硅鐵生產(chǎn)100問

1、硅鐵生產(chǎn)100問【一】    一、硅鐵及其性質(zhì)和用途1、什么是硅鐵，它有哪些特性，其用途如何？硅鐵是應(yīng)用廣泛的一個(gè)鐵合金品種。它是硅和鐵按一定比例組成的硅鐵合金，是煉鋼不可缺少的材料。硅鐵是煉鋼的脫氧劑，是煉硅鋼的合金劑，冶煉彈簧鋼、耐熱鋼時(shí)，也要加入一定數(shù)量的硅鐵做合金劑。生產(chǎn)實(shí)踐證明，鋼中有了氧會(huì)顯著地惡化鋼的性質(zhì)，降低鋼的機(jī)械性能。因此，煉鋼過程中必須要脫氧。氧在鋼中以氧化亞鐵FeO狀態(tài)存在。硅是與氧結(jié)合能力很強(qiáng)的元素。煉鋼過程中加入硅鐵后，即發(fā)生如下脫氧反應(yīng)：2FeO+Si=2Fe+SiO2式中二氧化硅SiO2是脫氧后的產(chǎn)物，它比鋼水輕，浮鋼液面進(jìn)入渣中，

2、從而脫掉鋼中氧提高了鋼的質(zhì)量。硅與氧結(jié)合力很強(qiáng)，故冶煉某些品種的鐵合金時(shí)，也有用硅鐵作還原劑，例如鎢鐵、鋁鐵等。以煉鎢鐵為例，鎢礦中的三氧化鎢與硅鐵中的硅的反應(yīng)如下：2WO3+3Si=2W+3SiO2硅還有導(dǎo)電性能低，導(dǎo)熱性差和導(dǎo)磁性較強(qiáng)的重要物理性能。因此煉硅鋼含硅約24時(shí)硅鐵可作合金劑。硅鋼片是電力工業(yè)材料之一，用它作變壓器和電動(dòng)機(jī)的鐵芯，可使磁滯損失大為降低，能滿足變壓器和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)要求。如用普通碳素鋼片代硅鋼片作鐵芯，則變壓器和電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱量增大36倍。這使設(shè)備功率因數(shù)降低，也會(huì)造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過熱現(xiàn)象，使其不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。以上是硅鐵的主要用途。此外，某些生鐵鑄件經(jīng)加入少量硅鐵后，可以

3、改善其機(jī)械性能；當(dāng)澆注鋼水時(shí)，往保溫帽中加入硅鐵粉，可以起到發(fā)熱劑作用。這些不是硅鐵的主要用途，在此不詳述了。從以上可看出，為了保證鋼的質(zhì)量，首先必須保證硅鐵的質(zhì)量，即應(yīng)穩(wěn)定成分，減少雜質(zhì)。當(dāng)硅鐵成分過大，或者夾渣和雜質(zhì)含量過多時(shí)，會(huì)降低鋼的質(zhì)量，尤其是煉合金鋼的硅鐵，其質(zhì)量應(yīng)更加好些。根據(jù)冶金工業(yè)部頒發(fā)的硅鐵標(biāo)準(zhǔn)YB 5865，對(duì)硅鐵的要求是： YB 5865 本標(biāo)準(zhǔn)適用于煉鋼作脫氧劑或合金加入劑用的硅鐵。 技術(shù)條件硅鐵按硅和雜質(zhì)含量的不同，分下列三個(gè)牌號(hào)，如表1.2、硅鐵生產(chǎn)方法的特點(diǎn)是什么？冶煉硅鐵一般采用礦熱爐，用連續(xù)操作法進(jìn)行生產(chǎn)。 所謂連續(xù)操作法，就是

