高碳铬铁冶炼工艺技术操作规程

高碳铬铁冶炼工艺技术操作规程一.产品技术条件1．生产产品应符合GB5683——87之规定高碳铬铁牌号及化学成分本标准适用于炼钢和铸造合金元素加入剂用的高碳铬铁。说明：(1)上表为GB5683—87中高碳铬铁牌号及化学成份。(2)交货的每批铬铁中各组批成品含铬偏差不得大于平均试样含量的±5%。(3)成品的铬铁应成块状，单块重量不得大于15㎏；通过20×20㎜筛孔数量不得大于铬铁总重量的5%。(4)成品铬铁的内部及表面不允许有肉眼显见的非金属夹杂物，但允许有涂刷锭模表面残留的少量白灰存在。2．产品验收规则和试样制取方法(1)成品铬铁应成批交货，每批由含铬量波动范围不大于5%的不同炉（或同炉）号生产的铬铁组成，铬铁复验时应符合GB3650—83之规定。(2)铬铁试样的采集和制取方法应符合GB4010—83和GB4332—84之规定。(3)铬铁化学成分的测定方法应符合GB5687—85之规定，也可以采用其他方法检测，但必须保证测定成份的准确度。如发生争议，仲裁时应以GB5687—85为标准执行。3．产品包装、标志和说明书铬铁的包装和证明书应符合GB3650—83的规定。说明：(1)铬铁出厂前、生产中应定期分析成品中的锰含量。(2)铬铁以50%的含铬量作为基准考核单位。(3)每批铬铁必须测定铬、硅、碳含量，在供方能保证其产品符合本标准规定时，其他元素可以不测定。二.生产高碳铬铁的原料生产高碳铬铁的原料主要有铬矿、焦炭和硅石。有时为调整渣型，需要配加一定量的白灰(石灰石)或白云石。选用优质原料（即有用元素含量高、性能好、粒度好）进行冶炼生产，是节高碳铬铁化学成份（%）CrCSiPS含量范围ⅠⅡⅠⅡⅠⅡⅠⅡ不小于不大于FeCr67C6.062.0-72.06.03.00.030.040.06FeCr67C60060.052.06.03.05.00.045.00.040.06FeCr67C69.562.0-72.09.53.00.030.040.06FeCr67C100060.052.010.03.05.00.045.00.040.062能降耗、提高设备正常运行率、保持炉况顺行、保证产品质量稳定的重要的物质条件。1．对铬矿的技术要求(1)化学成分的要求（%）Cr2O3＞38Cr/Fe＞2.2P＜0.08S＜0.05C含量不大于0.20MgO含量在18-22%Al2O3含量在12-15%水分含量不超过10%(2)物理状态要求（矿石中不得混入杂石、泥土和其他杂质。新矿种需经试验、化验后方准入炉使用。一般块铬矿入炉粒度为5-60㎜，其中5㎜以下量不应超过总量的20%。若配用部分难熔块矿冶炼时，要求最大破碎粒度不大于40mm，最大配入量不超过料批总量的30%。2．对焦炭（或兰碳）的技术要求(1)化学成份的要求固定碳＞83%灰分＜16%挥发分在1.5-2.5%之间。全硫不大于0.6%水分不大于10%含P2O5不大于0.04%(2)物理状态要求一般12500KVA电炉要求焦炭入炉粒度为20-40㎜，不允许过大或过碎，不得混入泥土、杂质和粉末。有时，因工艺要求需配加部分（一般不超过30%）兰碳或0.5-20mm的焦粒。3．对硅石的技术要求：(1)化学成分的要求：含SiO2不小于97%，含P2O5不大于0.02%(2)物理状态要求：硅石表面、断面不允许有泥土、脉石和夹杂，必要时应进行拣拾、冲洗；硅石要有良好的抗爆性。硅石入炉粒度为10-50㎜。4.对白灰的技术要求：(1)化学成分的要求：CaO含量不小于84%含S量不大于0.03%（2）物理状态要求：石灰石必须烧透、不得混入生烧、过烧的石灰和粉末、杂质要少；白灰入炉粒度为10-60㎜。说明：有些情况下，料批中所配白灰也可用石灰石替代，以调节炉料中块矿比例，并保证炉渣碱度合理、炉温适宜、流动性好。5．对白云石的技术要求：（1）化学成分的要求：CaO含量不小于30%MgO含量不小于20%（2）物理状态要求：白云石表面和断面不允许有泥土、石块及其它杂质。白云石入炉粒度要求为20-50mm。