合金冶炼

2024-07-03

合金冶炼（通用4篇）

合金冶炼篇1

1 氧化铝的炭还原

1.1 从以下四个反应中可以看出Al2O3的稳定性:

(1) 2Al (s) +3/4O2=Al2O3 (s) (25℃~660℃, 铝熔点以下)

当△GT0=0时, T=5075℃, 在此温度以下△GT0<0, 反应能自发进行。

(2) 2Al (l) +3/4O2=Al2O3 (s) (660℃~2050℃, 铝熔点至氧化铝熔点之间)

当△GT0=0时, T=4930℃, 在此温度以下△GT0<0, 反应能自发进行。

(3) 2Al (l) +3/4O2=Al2O3 (l) (2050℃~2500℃, 氧化铝熔点至铝沸点之间)

当△GT0=0时, T=5450℃, 在此温度以下△GT0<0, 反应能自发进行。

(4) 2Al (g) +3/4O2=Al2O3 (l) (2500℃~3500℃, 铝沸点以上)

当△GT0=0时, T=4220℃, 在此温度以下△GT0<0, 反应能自发进行。

从以上四个反应可以看出, Al2O3是非常稳定的化合物, 在加热到4000~5000℃的高温时才有可能分解, 而且无论是液态铝还是固态铝、气态铝在空气中都能自发地进行氧化反应, 但由于形成氧化膜的缘故, 致使反应虽然动力很大但却难于进行。

1.2 氧化铝与炭反应的中间过程

(1) Al2O3 (s) +3C (s) =2Al (l) +3CO↑ (660℃~2050℃, 铝熔点至氧化铝熔点之间)

当△GT0=0时, T=2030℃, 在此温度以下△GT0>0, 反应不能进行。

(2) 2Al2O3 (s) +9C (s) =Al4C3+6CO↑

当△GT0=0时, T=1990℃, 在此温度以下△GT0>0, 反应不能进行。

(3) 2Al (l) +3C (s) =Al4C3

△GT0=△H-T△S=-265000+95.06T (放热反应)

当△GT0=0时, T=2514℃, 在此温度以下△GT0<0, 反应能自发进行。

(4) 6Al+3CO=Al2O3+Al4C3

这是一可逆反应, 生成的铝在CO环境中不可避免要存在的反应, 但由于反应物与生成物的互溶, 反应过程会进行得很难很慢。从以上诸多反应可以看出, 用炭质还原剂直接还原氧化铝制取金属铝的生产不能获得成功, 主要有以下原因:

a:反应开始温度太高;b:无法避免Al4C3的生成;c:Al、Al2O3、Al4C3的互溶性太大, 无法获得纯净的金属铝。综合以上所述, 炭还原氧化铝主要存在以下困难:

a:反应初始温度高达2030℃, 必须使炉料迅速加热到这一温度, 以抑制Al4C3的生成, 这对配电是一个非常严肃的考验。这就是为什么我们必须采用大型矿热炉, 且要在最短时间内提升负荷的原因;b:必须尽可能地降低Al的活度或存在的浓度, 以避免Al的挥发或以其它方式与炭质还原剂的接触造成损失。这就必须使生成的铝尽快排出炉外或用其它元素来降低Al的活度;c:上述两种手段虽然能抑制Al4C3的生成, 却无法避免或破坏Al4C3的生成。既然Al2O3和Al都不能破坏Al4C3, 我们就必须采用别的氧化物或单质来破坏Al4C3;d:操作上还要避免中间气态氧化物AlO、Al2O挥发损失, 以获得较高的金属回收率;e:Al液与Al2O3、Al4C3的互溶。消除互溶也需减少渣的生成量或采用不会溶渣的金属液体 (如硅不会与渣互溶) 来降低它们的互溶度。

2 二氧化硅的炭还原

2.1 SiO2的稳定性

(1) 2Si (s) +1/2O2=SiO (g) (25℃~1410℃, 硅熔点以下)