4、隨著爐料經(jīng)受高溫后，不斷反應(yīng)和熔化，使料面相應(yīng)地下降；同時(shí)不斷地補(bǔ)加新爐料，爐膛中的爐料始終保持飽滿狀態(tài)。根據(jù)爐內(nèi)熔煉積存的合金量定期地放出。在整個(gè)冶煉過程中，電極插入爐料內(nèi)較深，不露電弧，故熱量損失少，爐溫高。由于硅鐵冶煉的這些特點(diǎn)，整個(gè)冶煉過程不分階段，這種方法叫連續(xù)操作法。此外，也有用高爐冶煉硅鐵。但是，因其爐溫低，產(chǎn)品含硅量約為1020，現(xiàn)在一般不采用高爐法冶煉硅鐵。3、為什么有的硅鐵會(huì)發(fā)生粉化現(xiàn)象?某些成分的硅鐵，有時(shí)因存放期間遇水或空氣濕度過大，同時(shí)其中鋁、鈣和磷雜質(zhì)含量高，在相隔一定時(shí)間以后，就會(huì)產(chǎn)生粉化現(xiàn)象，并隨之放出有臭味、有毒的磷化氫PH3和化氫ASH3氣體，嚴(yán)重時(shí)甚至還可

5、能發(fā)生燃燒現(xiàn)象。硅鐵中的鋁、磷和鈣含量不當(dāng)，都會(huì)促成硅鐵粉化如圖一所示。當(dāng)鋁和磷含量同時(shí)增高到一定數(shù)值時(shí)，這種硅鐵在濕度較大的空氣中易產(chǎn)生粉化。有的資料指出，硅鐵中含磷量小于0.04，含鋁量小于3，不易產(chǎn)生粉化現(xiàn)象。有些單位曾經(jīng)對(duì)硅鐵的含硅量對(duì)硅鐵粉化現(xiàn)象作過觀察和研究。初步認(rèn)為，硅鐵中硅含量較低多是廢品往往易粉化。究其原因，可能因硅鐵中 FeSi、FeSi2   等硅和鐵的化合物溫度降低體積膨脹，造成硅鐵粉化。含鋁量的硅鐵遇水后生成氫氧化鋁并有氣體產(chǎn)生，是硅鐵粉化的主要原因。澆注后冷卻速度對(duì)硅鐵粉化也有影響。硅鐵的冷卻速度快、硅的偏析度較小，不易產(chǎn)生粉化；冷卻速度慢、硅的

6、偏析度較大，則易產(chǎn)生粉化。同樣道理，硅鐵錠的厚度較厚，易產(chǎn)生粉化，較薄時(shí)不易產(chǎn)生粉化。圖一為了防止產(chǎn)生硅鐵粉化，應(yīng)注意以下三點(diǎn)：1.硅鐵錠的厚度不易過厚，以減少硅鐵含硅量的偏析度。2.嚴(yán)格控制硅鐵的含硅量，不要過低。控制硅鐵的鋁、磷和鈣含量，為此要用較好的原料，尤其不能使用高灰分的焦炭，以減少鋁、磷含量，為減少硅鐵的鈣含量，冶煉時(shí)應(yīng)盡量減少加石灰。3硅鐵應(yīng)儲(chǔ)存庫內(nèi)，嚴(yán)防淋雨。4.為什么硅鐵中的含碳量很低?冶煉硅鐵用焦炭作還原劑，使較易增碳的自焙電極，采用焦炭磚砌筑出鐵口和流鐵槽，有時(shí)用石墨粉涂錠模，使用炭質(zhì)樣勺取液體樣等等。總之，冶煉硅鐵從爐內(nèi)反應(yīng)直到出鐵，澆注過程中，與碳接觸的機(jī)會(huì)顯然很多。

