張紅星

(酒鋼集團宏電鐵合金有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100)

摘 要: 介紹了高碳鉻鐵爐在改煉硅錳的生產實踐中出現的問題及解決途徑。通過對工藝原理、設備改造、原料要求以及生產過程中的關鍵技術和控制要點的分析，闡述了高碳鉻鐵礦熱爐轉煉硅錳的可行性，并對遇到的問題提出了相應的解決措施。

關鍵詞: 高碳鉻鐵；硅錳合金；轉煉；爐襯

0 引言

隨著合金市場需求的變化，企業也需要進行產品的轉煉工作。酒鋼集團宏電鐵合金有限責任公司現有 25 MVA 高碳鉻鐵礦熱爐兩臺，隨著高碳鉻鐵合金市場價格的下跌，加上該公司原料運輸距離較遠，成本嚴重倒掛，高碳鉻鐵礦熱爐階段性停產。經公司研判后決定將其中一臺高碳鉻鐵礦熱爐改造轉煉硅錳。通過公司對礦熱爐爐型、除塵系統、上配料系統設備設施的改造以及操作工藝的調整，成功轉煉硅錳合金，適應市場變化，提高了企業的競爭力。

1 工藝原理

硅錳冶煉的基本原理是利用礦熱爐內的高溫還原條件，將錳礦和硅石中的 Mn 和 Si 還原出來，生產硅錳合金。其主要化學反應式如下^［1］:

MnO₂+SiO₂+C =MnSi+2CO

MnO+SiO₂+C =MnSi+2CO

2 轉煉存在的問題

2．1 礦熱爐爐型參數不匹配

原高碳鉻鐵礦熱爐的電極 Φ1 300 mm，采用自焙電極。在不改變電極直徑和電極材質的情況下轉煉硅錳時，存在原爐膛直徑過大，爐膛深度較淺，極心圓尺寸過小的問題。

2．2 變壓器容量不夠

原高碳鉻鐵礦熱爐采用 110 kV 進線，變壓器容量 8 500 kVA，操作檔位 35 級。轉煉硅錳時，變壓器容量和爐型參數不匹配，存在小馬拉大車的問題。

2．3 冶煉操作工藝不同

原高碳鉻鐵冶煉功率因數控制在 0．7 ～ 0．9，二次電壓控制在 220 ～ 245 V。轉煉硅錳時，其冶煉功率因數需要降低，二次電壓也需要下調。

2．4 除塵灰除灰系統不夠

兩臺礦熱爐原共用 1 套除塵灰輸灰系統，因冶煉品種不同，需對除塵系統的共用輸灰系統進行分離，其他設備進行不同程度的改造。

3 礦熱爐爐型參數調整

經研究討論，以保持電極直徑尺寸不變為前提，最終確定對爐型參數進行調整最經濟的改造。原爐膛直徑過大，冶煉硅錳時極墻距過大，容易形成死料區。需要將爐膛直徑縮小，爐膛深度增大。由于爐殼整體完好，為減少投資，爐殼直徑未進行縮小，對保溫層厚度進行了增加。硅錳冶煉渣型為酸性渣，高碳鉻鐵冶煉渣型為堿性渣，轉煉硅錳后，需對原鎂質爐襯進行更換，重新砌筑為抗酸性爐渣侵蝕能力 較好的碳質爐襯^［2］。

轉煉前后礦熱爐爐型基本參數，見表 1。

由表 1 可知，此次爐型方面的改造重點是將爐膛直徑縮小 260 mm，減少爐內死料區，有利于爐眼出鐵。另外，將爐膛深度增加 200 mm，將冶煉高溫區下降，降低爐口溫度，減少熱損失，降低冶煉電耗 和生產成本。

4 變壓器擴容改造

針對變壓器容量不夠，調整后的爐型和變壓器容量存在爐膛大、變壓器小的問題，對變壓器進行返廠擴容改造，將其容量進行了增大，由 8 500 kVA 增容至 13 000 kVA，對二次電壓進行了提升，從最高219 V 提升到 245 V，便于提高電極線電壓，解決生產時嚴重超負荷的問題。

5 冶煉工藝控制改進

5．1 原料、燃料的改進

針對原料、燃料使用上，將還原劑 85%冶金焦和 15%蘭炭的配比使用調整為 100%的冶金焦，粒度上進行降低，減少出鐵排碳。硅石粒度從原 10 ～ 80 mm調整為 15～80 mm，化學指標較之前有更高的 要求，其中 Al₂O₃≤1．0%，P2O5≤0．02%，減少渣量。