正常温度下恒为负值, △GT0<0, 反应能自发进行, 如C+1/2O2=CO,

△GT0=△H-T△S=-112877-86.52T, 正常温度下也为负值, 会自发进行反应。

(2) Si (s) +O2=SiO2 (s) (25℃~1410℃, 硅熔点以下)

当△GT0=0时, T=4888℃, 在此温度以下△GT0<0, 反应能自发进行。

(3) Si (l) +O2=SiO2 (l) (1720℃~3200℃, 二氧化硅熔点以上)

当△GT0=0时, T=4685℃, 在此温度以下△GT0<0, 反应能自发进行

2.2 二氧化硅与炭的还原

(1) SiO2 (s) +2C (s) =Si (s) +2CO↑ (500℃~1410℃, 硅熔点以下)

(2) SiO2 (s) +2C (s) =Si (l) +2CO↑ (1410℃~1720, 硅熔点至二氧化硅熔点之间)

(3) SiO2 (l) +2C (s) =Si (l) +2CO↑ (1720℃~2000℃, 二氧化硅熔点以上温度)

3 氧化铝和氧化硅的共同炭还原

如前所述, 二氧化硅的还原不存在困难, 氧化铝的还原则存在很大的困难, 让它们共同还原来解决氧化铝的还原困难是一个可行办法。在矿热炉除了它们各自的反应外, 还存在着如下的交错反应是铝硅合金能够制取的关键:

(1) Al4C3+3Si=4Al+3SiC

在电炉炉温度内△GT0<0, 反应会自发进行。

(2) Al2O3+3SiC=2Al+3Si+3CO↑

当△GT0=0时, T=2195℃, 电炉内Pco<101325, 且生成的Al、Si形成合金 (但它们之间没有化合物) 降低了单质元素的活度, 会使反应温度有所降低。

(3) Al2O3+3Si=2Al+3SiO↑

从冶金动力学上考虑, 固相与气相之间的反应接触面最大, 是最理想的反应物的参与形态, 其次是固相与液相, 反应开始时前尽量避免出现液相熔融造渣。从2Al4C3+3SiO2=8Al+3Si+6CO这一反应中, 我们认为铝硅合金中铝含量不应超过72%, 即Si/Al>0.39 (Al/Si<2.57, ) , 否则就无法避免炭化物的生成。最理想的合金含铝量是在59~64%, 这一含量能保证Al、Si具有最低的活度, 炭化物生成的可能性最小, 氧化铝具有最低的初始反应温度。

摘要：热力学分析是研究任一冶金过程的第一步, 它能确定给定的条件下过程的方向、相的平衡成分以及外界因素对平衡态的影响, 从而确定反应产物的最大产率。冶金过程动力学研究反应随时间变化的规律和反应的机理。各种因素对反应速率的影响, 得出控制反应速率的方法。

关键词：电热铝硅合金,冶炼原理

参考文献

[1]白德奎, 朱霞萍, 王艳艳, 曾美兰.氧化锰、氧化铁、氧化铝对砷 (Ⅲ) 的吸附行为研究[J].岩矿测试, 2010, (01) :55-60

[2]韩秀山.铝柱撑蒙脱石实现工业化生产[J].矿产保护与利用, 2010, (02) :10

铁合金冶炼工艺能耗的分析篇2

铁合金生产过程是炉料、还原剂、渣料、成分调节剂在高温下经过物理化学变化生产合金、炉渣、炉气的冶炼过程。铁合金是生产特殊钢材的重要原材料，要保证其生产过程按需要的方向进行，必需要有一定的冶炼设备、正确的操作和提供必要的热量和动力。

1 能耗系统基本分析

要明确而具体地表达出能源流向的工作特性，就要研究系统能耗分布、建立能耗数学模型、在精确测量能耗数据的基础上进行优化预测。因此，首要任务就是要找出各耗能单位间的关系及系统的主要特性。