说明：有些情况下，由于矿石品种及搭配的局限，导致入炉矿石的镁铝比偏低时，需要配加白云石用来调节镁铝比，以保证合理的炉渣黏度及合理的电极位置。3三.高碳铬铁冶炼基本原理由于炉温的原因，在高炉内只能生产出含Cr量在30%左右的含铬量较低的特种生铁。一般：含铬量较高的高碳铬铁大都采用熔剂法在矿热炉内冶炼生产。所谓矿热炉法（电炉熔剂法）就是原料按焦炭、硅石、铬矿顺序进行配料，由人工不断从炉口向炉内及电极周围加入混合好的各种原料或使用料管直接把炉料加入炉内及电极周围，并保持一定的料面高度，加好的料面应呈平顶大锥体。电炉使用自焙电极，三相电极均较深地埋在炉料中，依靠电弧热和电流通过炉料产生的电阻热对炉料加热，使炉料熔化、还原。通过出铁口定时排出渣、铁，并随炉料的不断下沉及时地补加新料，保持相对稳定的料面高度。根据电极的消耗情况及时接长电极壳、添加电极糊和压放电极。整个生产过程不断地循环往复，是连续进行的。采用电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理就是用碳还原铬矿中的铬和铁的氧化物。在高温条件下，铬矿中的Cr2O3与还原剂中的C发生反应，就可以得到各种成分不同的铬铁产品。使用C做还原剂时，其基本反应为：2/3Cr2O3+2C=4/3Cr+2CO↑T开=1253℃通常,铬矿中的氧化铁比Cr2O3在较低的温度下首先被还原出来并与基本同时生成的碳化铬互溶，组成的复合碳化物降低了合金的熔点.同时由于铁和铬的互相溶解，使炉内的还原反应更容易进行。其基本反应为：FeO+C=Fe+CO↑T开=910℃但是事实上，在实际生产中，炉料在加热过程中首先有部分铬矿和焦炭反应生成Cr3C2，随着炉温的不断升高，大量的铬矿和焦炭反应生成Cr7C3，由于温度的进一步升高，Cr2O3对合金起精炼、脱碳作用。其反应为：2/3Cr2O3+26/9C=4/9Cr3C2+2CO↑T开=1103℃2/3Cr2O3+18/7C=4/21Cr7C3+2CO↑T开=1133℃2/3Cr2O3+54/23C=4/69Cr23C6+2CO↑T开=1174℃从上述反应的开始温度可以看出，由于铬和碳具有生成稳定碳化物的特性，和冶炼锰铁一样，使用碳质还原剂还原铬矿时得到的主要是铬的碳化物，只有少部分是金属。因此我们只能得到含碳量较高的高碳铬铁，而不是金属铬。而且铬铁中含碳量的高低取决于反应温度，生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易一些。Cr2O3对合金起脱碳精炼作用的反应为：14/5Cr2C2+2/3Cr2O3=4/3Cr-6/5Cr7C3+2CO↑T开=1484℃2Cr7C3+2/3Cr2O3=2/3Cr23O6+2CO↑T开=1621℃1/3Cr23C6+2/3Cr2O3=9Cr+2CO↑T开=1733℃注意各反应即各化合物生成的开始温度，有助于在今后的实际操作中掌握、调整和控制炉温。4四.炉料的准备、配比和装入1．所有入炉原料进厂时，相关人员必须及时通知化验室取样化验。要求化验室化验人员应该在最短的时间内，提供最准确的化验结果。不同品种、不同品位的各种原料必须分开堆放，不允许混杂。未经化验或未经生产部主管许可，各种新进的原料不允许投入使用。2．各种原料的堆放处、各个配料仓后面应该有明显的标示牌，标明原料的品种、品位，防止混杂。3．一般，入炉原料应由2—4种铬矿、焦炭和硅石等原料组成。有时，由于矿石搭配不合理，需要配加适量的白灰（调整炉渣碱度）、白云石（调整镁铝比）、铁矿（调整铬铁品位）等辅料调整原料组成，以便保证正常生产，冶炼出合格的产品。要求计量工必须按炉料配比通知单规定准确称量。4．根据现场的实际情况，为更好的调节各入炉原料的均匀性，一般要求：9#料仓装回炉料；8#料仓装硅石；7#料仓装粉矿；6#料仓装焦炭；其他料仓装料时要求粉、块隔开。5．因为配料的准确与否会直接影响炉况和产品质量，要求计量器具必须标准、准确，并按使用规范由职能部门定期校验。