冶炼设备为5000KVA矿热炉；主要炉料的主要成分石英石的二氧化硅含量为98.7％；石油焦的灰分为0.2％、挥发分为13％、固定炭为86％、水分为6.8％；钢屑含铁量大于96％；炉料配比石英石为200公斤/批，钢屑为28公斤/批，石油焦为98公斤/批；极心园直径为1780毫米；设置炉底保温套；用电弧烧穿器开炉。冶炼出来的高纯硅铁不经炉前精炼，直接铸锭后取样分析，其化学成分如下表。
高纯硅铁化学成分表(％)
权利要求
1.一种高纯硅铁的生产工艺，是以石英石、钢屑、石油焦(或石油焦加部分其它炭素)为原料，用矿热炉治炼，其特征是与冶炼普通硅铁的传统工艺相比较，料批中的配炭量(以固定炭计算)相应减少，极心园直径相应缩小，采用电弧烧穿器开炉，设置炉底保温套。
2.根据权利要求1所述的高纯硅铁的生产工艺，其特征是料批中的配炭量(以固定炭计算)，仅为传统工艺的90％，如以100公斤石英石为基础计算(石英石含二氧化硅量大于98％)，传统工艺要求其相应的固定炭量为43.5±1公斤，而本发明则为39.3±1公斤。
3.根据权利要求1所述的高纯硅铁的生产工艺，其特征是极心园直径仅为传统工艺的94-98％(对于同一设备)。
4.根据权利要求1所述的高纯硅铁的生产工艺，其特征是开炉采用电弧烧穿器，并在开炉后期，用电弧烧穿器对炉内熔渣和液态硅铁进行提温，强化熔渣和液态硅铁的排出。
5.根据权利要求1所述的高纯硅铁的生产工艺，其特征是在矿热炉炉壳外侧、炭素炉底相应高度处，设置炉底保温套。
全文摘要
本发明是一种高纯硅铁的生产工艺。它采用了独特的不同于传统工艺的还原剂配比的计算方法,重新设计了极心园参数,采用电弧烧穿器开炉,设置炉底保温套。从而克服了现有冶炼高纯硅铁的技术所存在的技术难题。使冶炼高纯硅铁的连续作业时间可达1至2年,且炉况稳定顺利,易于控制;单位电耗、产量等技术经济指标,均可相当于或优于冶炼普通硅铁时的水平。高纯硅铁对于提高钢的质量、开发钢的品种有着重要的作用。
文档编号C22C33/04GK1341768SQ01125648
公开日2002年3月27日 申请日期2001年8月17日 优先权日2001年8月17日
发明者谢作桢, 谢长川 申请人:谢作桢