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1、6300KVA中低碳锰铁精炼炉技术方案兰州西铁机械制造有限责任公司2010年 10月总述 1中低碳锰铁生产，国内成熟的工艺为电硅热法。电硅热法生产中低碳锰铁是在精炼电炉中用锰矿对锰硅合金精炼脱硅（即用锰硅合金还原锰矿）而得到中低碳锰铁，这是目前冶炼中低碳锰铁的主要方法。所炼中低碳锰铁的含碳量取决于锰硅合金的含碳量，电极和原料进入合金的碳极少。由于炉料的状态不同，分为热装、冷装两种形式。热装方式为：上一车间生产的硅锰铁水，不用浇铸，使用牵引车直接进入本项目精炼车间，然后用天车将铁水浇入精炼电炉即开始生产中低碳锰铁。冷装方式为：将已浇铸好的成品块状硅锰产品破碎后，加入本项目精炼电炉后先融化后冶炼。
2、若业主已经建设了锰硅电炉，建议按热装方式生产，中低碳锰铁产品冶炼电耗低于 580KWH/T；若无锰硅电炉，只能采用冷装方式，中碳锰铁产品电耗在 1800KWH/T左右。两种生产方式均采用电硅热法精炼电炉。精炼电炉为间歇式生产，冶炼过程分补炉、引弧、加料、熔化、精炼和出铁几个时期。根据国内冶炼中低碳锰铁先进经验，本项目采用两台6300KVA精炼炉，单台电炉日产 5560 吨，两台电炉日产110120 吨；两台电炉年产量大于 36000吨，与年产 36000吨锰硅项目匹配。 2一 工艺说明（ 一）原料电硅热法生产中低碳锰铁的原料有锰矿、锰硅合金和石灰。锰矿：要求使用含Mn40%，Mn/Fe7,P8
3、5%,P0.02%,SiO23%，粒度840mm。不得带有碳质夹杂物，不应使用粉状、未烧透的石灰。（二）冶炼原理炉料中的锰矿石在受热过程中，锰的高价氧化物随着温度的升高逐步分解，变成低价氧化物。锰矿受热分解生成Mn 3O4,以后，在继续升温的同时，部分高价氧化物直接与硅反应生成低价氧化物或锰金属，其反应如下：2 Mn3O4 + Si = 6MnO + SiO2Mn3O4 +2 Si = 3Mn + 2SiO2未被还原的Mn 3O4受热分解成MnO ，熔化进入炉渣中，继续被合金溶液中的硅还原，其反应式为：2MnO + Si = 2Mn + SiO2CaO由于反应生成物MnO与SiO 2结合成硅酸
4、盐（ MnOSiO2），造成反应物MnO的活度降低，正向反应变得困难。为了提高MnO的还原效果，提高锰的回收率，需要在炉料中配入一定量的石灰，将MnO从硅酸锰盐中置换出来。其反应式为：MnOSiO2 +CaO = MnO + CaO SiO2 富锰渣或锰矿是锰的氧化物的来源。使用富锰渣时能得到较 4低磷含量的中低碳锰铁，但是富锰渣中的SiO 2较高,MnO 以2MnOSiO2状态存在，MnO 的还原较困难，而锰矿中的锰多以MnO2的形式存在，MnO 2在炉内受热分解成Mn 3O4根据熔炼进行的反应来看，加入石灰对提高炉渣碱度是有利的。但是碱度不宜过高，因为碱度过高，会增加渣量使炉渣变稠，反应不
5、活跃，同时还会使炉温升高，电耗增加，锰的挥发损失也增加。因此实际生产中通常把炉渣碱度CaO MgO SiO2控制在1.31.7 的范围内。（三）冶炼工艺生产中低碳锰铁的传统方法，采用的精炼炉多为倾动式的石墨电极精炼炉。中低碳锰铁的冶炼过程分补炉、引弧、加料、熔化、精炼和出铁几个时期。补炉：炉衬用镁质材料筑成（镁砖或镁质捣打料）。由于炉衬经常处于高温下工作，即要承受炉渣和金属的侵蚀，又受到电弧高温的作用，因而炉底和炉膛随着冶炼时间的延长而逐渐变薄，尤其是出铁口更易损坏。为了保护炉衬，在上一炉出完铁后，要立即进行堵出铁口和补炉。引弧、加料和熔化：补炉结束后加入石灰，随之加部分锰硅合金引弧，再将其余
6、混合料一次加入炉内。炉料加完后，电力可给至满负荷。为减少热损并缩短熔化期，要及时将炉膛边缘的炉料推向电极附近和炉心，但要防止翻渣和喷溅。待炉 5料基本熔清后（此时合金含硅已降至36%，炉渣碱度和含锰量也接近终渣），便进入精炼期。精炼：由于在熔化末期炉渣温度已达到15001600，脱硅反应已基本结束，故精炼期脱硅速度减慢。为加速脱硅，缩短精炼时间，应对熔池进行多次搅拌，并定时取样判断合金含硅量，确定出铁时间。合金含硅量一般控制在1.52.0%的范围内。合金含硅量可通过肉眼观察合金试样在冷凝过程中的表面和断面特征来判断：当合金含硅量小于0.8%，液体试样黏稠，流动性不好，试样表面皱纹多，断面暗，结