7、但是，硅鐵的含碳量卻低于0.1，一般為0.050.07，這是什么原因?碳在硅鐵中與1187時(shí)的溶解度曲線如圖2所示。圖中表明，硅鐵中硅含量越高，則其碳含量越低。據(jù)資料指出，硅鐵中硅含量約大于30時(shí)，硅鐵中的碳絕大部分是以碳化硅SiC狀態(tài)存在。碳化硅在坩堝內(nèi)易被二氧化硅或一氧化硅氧化而被還原。碳化硅在硅鐵中，尤其溫度低時(shí)，其溶解度很小，易析出而上浮。所以，留在硅鐵中的碳化硅很低，故硅鐵含碳量很低。5.為什么采用比重法測(cè)定硅鐵中的含硅量？我們知道，體積相同的鋁片和鐵片，鋁片要比鐵片輕。這是什么道理？這就是通常所說的比重不同。從簡(jiǎn)單意義上說，比重就是一立方厘米體積的物質(zhì)有多少克重量。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，鐵的

8、比重是7.85克厘米3，鋁的比重是2.7克厘米3所以，相同體積的鐵片比鋁片輕。據(jù)測(cè)定，硅的比重是2.4克厘米3，比鐵的比重小。我們以知硅鐵是硅和鐵組成的合金。體積相同的兩塊硅鐵，其中含硅量越多，即含鐵量越少的就越輕；反之，含硅量越少，即含鐵量越多就越重。由此可知，硅鐵中含硅量越多，其比重越小；反之，含硅量越少，其比重越大。人們利用這個(gè)道理，繪成一條曲線如圖三所示。這樣，根據(jù)比重多少，就可知硅鐵中的含硅量。從圖三可知，45硅鐵的比重為5.14，75硅鐵的比重為3.10，90硅鐵的比重為2.57等等。在硅鐵生產(chǎn)中，就利用硅鐵這個(gè)特性，快速分析硅鐵的含碳量，這種測(cè)定含硅量的方法叫“比重法”。此法簡(jiǎn)單

9、、速度快，在生產(chǎn)中很有實(shí)際意義。由于硅鐵中還含有鋁和鈣元素，他們的比重均與硅的比重不同，例如鈣的比重為1.54鋁的比重為2.7，往往影響測(cè)定硅含量的準(zhǔn)確度。所以，一般根據(jù)原料條件和操作特點(diǎn)等原因，繪出修訂曲線，用來提高測(cè)定硅含量的準(zhǔn)確度。圖2和圖3 二、硅鐵冶煉原理6、硅鐵冶煉的基本原理和一氧化碳在冶煉反應(yīng)中的作用是什么？為什么用硅石、焦炭和鋼屑在礦熱爐中經(jīng)過高溫加熱后，能冶煉出硅鐵？要想知道這個(gè)道理首先就要了解冶煉硅鐵所用的各種原料，在各種高溫條件下的變化規(guī)律。冶煉硅鐵主要原料是硅石，硅石中含二氧化硅約98.二氧化硅很穩(wěn)定，硅和氧之間的親和力很強(qiáng)，不易分離。生產(chǎn)上為了把氧從二氧化硅

10、分離除去，采用在礦熱爐內(nèi)高溫條件下，以焦炭中的碳奪取二氧化碳中的氧，而且溫度越高，碳奪取氧的能力隨之增強(qiáng)。這是因?yàn)樵诟邷貤l件下，碳對(duì)氧的結(jié)合能力比硅對(duì)氧的結(jié)合力大?？梢姼邷貢r(shí)有了碳，二氧化硅就不穩(wěn)定了，這時(shí)二氧化硅中的氧和碳進(jìn)行反應(yīng)，生成氣態(tài)的一氧化碳，通過料層從爐口逸出。二氧化硅中的氧被碳奪走后，剩下的硅與鐵形成硅鐵。其中有一定數(shù)量的硅與鐵生成化合物，例如FeSi5,Fe2Si5,FeSia二氧化硅與碳作用其反應(yīng)如下：SiO2+2C=Si+2CO上式是吸熱反應(yīng)，從反應(yīng)式中可知，為了加速反應(yīng)的進(jìn)行，應(yīng)把電極往爐料中插的深些，以提高爐溫，擴(kuò)大坩堝區(qū)，同時(shí)應(yīng)增加料面的透氣性，使一氧化碳?xì)怏w盡快逸出