5．2 冶煉參數調整

針對高碳鉻鐵冶煉和硅錳冶煉其還原溫度不同，其冶煉操作工藝不同，轉煉硅錳時，其冶煉功率因數需要降低，二次電壓也需要下調，冶煉參數方面的變化見表 3。

由表 3 可知，硅錳合金冶煉出鐵爐次方面較高碳鉻鐵每天多 1 爐次。因兩個合金品種冶煉還原溫度不同，硅錳合金的還原溫度比高碳鉻鐵的低，其變壓器檔位控制較高碳鉻鐵低 4 級( 變壓器檔位從 35到 1 為升級) ，冶煉功率因數較高碳鉻鐵相對低一點。

5．3 冶煉渣型控制

針對高碳鉻鐵和硅錳冶煉其冶煉渣型不一樣，其爐渣堿度的調整控制也有變化^［3］。高碳鉻鐵冶煉渣型為堿性渣，主要控制鎂鋁比兼顧三元堿度，鎂鋁比( 1．25±1) %，三元堿度 1．2% ～ 1．4%; 硅錳冶煉渣型為酸性渣，主要控制三元堿度，堿度控制 0．55% ～0．75%。

5．4 冶煉操作采取的措施

⑴硅錳冶煉要求冶煉前期負荷低，因出鐵過程溫度降低，需要提升溫度階段，中期爐內溫度上升后熔化一定渣量時開始化料和還原階段，后期精煉階段也是有功功率最高，利用率最好階段。

⑵硅錳冶煉出鐵過程中須留渣，防止爐溫降低過多影響下一爐次正常冶煉，造成爐況波動。

⑶料面控制爐口平齊，爐膛大，減少爐內死料區。

⑷因爐型極墻距大，日常對爐殼一圈死料區定期撒焦炭，料面維護重點對此區域進行搗爐置換，防止死料區物料不循環。

⑸焦炭量適當增加，硅石適當減少，電壓級適當增加。增加焦炭量提高 Mn 回收率進而提高產量，防止 Mn 入渣，提高硅利用率，降低硅石用量，降低渣鐵比，以上將降低爐料比電阻，增強導電性，但爐次增加后殘炭層下降，有利于電極下插，從而保證入爐功率、還原強度，便于還原。

6 設備系統改造

高碳鉻鐵兩臺礦熱爐主除塵器共用 1 套輸灰系統及儲灰罐，爐前排煙除塵也共用 1 套除塵器。其中 1 臺礦熱爐轉煉硅錳時，其產生的硅錳除塵灰和另外 1 臺礦熱爐產生的高碳鉻鐵除塵灰危廢屬性不同，按照相關法規管理要求，須對這兩種除塵灰分開進行處置。設備方面對原主除塵器、空冷器的輸灰匯總管分開，新建的儲灰罐進行解決。上配料系統、下料系統做了不同程度的改造^［4］。

7 轉煉后生產指標情況

在設備改造后，通過實際冶煉工藝的探索總結，硅錳生產逐步趨 于 穩 定，最大平均產量可以達到143 t/d，回收率達到 85% ，平均冶煉電耗4 050 kWh/t，成分滿足《錳硅合金》( GB /T4008－2008) 標準內容 要求。

由圖 1 可知，轉煉硅錳合金后，生產指標產量方面最大平均產量 143.7 t /d，平均冶煉電耗達到4 050 kWh /t，實現了高碳鉻鐵轉煉硅錳合金的預期效果。

8 結語

⑴實踐證明高特鉻鐵礦熱爐轉煉硅錳是可行的，須對礦熱爐爐襯、上配料、除塵系統進行不同程度的改造。

⑵轉煉后要重點關注冶煉工藝操作的變化，強化工藝紀律的管控，將有利于硅錳冶煉生產指標的進步。

參考文獻:

［1］ 趙乃成，張啟軒．鐵合金生產使用技術手冊［M］．北京: 冶金出版社，2008．

［2］ 戴 維，舒 莉．鐵合金工程技術［M］．北京: 冶金工業出版社，2015．

［3］ 許傳才．鐵合金冶煉工藝學［M］．北京: 冶金出版社，2008．

［4］ 崔先云．錳硅爐轉煉高碳鉻鐵的工藝探討［J］．鐵合金，2000( 05) : 1－4．