1.1 铁合金生产任务

铁合金是一种或两种以上的金属或非金属元素融合在一起的合金，不是直接使用的金属材料，主要作为冶金生产的脱氧剂和合金剂的中间原料，用途相当广泛，从普通的合金板材到航空、机械、电子材料的生产都离不开铁合金。因此，铁合金生产量可以反映某国特钢生产，发达国家非常重视铁合金的生产，甚至作为战略物资来对待。

铁合金按使用设备分类可分为高炉法、矿热炉法、电弧炉法、炉外法、真空法和氧气转炉法等;按热量来源不同可分为碳热法、电热法、电硅热法和金属热法等。本文主要以现有的生产设备进行研究，对其电弧炉冶炼铁合金的基础上采用了AOD炉为核心的炉外精炼，使冶炼过程更快捷、更高效、对低碳合金的降碳能力更有效。

铁合金生产的基本任务就是把合金元素从矿石或氧化物里提取出来，理论上可以通过热分解、还原剂还原和电解等方法生产，一般采用还原剂还原方法制取。

还原剂还原法制取铁合金反应的通式为：

式(1)中：AmO———表示矿石中合金元素的氧化物;

B———表示所用的还原剂;

A———表示提取的合金元素;

BnOy———表示还原剂被氧化后生成的氧化物。

1.2 能耗的分布

一个完整的铁合金厂除了冶炼跨、配电跨、浇铸和精整跨外，根据车间的规模还设有变电站、水泵房、循环水池、原料场、原料准备车间、成品库及运输设施等。由铁合金冶炼生产的特点决定厂内车间之间必须有着紧密的联系和相互之间的协作配合。因此,车间平面布置时必须满足下列要求[1]。

(1)各车间布置要紧凑，尽量减少占地面积。各种管线、运输线、构筑物的长度和体积尽可能减少;

(2)运输能力应和车间的产量及工艺特点相适应，尽量将进料、冶炼和成品运出顺行，不要过多交叉进行;

(3)设置具有扩建的可能，能一边生产，一边基建，互不干扰;

(4)应与厂域的地形、地质、水文和风向等自然条件相适应。

经过对铁合金公司的冶炼过程工艺流程分析，其简化图可以总结如图一所示。

在铁合金冶炼过程中，其主体构成由铁合金电炉(碳铬炉)、AOD炉和浇铸三部分构成。

1.3 系统能耗特点

(1)在铁合金的加工工艺上，国内传统生产中、低、微碳铬铁的工艺分为三步法或叫硅热法：即利用三台电炉，在第一台生产碳素铬铁;以碳素铬铁为原料在第二台上生产硅铬合金;再以硅铬合金为原料在第三台上生产出中、低、微碳铬铁。国外通用的“波伦法”也要用三台炉，不同的是在炉外“倒包”，使铬矿、石灰熔体与硅铬合金充分反应，生产出低、微碳铬铁。

(2)铁合金电炉的节能也是一项重要的节能关键技术，主要是节约电力，降低电能消耗。电炉在工作中，由于负载的非线性和电弧游动等因素，使得电弧电流变化很不规则，从而造成三相电压和功率不平衡、电流畸变、无功功率增加、功率因数降低、谐波含量大等问题。如吉林铁合金有限责任公司的16500KVA电炉，无功功率达到9100Kvar，功率因数只有0.77～0.78，谐波含量高达5%～10%，使得生产成本增加。针对电炉普遍存在的功率因数低、无功功率高、谐波含量大等共性的问题，国内外学者也广泛地开展了有关功率因数补偿方法、谐波控制技术的研究。

(3)空分装置是冶金行业典型的生产设备，为AOD炉生产中、低、微碳铬铁提供所需的氧气。电气设备主要有空分控制器、空分电机控制器、除尘装置和压缩机等组成，涉及工艺流程包括压缩、冷却、纯化、分馏等。