11、。如果取扎透氣眼，搗爐等措施，均有利于二氧化碳與硅的反應(yīng)加速進(jìn)行，使硅鐵較快地生成。由于冶煉硅鐵中的礦熱爐中有鋼屑、有鐵，使二氧化硅的還原反應(yīng)較容易進(jìn)行，這是因?yàn)楸贿€原出來的硅與鐵形成硅鐵，于是改善了還原過程的條件，所以鐵越多二氧化硅的還原反應(yīng)越容易進(jìn)行，生產(chǎn)也證明這點(diǎn)，冶煉含硅越低的硅鐵，則其單位電耗越低。如冶煉每噸45硅鐵的電耗，約為45004800度，每公斤硅耗電約為11度。冶煉每噸75硅鐵的電耗約為82009000度，每公斤硅耗電約為12度。冶煉每噸硅的電耗約為1200013000度，每公斤硅耗電約13度。從化學(xué)反應(yīng)上說一般認(rèn)為，氧化物中的氧被其他物質(zhì)奪去的反應(yīng)，叫還原反應(yīng)。奪取氧的物

12、質(zhì)，叫還原劑，如焦炭等。依上述硅鐵冶煉原理是還原過程。反應(yīng)過程中，硅石內(nèi)的二氧化硅絕大部分被碳還原之外，其他雜質(zhì)和焦炭帶入的灰分，如氧化鈣CaO，五氧化二磷P2O5和三氧化二鋁AI2O3等也被碳還原，其中五氧化二磷絕大部分被還原。各反應(yīng)如下：CaO+C=Ca+COP2O5+5C=2P+5COAI2O3+3C=2AI+3CO各反應(yīng)中生成的一氧化碳?xì)怏w，從爐口逸出，其他生成物如鈣、鋁和磷等進(jìn)入硅鐵中，因此，要求原料中的雜質(zhì)盡量少，以保證硅鐵的質(zhì)量。在冶煉過程中有少部分的二氧化硅，三氧化二鋁和氧化鈣等未被還原，而形成爐渣。爐渣成分約含 SiO23040;AI2O34560;CaO1020。此種爐渣熔

13、點(diǎn)約為16001700.渣量大時(shí)，消耗電量增加，同時(shí)過粘的爐渣，不易從爐內(nèi)排除，引起爐況惡化。故要采用較好的原料，以減少渣量，降低單位電耗。正常情況下，渣量控制在不大于硅鐵量的百分之五為宜。以上是硅鐵冶煉基本原理，硅鐵冶煉的基本反應(yīng)如下:                   SiO2+2C=Si+2CO 實(shí)際爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)比這復(fù)雜.實(shí)驗(yàn)證明氧化物的還原,是由高價(jià)氧化物逐步還原成低價(jià)氧化物.二氧化硅的還原,在高溫情況下

14、,首先被還原成一氧化硅（SiO）,而后再被還原成硅（Si）,其順序是SiO2 SiO Si冶煉硅鐵,在17001800時(shí)，將發(fā)生如下反應(yīng)：SiO2+C=SiO+CO也就是說二氧化碳硅首先被碳還原成一氧化碳，然后再被還原成硅，其反應(yīng)式如下：SiO+C=Si+CO     被還原出來的硅，部分的將和二氧化硅作用，又產(chǎn)生一氧化硅，其反應(yīng)式如下：SiO2+Si=2SiO    從上述的三個(gè)反應(yīng)式中，可以看到一氧化硅對(duì)促進(jìn)冶煉反應(yīng)的進(jìn)行是個(gè)重要環(huán)節(jié)。一氧化硅在高溫情況下是以氣體狀態(tài)存在，低溫時(shí)不穩(wěn)定。因此，一氧化硅在爐內(nèi)坩堝中是氣體，少量的一氧