7、晶细，易打碎；当合金含硅在1.52.0% 时，试样表面黑皮部分剥落，结晶细密，断口呈灰白色，有光泽，不易碎；当合金含硅量大于2.0%时，液体试样流动性好，试样表面光滑，没有皱纹，试样表面黑皮几乎全部剥落，断口呈玻璃状，无结晶，不易打碎，此时应继续精炼。当精炼一段时间后，合金含硅量还高，可往炉内加入一些锰矿和石灰，继续精炼至含硅量合格后方可出炉。延长精炼时间，能使渣中含锰量降低，但会导致锰的挥发损失和电能消耗的增加。因此不宜过分强调渣中含锰量。出铁：当合金含硅量基本达到要求时，即可停电进行镇静，使渣中金属粒充分沉降，然后出铁。出铁时，合金和炉渣一起流入铁水包，由于出铁时炉渣和合金间产生混冲作用，
8、所以在炉外还可脱去0.21 % 的硅。与高碳锰铁相同，使用的铁 6水包必须定期挂渣并轮换使用。由于合金性脆，冷却越快就越脆，且不致密，因而小型电炉常采用盖渣保温浇注。从炉内流出的合金与炉渣同时流至用镁砂盐卤拍实的砂包中，多余的炉渣流入与之串联的渣包内，合金在砂包中渣的覆盖下凝固冷却。熔炼中低碳锰铁时，CaO MgO SiO2控制在1.31.7范围内。如碱度过高，电弧长，响声大，化料速度慢，炉墙挂渣多，炉口冒棕色浓烟，渣稠，渣铁难分离，炉渣冷却后易粉化；如碱度过低，电极不露弧，响声小，化料速度快，渣稀、流动性好，炉衬侵蚀严重，渣铁易分离，冷却后炉渣基本不粉化。冶炼中低碳锰铁要根据熔化期和精炼期的
9、特点来供给电炉的电力负荷。为了加速炉料熔化，熔化期应给满负荷；为了减少热量和锰的挥发损失，精炼期应降低负荷。电力负荷大小可通过改变电流或电压值来实现。为了降低电耗，提高生产率和减少锰的挥发损失，建议本项目采用热装法生产中低碳锰铁。锰硅热装法是把从矿热炉出炉的液态锰硅合金直接加入已装有锰矿和石灰的精炼电炉中，然后通电熔化。由于利用液态锰硅合金的热能，预先装好的锰矿和石灰以固体状态悬浮于熔融锰硅合金中，使锰矿与硅锰合金急速反应，这样不仅进行主要的脱硅反应，而且也促进脱磷、脱碳反应的进行，提高了脱碳率和脱磷率。该方法要求锰矿含水量小于5%，否 7则当液态锰硅合金注入时，由于水分的急剧蒸发，会产生喷溅
10、，以至出现爆炸性沸腾，带来操作上的危险，同时增加了炉衬的侵蚀及二 设备技术方案本项目铁合金精炼炉采用炉盖固定式顶部加料，出铁槽出铁，连体式地坑安装结构型式的电弧炉。电炉操作方式为左右操作各一台。1 电炉设备主要技术参数如下：1.1 炉体炉壳内径 5600mm炉壳高度 3600mm1.2 倾动装置出钢/出渣倾角（最大） 45/15倾动速度 1 /s1.3 电极升降装置石墨电极直径 500mm石墨电极分布圆直径 1550mm100（待定）电极最大行程 2000mm电极上升速度 1.6 m/min电极下降速度 1 m/min 8电极升降调节方式 比例阀控制1.4 液压系统系统工作压力 8Mpa系统工
11、作介质 水-乙二醇1.5 电炉变压器变压器额定容量 6300KVA 一次电压 35KV二次电压 350200 V 10-15级（全恒功率） 调压方式 有载调压 变压器二次额定电流 1039318187 A变压器二次端子出线方式 顶出线冷却方式 油水冷却器1.6 短网三相不平衡系数 4%1.7 冷却水系统冷却水进水压力 开环 0.4Mpa冷却水进水温度 35冷却水出水温度 55冷却水耗量 200m 3/h冷却水质 一般工业净化水项目 一般工业用水 9PH值 68悬浮性固体 10mg/L总硬度 10 度氯离子 平均60mg/L可溶性固体 100mg/L电导率 500s/cm2电炉主要设备及技术指标
12、2.1、机械设备说明2.1.1 炉体炉体由炉壳、前观察口机构、出铁槽等组成。炉壳由 25mm厚的 16Mn钢板组焊而成。采用耐火材料炉衬。炉壳与倾动平台通过斜销连接固定。炉壳顶部设有沙封槽。前观察口机构由炉门及其启闭机构组成，采用手动方式驱动。出铁槽有法兰与炉体相联，拆装维护方便。2.1.2 炉盖炉盖为水冷管式结构，由大炉盖和三电极孔小炉盖构成。大炉盖为整体式结构，采用管壁厚为 8mm以上的无缝管制成，小炉盖为不锈钢管制作的全管式结构，采用硬管与大炉盖连接（可拆卸式） ；炉盖共分为 6路进出水，各路水量分别控制，出水温度监测。炉盖内表面有挂渣钉。大盖上设有受料孔，受料孔上装有 10翻板阀封闭烟气。炉盖与炉体通过斜销连接固定。2.1.3 倾炉装置倾炉装置由倾动轨道、倾炉油缸、倾动平台及其水平支撑机构和炉盖旋开支撑机构组成。倾动轨道为钢板组焊结构，其底面与基础固定，上平面设置啮合孔。 倾动平台由钢板组焊而成，用于支撑炉体和电炉上部结构。倾动平台下方的弧形轨道上的齿销与倾动轨道上的啮合孔相配合，实现炉体滚动前倾、后倾动作。倾动油缸为驱