1.4 影响能耗的主要因素

在AOD炉技术改进过程中，由于AOD炉技术还停留在实验验证成功的阶段，在铁合金行业内尚未得到产业化开发和应用，主要是需要解决生产规模问题(需要硅锰炉有足够的容量，至少大于AOD炉容量的两倍，并且需增加空分装置，初投资较大)，还需解决脱碳还原过程中工艺参数(氧、氮和氩等混合气体的流量、速度、比例及铁水温度等)动态优化及控制策略等关键技术。

在铁合金电炉(碳铬炉)中，现在对功率因数补偿常采用的方式有：

(1)移相电容器：利用电力电容器对浪涌电流的抑制作用组成静止的补偿器，通过接触器或晶闸管等电力器件，控制补偿装置与电网的并联来提高功率因数;

(2)同步电动机：利用同步机在过激励方式运行向电网输送无功功率来提高功率因数;

(3)同步调相机：通过改变控制信号来控制输出电压和电流的相位。

国外在这方面做得比较好，如在国际上处于领先地位的以色列Elspec公司生产的Activar产品，采用电子开关控制，做到了在5～20ms内能投切全部电容器组，可靠实现了无功补偿的目的。国内也有从事该方面的技术研究和产品开发，如电炉智能化动态无功补偿方法、电炉的变压器补偿器等等，我国贵州省政府率先在铁合金、黄磷和电石等高耗电工业推行无功补偿技术，降低产品电耗3%左右。但这些产品及技术因受低电压、大电流电子器件国内技术水平的限制，现补偿基本只限于变压器的高压侧，特别是融合了谐波和功率因数补偿综合功能的补偿装置尚未见到报道。

2 能耗分析

2.1 冶炼自动控制流程

铁合金冶炼过程主要包括电炉、炉外精炼和浇铸3个工序或车间，如图二所示。

(1)电弧护的主要自动控制系统有：配料、电弧炉本体、电弧炉排烟与除尘系统等自动控制;

(2)炉外精炼的主要控制系统有：KIP喷粉脱硫AS或CAS-OB密封氩吹气成分微调装置的控制、FV钢包炉真空精炼的控制、RH真空处理装置和AOD炉的控制等;

(3)浇铸的主要自动控制系统有：开浇、中间包钢水液位、保护渣加入、结晶器钢水液位、结晶器振动、结晶器钢水温度、结晶器冷却水流量、二次冷却水、铸速、PR压力、铸坯定长切割、打标号等自动控制，铸坯跟踪及设备起停顺序控制等。

2.2 电弧炉能耗分析

2.2.1 电量消耗与产量的关系

电能消耗与产量的关系主要从两个方面体现。一是产量越大，电能总能耗越大，其关系是显而易见的，也很容易理解，生产的产品越多，需要消耗的能源当然也就越多;二是产量越大，电能单耗越小，单耗公式如式(2)所示。

式(2)中，B为电能单耗;Q为总电量;P为炉子小时产量，式(2)表明，单耗在总电能不变时，与小时产量成反比。冶炼速度的快与慢不会使电弧炉产生的热负荷剧烈变化，因为在冶炼过程中不但向电炉里供给足够的电能，还需要向炉内充入大量的氧气，调节冶炼速度和用电量，冶炼时间可缩短20-25%，电耗可降80-100度/吨。在炉子热负荷变化不大时，产量的高低、节奏的快慢则直接决定了单耗的大小。因此，高产是保持低耗的前提条件。

2.2.2 加氧量与用电量的关系

辅助燃烧及吹氧助熔，从热平衡表一中可以看出，熔化期耗热量最多，以油(煤气)吹氧助熔，可缩短熔化期和氧化期，可大量节电。据国外资料介绍，过吹1立方米氧，可节电5～10度。如日本姬路厂500吨电炉油氧助熔，在耗油8公升、耗氧6l立方米的条件下约节电200度，等于以32公斤标准煤的油换回84公斤标准煤的电力。