15、化硅從爐口逸出后，被空氣氧化SiO+12O2= SiO2而成為二氧化硅，冷卻后呈灰白色，部分凝結(jié)在電極，筒瓦等處。在約為1700以上高溫時(shí)，大部分的一氧化硅揮發(fā)到焦炭的氣孔中，廣泛地和碳接觸并作用，按第二個(gè)反應(yīng)式，還原成硅，屈肘大部分硅與鐵形成硅鐵，少部分的硅在高溫區(qū)與二氧化硅作用，按最后反應(yīng)式又生成一氧化硅，然后又和碳進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行。由此可知，一氧化硅不但是反應(yīng)的中間產(chǎn)物，同時(shí)，它可促進(jìn)反應(yīng)加速進(jìn)行。由于一氧化硅在高溫下是氣體，易揮發(fā)而損失掉，尤其當(dāng)塌料或大刺火時(shí)，逸出或噴出白色氣體多是一氧化硅。因此，要求及時(shí)處理塌料或大刺火的現(xiàn)象，否則，將造成一氧化硅的大量損失，減少產(chǎn)量

16、，增高單位耗電。7反應(yīng)中碳化硅的產(chǎn)生和破壞的原因是什么？冶煉硅鐵時(shí)在反應(yīng)中的二氧化硅首先破壞被還原成一氧化硅。部分的一氧化硅氣體在上升過程中與料層中焦炭接觸并作用后，較易生成碳化硅。其反應(yīng)如下：SiO+2C=SiC+CO冶煉過程中，焦炭加入量過多時(shí)，更易產(chǎn)生碳化硅。其反應(yīng)式如下：SiO2+3C=SiC+2CO往往在修爐時(shí)于料層內(nèi)部發(fā)現(xiàn)大量碳化硅冷卻后呈褐色，稍有光澤并是針狀結(jié)晶，說明產(chǎn)生碳化硅的反應(yīng)是存在的，并且是中間產(chǎn)物。碳化硅SiC的熔點(diǎn)約為2500，不易熔化，電阻小，導(dǎo)電性強(qiáng)。因此，爐中積存過多碳化硅，使?fàn)t況惡化。雖然碳化硅易產(chǎn)生，但在冶煉中由于爐料中有鋼屑，碳化硅較輕易被鐵Fe破壞，其

17、反應(yīng)式如下：SiC+Fe=FeSi+C冶煉45硅鐵，因爐料中鋼屑較多，碳化硅更易破壞，所以，碳化硅對(duì)爐況沒有影響。碳化硅在高溫時(shí)，還可被二氧化硅所破壞，其反應(yīng)式如下：SiO2+2SiC=3 Si+2CO2SiO2+SiC=3SiC+CO較大容量硅鐵電爐，因爐溫高，碳化硅更易被破壞。碳化硅在高溫時(shí)還可以被一氧化硅破壞，其反應(yīng)式如下：SiO+SiC=2Si+CO較小容量的電爐中冶煉硅鐵時(shí)，由于爐內(nèi)溫度較低，破壞碳化硅的反應(yīng)，不易充分進(jìn)行，因此，有時(shí)有較多的碳化硅存在爐內(nèi)，因它的熔點(diǎn)高，導(dǎo)電性強(qiáng)，致使電極不能較深地插入爐內(nèi)，造成爐況惡化。此種情況在較小容量的硅鐵電爐是比較經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的，為了糾正這種不正

18、?，F(xiàn)象，應(yīng)將爐中碳化硅盡量掘出，或附加些鋼屑破壞碳化硅，同時(shí)適當(dāng)?shù)販p少焦炭加入量，以改善爐況。8.高溫下形成的“坩堝”作用是什么？什么是坩堝？坩堝就是每相電極下面的“堝”型高溫區(qū)，也就是主要的發(fā)言區(qū)。二氧化硅在較高溫度下，粘度比較大，每當(dāng)搗爐時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)很粘稠的爐料，甚至呈玻璃絲狀。電極附近的爐料，因距離電極位置不同，高溫處即熔化，低溫處即粘結(jié)。所以，在電極周圍自然形成有粘結(jié)爐料組成的“堝”型高溫區(qū)，即主要反應(yīng)區(qū)，習(xí)慣稱為坩堝。坩堝頂和壁是粘稠的熔融狀爐料，其組成為粘稠的爐料混合物；已進(jìn)行部分反應(yīng)而生成的化合物；硅鐵顆粒；液體合金；碳化硅和三氧化二鋁等。坩堝內(nèi)部是氣體空間也就是電弧區(qū)。坩堝內(nèi)的溫