每个生产班组至少校验一次磅秤的误差情况并及时予以调整。6．因为配料的准确与否会直接影响炉况和产品质量，要求配料操作人员必须按炉料配比通知单规定配比上料，不允许私自作任何调整。并如实记录每炉、每班用料量。接到炉料配比变更通知单后及时变更料批配比，并如实做好记录。7．所有使用设备调试完毕、正常后，不允许乱动、私自更改各运行程序，以保证炉料配比的准确度。一般：要求最大料批不得大于300㎏（铬矿）/批、种，以保证各种炉料尽可能混合均匀。8．应急处理炉况必须附加料时，一般由炉长决定，必要时报请生产部主管同意。附加料情况（附加时间、附加品种、附加量）必须如实记录于原料作业区配料记录表及冶炼记录表，并及时通报生产部。9．因炉况波动确实需要改变（调整）炉料配比时，由炉长向生产部申请，经审定后由生产部下发炉料配比通知单或炉料配比调整通知单。未经许可，任何班组和个人不允许违反工艺规程，私自变更炉料配比。炉料配比通知单和炉料配比调整通知单必须由生产部主管签发。10．为保证入炉原料的均匀性，防止和避免因偏加料或混料不匀造成炉况和产品质量的波动，要求每一批完整的炉料只能装入同一个料仓，不允许把一批料分别装入两个料仓；不允许抛撒，及时把撒在地上的原料装入料仓；不允许将除原料以外的任何东西加入料仓。11．炉顶料仓应经常保持“满”的状态，发现不足及时补充，不允许因供料不足或不及时影响冶炼工正常加料。12．为保证各种原料的纯洁，要求装载机司机在给各个料仓装入各种原料时必须准确，不允许抛撒、混杂，更不允许误装。如料仓装料序号变更或使用新料时，必须询问清楚以后方可进行装料操作。13．为保证入炉块矿充分还原、降低消耗，要求破碎工在加工各原料时必须注意：回炉料最大粒度不超过70mm，硅石、白云石最大粒度不超过50mm，易熔块矿最大粒度不超过60mm，难熔块矿粒度最大不超过40mm。整个破碎加工各原料过程中不允许混入各种杂质。为保证炉料块、面分配的均匀性，要求入炉的块5矿必须全部经过破碎加工。14．各种需要加工、破碎的原料必须保证生产正常使用，并有一定的余量。不允许因破碎原料供应不及时影响生产。15．捅料操作工在上料过程中必须随时注意计量传感器及计量皮带的运行情况，操作过程中不允许碰撞计量器具及其它运行设备。并保持计量器具及运行设备周围整洁、无杂物，不允许使用的工具掉入配料仓。五.矿热炉设备的组成矿热电炉的设备主要由炉体、供电系统、电极系统（电极把持器、电极压放装置、电极升降系统）、加料系统、出铁系统、冷却水系统、防护系统等组成。1．电炉炉体电炉的炉体由炉壳、炉衬和出铁口组成。电极下部是电炉最主要的反应区，在这里电能通过电弧和电阻转化成热能。炉膛的几何尺寸如：炉膛直径、炉膛深度、极心圆直径等对炉内电流分布和热分布影响很大，是电炉设计的最重要的参数。砌筑炉衬的耐火材料因冶炼产品的不同也是不一样的，冶炼高碳铬铁一般选用镁质炉衬。为延长电炉的使用期限，功率较大的电炉一般都是砌筑两个出铁口轮换使用。2．电炉供电系统电炉的供电系统包括开关站、炉用变压器、母线等供电设施和继电保护设施以及短网系统等组成。一般，电炉常用炉用变压器的容量或电炉的功率来衡量其规模。炉用变压器铭牌上标明的额定功率就是电炉变压器所能达到的实际功率，炉用变压器通常具有一定的过载能力，对冶炼工艺的调整有很大的好处。短网系统包括导电铜管、水冷电缆和铜瓦，用来把炉变输出的电流输送到三相电极上，进而完成电能到热能的转换。3．电极把持器电极把持器的作用就是把铜瓦夹紧在电极上，保证铜瓦与电极有良好的接触。使电流均匀地分布在电极上，以减少电阻热损失并提供足够的电阻热保证电极烧结良好，并便于电极升降系统来调整电极位置。它包括铜瓦、锥形环（压力环）、把持筒（护筒）等。锥形环、把持筒等钢制构件上，必须有黄铜或无磁不绣钢隔磁，以隔断磁路，减少感应电流损失和磁滞损失。一般要求：铜瓦对电极的抱紧力为0.05-0.15mpa，以防止电极自重较大时电极自动下滑，并使铜瓦和电极接触面积增大、减少接触电阻。4．电极压放系统电极压放装置的作用是通过定