2.3 AOD炉能耗分析

在铁合金生产过程中，AOD炉再次提炼从电弧炉冶炼后经感应炉装载的钢水，使之达到低碳合金而不降低铬元素。改变铁合金企业传统的硅热法生产，可改变在生产过程中的炉外“倒包”所造成的炉渣飞溅、热气外溢等能源浪费和环境污染。

AOD炉的生产工艺是通过制气工厂生产的氧气、氮气和氩气，经由空分装置等电气设备为生产低碳合金提供原料。其主要控制系统为炉体及加料系统控制、AOD炉顶吹氧系统控制、布袋除尘系统控制等。

3 结束语

在工序能耗中，冶炼系统能耗占冶金工业总能耗的60%-70%，电炉是铁合金冶炼生产的主要设备，也是电能主要消耗体。通过本文对铁合金生产工艺流程、能耗分布、能耗的特点和影响铁合金的主要方面进行了详细地阐述，为建立其能耗数据模型奠定了基础。

参考文献

[1]刘玠.冶金过程自动化基础[M].北京:冶金工业出版社,2006.

[2]陆钟武,翟庆国.我国冶金工业能耗预测[J].冶金,2002,32(5):69-74.

铝热法冶炼钛铁合金中的烟尘治理篇3

关键词：铝热法,收尘罩,铝热炉,袋式除尘器,抗结露

1 铝热法工艺简介

铝热法冶炼钛铁合金的原理是用铝作还原剂, 在高温下将Ti O2还原成金属Ti并与熔融的铁结合形成高钛铁, 同时放出大量的热。从热力学观点来看, 在高温条件下用A1将Ti O2还原成金属Ti的同时, 还有部份Ti O2被还原成Ti O。当Al在合金中和Ti O在炉渣中的浓度高时, 用Al还原Ti O的反应才能实现, 且Ti O是强碱性氧化物, 易与渣中的Al2O3生成复合物, 使Ti O2向还原成Ti O的方向进行。为了阻止这一反应的进行, 需要加入碱性更强的碱性氧化物 (Ca O) 来取代Ti O与A12O3结合。使Ti O向生成Ti的方向进行。

2 基础数据

铝热炉:炉顶罩口烟气量为50000m3/h;铝热炉烟气温度:620℃ (冶炼时在原管道弯头中心测得烟气温度为620℃, 可能有辐射热的存在, 10米以后在原管道内部温度为300℃左右) ;含湿量不大于2%;含尘量不大于10g/m3;单炉正常冶炼时间为40分钟, 6台炉每天循环冶炼一次;收尘主要成份为氧化钙80～90%, 其它为二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝等。

3 工程设计

3.1 工艺流程

根据铝热炉烟气量大, 瞬间喷发, 时间短, 温度高, 上升和扩散速度快等特点, 并结合生产实际情况, 通过冶炼炉炉顶回转罩和出渣活动罩的捕集, 冶炼烟气首先进入一级旋风除尘器, 除去烟气中大颗粒粉尘, 达到减轻布袋除尘器的负荷, 延长滤料的使用寿命, 同时又可降低烟气温度, 防止烧毁布袋的作用。经过初步处理的烟气进入脉冲袋式除尘器中, 经过高效净化后, 经引风机达标排放。