19、度約為18002000以上，能夠使化學(xué)反應(yīng)比較充分地進(jìn)行。冶煉75硅鐵，當(dāng)大塌料時(shí)，可看到坩堝的部分形狀，在電爐修洗爐時(shí)，也可看到坩堝的部分輪廓。坩堝頂和壁的爐料，在高溫下不斷地反應(yīng)，生成硅鐵落入熔池內(nèi)，又不斷地加入新爐料。所以，坩堝是主要反應(yīng)區(qū)。坩堝的大小對(duì)冶煉有很大的影響。電極插入爐料較深時(shí)，熱量損失較少，爐內(nèi)溫度高，坩堝則較大，反應(yīng)速度較快，產(chǎn)量高，單位電耗低。反之，電極插入爐料淺時(shí)，熱量損失增加，爐內(nèi)溫度較低，坩堝則較小，反應(yīng)速度減慢，產(chǎn)量低，單位電耗勢(shì)必增高。坩堝的大小也可以從料面的透氣性來判斷，當(dāng)料面透氣性比較均勻時(shí)，說明坩堝較大。當(dāng)料面透氣性不好時(shí)，爐中的料下沉速度較慢時(shí)，則說明

20、坩堝較小?？刂坪线m的配料比，操作中不偏加料；維護(hù)好爐況，使料面保證較低的高度，并保持爐料有良好的透氣性等，這樣就有較大的坩堝。供電制度對(duì)坩堝的大小也有影響，使用的功率高，則坩堝較大；反之則坩堝較小。每相電極的坩堝擴(kuò)大到一定程度時(shí)，坩堝間必然互相溝通，出爐時(shí)鐵水就比較容易全部流出。如因爐溫低或爐底上漲等原因，造成坩堝小，甚至使三個(gè)坩堝不能連通，這樣不但鐵水不能全部排出，并對(duì)下一爐冶煉造成不利的影響。冶煉45硅鐵，爐料中鋼屑較多，電極插入爐料較淺，則坩堝不像冶煉75硅鐵的坩堝那樣大，約小三分之一。因此，冶煉45硅鐵產(chǎn)生大塌料現(xiàn)象較少。 三、原料和配料  9.什么樣的硅石適于冶煉

21、硅鐵？硅石是冶煉硅鐵的基本原料之一。為減少渣量，降低電耗和提高產(chǎn)量，要求硅石中的二氧化硅含量大于97。硅石中的，三氧化二鋁是有害雜質(zhì)，它的熔點(diǎn)高約為2050當(dāng)爐渣中含有較高的三氧化二鋁時(shí)，將造成排渣困難。同時(shí)硅石中三氧化二鋁較多時(shí)，易使鋁被還原出來而進(jìn)入硅鐵中，使硅鐵的含鋁量增加，影響硅鐵質(zhì)量。因此，要求硅石中的三氧化二鋁不大于1.硅石表面呈現(xiàn)粉紅色線條是三氧化二鋁存在的象征。三氧化二鋁也常存在硅石表面泥土中。為此，硅石入爐之前用水沖洗，以減少冶煉時(shí)的渣量。    硅鐵的主要用途是做煉鋼的脫氧劑和合金料。磷P和硫S是對(duì)鋼質(zhì)量影響極大的雜質(zhì)，硅鐵含磷較多時(shí)易使硅鐵粉

22、化。因此要求磷、硫含量很低。磷在硅石中以五氧化二磷P2O5狀態(tài)存在，冶煉時(shí)絕大部分五氧化二磷被碳還原進(jìn)入硅鐵中。所以要求硅石中五氧化二磷不大于0.02.硅石中的含硫量，由于冶煉過程中硫S和硅Si形成硫化硅，如SiS、SiS2等化合物，這些化合物在高溫下易揮發(fā)跑掉，因此對(duì)硅石含硫量不作要求。硅石中的氧化鈣CaO和氧化鎂MgO含量較高，冶煉時(shí)就會(huì)增加渣量，并侵蝕出鐵口，為此要求硅石中氧化鈣和氧化鎂含量之和小于1.硅石加入爐內(nèi)預(yù)熱時(shí)均有不同程度的爆裂，這是因二氧化硅晶格變化時(shí)體積膨脹造成的。不同產(chǎn)地的硅石，其爆裂程度不同。受熱后爆裂程度較大的硅石，在冶煉時(shí)會(huì)惡化料面的透氣性，造成爐況變壞。因此。要求

23、硅石在高溫下，應(yīng)具有一定熱穩(wěn)定性。大硅鐵礦熱爐溫度較高，硅石更易早期爆裂，因此要用質(zhì)量好些硅石。選礦源時(shí)要把硅石先做爐內(nèi)試驗(yàn)，再確定是否能用。小爐子用的硅石，可因地制宜，適當(dāng)酌情降低質(zhì)量要求。對(duì)硅石粒度也有要求，粒度過大，反應(yīng)速度減慢，粒度過小或粉末多，會(huì)影響料面的透氣性。粉末多的硅石帶入泥土也多，使渣量增加。生產(chǎn)證明大硅鐵礦熱爐用的硅石，要求粒度為60120毫米，其中大于80毫米的要大于50。小硅鐵爐要求硅石粒度2580毫米，其中大于40毫米的占50。10什么樣的焦炭適于冶煉硅鐵？冶煉硅鐵焦炭是主要原料，它又是冶煉硅鐵的還原劑，所以要求焦炭?jī)?nèi)的固定碳的含量越高越好，要大于84，同時(shí)要求焦炭灰

24、分要低。因焦炭灰分含量高時(shí)，渣量增加，由于灰分內(nèi)含60左右的三氧化二鋁AI2O3，造成爐渣粘不易排除。此外，灰分高的焦炭加入爐內(nèi)易使料面燒結(jié)，影響透氣性。因此，要求焦炭灰分含量應(yīng)低于13.焦炭中的碳大部分是以固定碳形式存在，但也有少部分的碳是以碳?xì)浠衔锿ǔ７Q為揮發(fā)分形式存在。這部分碳?xì)浠衔镌诟邷叵录磽]發(fā)跑掉，所以要焦炭的揮發(fā)分含量不大于2.除對(duì)焦炭有化學(xué)成分要求外，對(duì)其物理性能也有要求。焦炭高溫下電阻越大，電極插入爐料越深，有助于提高爐溫，從而擴(kuò)大坩堝。焦炭的氣孔率大，不但電阻大，表面積也大，增加了化學(xué)反應(yīng)面積，加速了化學(xué)反應(yīng)的速度。焦炭的粒度對(duì)冶煉有很大影響。粒度過大時(shí)，爐料電阻減小，電

25、極不易深插入爐料，造成爐溫低和坩堝小，冶煉不正常。粒度過小或粉末多，則燒損較大，易使?fàn)t況變粘，影響料面的透氣性。因此，焦炭要有一定的使用粒度。大硅鐵電爐所用焦炭粒度以小于8毫米為宜。小硅鐵電爐爐溫低，為提高溫度有在操作上采取“悶燒”過程，加些焦末可有助于料面的燒結(jié)，從而使電極較深的插入爐料中。所以，小容量的硅鐵電爐冶煉時(shí)，可用少量的焦末。對(duì)焦炭物理性能要求不做具體規(guī)定。可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，來選擇較合適的焦炭。目前，我國冶煉硅鐵用的焦炭，多是高爐冶煉所用焦碳篩下的小粒焦。11.為什用小粒焦可使電極較深地插入爐料？冶煉硅鐵所用的焦碳，很重要的是希望它在高溫下的電阻大，可使電極較深地插入爐料內(nèi)，有利于提