3.2 铝热炉除尘系统中捕尘罩的设计

根据实际工况, 铝热炉顶捕尘罩与铝热炉出渣捕尘罩不同时使用, 在铝热炉反应完全后, 炉顶不冒烟时, 开始放渣, 此时将回转罩口阀门关闭, 同时将出渣排烟管路阀门开启, 这样即可以实现工艺要求又达到减少了能源消耗, 使工艺配置更加合理。3.2.1铝热炉顶捕尘罩的设计。因为铝热炉烟气与周围环境空气存在较大温差, 铝热炉烟气通过对流散热把热量传给相邻空气, 周围热空气受热上升, 形成热射流, 在离热源表面1.5倍热源直径处热源发生收缩, 该处流速最大, 随后气流逐渐扩散, 热射流气流呈不稳定的蘑菇状脉冲式流动。结合现场的实际工况, 采用回转型上部接受式捕尘罩, 该罩充分结合了烟气的飞扬特点和现场工艺要求, 利用了热源上升原理, 节省了系统的排风量, 并考虑了生产工艺的实际需要, 能水平回转, 达到既不影响工人的操作, 又能达到高效捕集烟气的目的。3.2.2铝热炉出渣捕尘罩设计。根据冶炼炉出渣时烟气的飞扬特点, 结合现场的实际状况, 根据冶炼炉冶炼工艺的时间安排, 6台炉为循环冶炼, 所以6台炉采用1套捕尘罩, 生产时用天车移动切换。设计烟气量50000m3/h;由于现场空间限制和生产工艺的要求, 出渣阶段的排烟管道采用地下形式, 地面部分只漏出6个排烟口, 同时为保证系统的密封, 捕尘罩与排烟管道采用企口对接形式。

3.3 旋风除尘器设计

本工程所选用的CLT型旋风除尘器是应用最早的除尘器经改进而来的, 它结构简单, 容易制造, 压力损失小, 处理气量大, 除尘效率较高。适用于重度和颗粒较大、干燥的非纤维性粉尘, 特别适合做除尘系统的予除尘设备。

3.4 脉冲袋式除尘器设计

3.4.1工作原理。含尘烟气从收尘口经收尘管路收集后, 经旋风除尘器后, 进入袋式除尘器入口, 经过灰斗时, 使气体中部分大颗粒粉尘受导流叶片的惯性力作用被分离出来, 直接落入灰斗。含尘气体通过灰斗后进入中箱体的滤袋过滤区, 气体穿过滤袋, 粉尘被阻留在滤袋外表面。净化的气体经滤袋口进入上箱体后, 再由出风口排出。3.4.2过滤风速的选择。过滤风速不仅决定除尘器的大小和投资, 且对除尘效率、清灰效果、除尘器阻力及滤袋寿命等有决定性的影响。气体通过滤料的阻力 (压力降) 与过滤风速、粉尘堆集量成正比。因此, 在粉尘浓度较高的情况下, 一方面要缩短清灰周期, 增加清灰次数, 减少粉尘在滤袋上附着量, 同时降低过滤风速, 增加过滤面积, 这样既减少粉尘堆集量, 又降低除尘器阻力。为保证袋式除尘器能够高效、低阻运行, 根据滤料特性, 其净过滤风速可选取1.0m/min～1.5m/min。根据本工程实际情况选取过滤风速为1.0m/min。3.4.3滤料的选择。滤袋是袋式除尘器的“心脏”, 而滤料 (即滤袋的材质) 则是袋式除尘器能否长期、可靠、高效运行的关键。在选用滤袋时, 要充分考虑实际应用条件, 滤料特性必须满足铝热炉的烟气特性要求。对滤料的要求有: (1) 耐温。能在设计温度下的烟气中使用1年以上。 (2) 耐折。滤袋经折叠、运输、储藏和使用中的清灰不损坏。 (3) 耐磨。一般烟气含的空气过剩系数比较高, 烟气中的氧和氮氧化物含量也较高, 对滤料有氧化腐蚀作用。粉尘浓度较高, 对滤料和设备都会产生磨损。 (4) 耐氧化。由于电炉烟气中含有大量的氧气, 易使滤袋氧化水解。 (5) 使用性能稳定。在烟气工程条件下, 不因经纬向的膨胀和收缩产生变形。透气性好, 过滤阻力小。3.4.4除尘器抗结露的设计。 (1) 除尘器清灰用压缩空气经过干燥净化处理, 在进入除尘器的清灰系统分气缸前设置气源三联件系统, 使清灰压缩空气的品质达到洁净仪表风要求。 (2) 除尘器的滤料采用防结露滤袋, 滤袋拒水防油等级达到Ⅳ级以上要求。 (3) 除尘器的壳体和灰斗保温处理, 采用100mm厚的岩棉外加彩钢板的形式进行保温, 确保烟气通过除尘器的温降小于20度。 (4) 除尘系统停运时, 继续脉冲清灰2个周期, 彻底清除滤袋表面的粉尘, 防止粉尘板结。3.4.5滤袋保护系统。自动控制:自动监测对象为:压差、脉冲清灰压力及设备运行状态、除尘器进、出口的烟气温度、灰斗的料位等。自动控制对象为:除尘器温度、清灰系统、卸料系统等。除尘系统的压差对袋式除尘器的性能起到最佳的指示作用。袋式除尘器的总压力降由除尘器进、出口烟道处的差变送器及二次仪表显示控制。除尘器的进、出口烟道都应装热电偶以便监测温度, 这些压差和温度信号都输入PLC系统, 以确保袋式除尘器的安全运行。

4 运行效果

该工程已运行近两年时间, 运行稳定, 车间的污染状况得到了良好的改善, 粉尘排放浓度小于30mg/m3。通过本除尘系统, 排放烟气能达到国家要求的排放标准, 大大改善了厂区的周边环境及工人操作车间的工作环境, 使生活在厂区周围的居民及厂内工人的身体健康得到了良好的保障, 创造了良好的环境效益和社会效益, 同时, 在该工程使用布袋除尘回收了大量的用物料, 创造了一定的经济效益。使企业的发展处于良性循环, 具有可持续性。

5 结论

本套除尘系统在铝热法冶炼钛铁合金上的成功应用表明, 只要能从烟尘特性的实际出发, 妥善进行除尘系统的设计、合理选用、科学管理, 就能保证除尘系统的高效、连续和稳定运行, 使袋式除尘器在铝热法冶炼钛铁合金中的应用拥有广阔的市场前景。

参考文献

[1]郝吉明, 马广大等.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社, 1998.

[2]王金波, 孙熙等.袋式除尘器滤料及配件手册[M].沈阳:东北大学出版社, 1996.

合金冶炼篇4

2007年不锈钢炼钢厂引进了乌克兰的GOR转炉不锈钢精炼技术, 由于其没有顶枪, 冶炼周期长, 越来越不适应不锈钢厂原料复杂的要求。因此集团公司于2013年进行了改造, 引进了西门子奥钢联的技术, 精炼转炉加顶枪, 实现顶底复吹, 缩短了冶炼周期, 增加了装入量, 为在这一环节加入大量高碳铬铁创造了条件, 大大减轻了上游工序的压力。

1 替代锰合金化的提出

由于目前不锈钢市场低迷, 竞争激烈, 降低成本压力巨大。我厂在想方设法降低成本的过程中, 两种新的高含量锰材料被引进了我厂, 进行代替高价的电解锰操作。

目前, 市场上能够进行锰合金化的合金主要有高、中、低碳锰铁, 高硅硅锰合金, 金属锰和电解锰等。通过价格和冶炼工艺分析, 我们认为采用高碳锰铁、高硅硅锰代替电解锰具有一定的可行性, 表1为典型的三种材料成分及价格。

2 可行性分析

2.1 工艺分析

剔除硅和锰的因素从它们的含碳量分析可知, 电解锰可以在还原后加入, 冶炼含碳量较高 (0.07%) 的钢种时可以在还原后无限制加入;冶炼含碳量较低的钢种时, 依据钢种成分可少部分在还原后加入。高碳锰铁则必须在氧化阶段加入。

从磷硫方面分析, 这三种材料的增硫可以通过调渣去除。而增磷方面, 无论从理论研究还是国标来看, 材料的磷含量不超过0.020%都是不需要考虑的, 高碳锰铁的增磷是必须考虑的, 加入1t高碳锰铁增磷0.0018%左右 (出钢量70t左右) , 计算如下:

可见, 1t高碳锰铁增磷还是值得考虑的。

2.2 实验方案

为此, 我们制定了以下三种方案 (见表2) 。

2.3 方案成本分析

根据实施方案, 进行了成本测算 (见表3) 。