26、高爐溫和擴(kuò)大坩堝區(qū)。焦炭電阻大為什么使電極插入爐料較深？這是因?yàn)殡娮璐螅ㄟ^的電流必然減少，為保持負(fù)荷就要增加電流，于是向下移動(dòng)電極，增加插入深度，從而使電極插入較深的爐料中。不同粒度焦炭的電阻變化原因如下：1.電流通過焦炭，因這塊焦炭中間無縫隙，電流受的阻力很小，說明這塊焦炭的比電阻較小。2.把這塊焦炭分為兩塊，因中間有縫隙，電流通過時(shí)略有阻力，說明這時(shí)焦炭的比電阻有所增加?？梢?，焦炭的粒度越小，它的電阻就越大。反之，焦炭粒度越大，電阻則越小。原因是：粒度小表面積就大，接觸電阻增大，所以粒度小的焦炭電阻大。反之，粒度大表面積減少，接觸電阻變小，因此，力度大的焦炭電阻小。為說明這個(gè)規(guī)律，現(xiàn)舉兩

27、例，用不同粒度焦炭測(cè)得的比電阻，如表2.由于粒度小的焦炭電阻大，所以用小粒焦做還原劑時(shí)可使電極較深的插入爐料中，這樣有利于提高爐溫，從而擴(kuò)大坩堝，加速冶煉化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，提高產(chǎn)量，降低單位電耗。   下面是不同粒度焦炭做還原劑，對(duì)冶煉硅鐵單位電耗的影響。表312.冶煉硅鐵為什么可用部分煤氣焦？冶煉硅鐵的還原劑多數(shù)用冶金焦。冶金焦在煉焦過程中焦化溫度約為11001300而形成的焦炭，所以也稱冶金焦為高溫焦或全焦。焦化溫度約600800而形成的焦炭稱為低溫焦或半焦。煤氣焦就是低溫焦的一種，所謂煤氣焦就是生產(chǎn)煤氣時(shí)的副產(chǎn)品。煤氣焦和冶金焦性質(zhì)比較如下：1.電阻粒度1015毫米的各

28、種焦炭，比電阻與溫度之間關(guān)系，根據(jù)實(shí)際測(cè)定如圖4所示。煤氣焦的電阻大于冶金焦，即使在較高的溫度時(shí)，它的電阻仍大于冶金焦的電阻。電阻大時(shí)煤氣焦的重要的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，冶煉硅鐵時(shí)使用部分煤氣焦，電極可較深的插入爐料中，從而降低電耗。圖42.化學(xué)成分                             

29、0;                       從表4可知，煤氣焦中含固定碳較低，灰分較高，從化學(xué)性質(zhì)上來說它不如冶金焦好。這是因煤氣焦的焦化溫度較低造成的。煤氣焦的含碳量低，用它做還原劑時(shí)加入量應(yīng)多些，同時(shí)由于煤氣焦中灰分高，冶煉時(shí)渣量也增加，另一方面也由于煤氣焦中含碳較低和它的機(jī)械強(qiáng)度較差。在冶煉中往往在坩堝中和下部有缺碳現(xiàn)象?？梢?，冶煉硅鐵全部用煤氣焦做還原劑，爐況不易

30、維護(hù)。3.氣孔率和反應(yīng)能力煤氣焦的氣孔率比冶金焦的氣孔率大4060，這樣不但使煤氣焦的電阻大，同時(shí)也擴(kuò)大反應(yīng)接觸面，另一方面煤氣焦的反應(yīng)能力也較高，均有利反應(yīng)速度加快進(jìn)行。4.成本煤氣焦的價(jià)格比冶金焦低1020.上述煤氣焦有氣孔率高、電阻大和成本低的優(yōu)點(diǎn)，但它又有含碳較低、灰分高和機(jī)械強(qiáng)度差的弱點(diǎn)。所以冶煉時(shí)不宜全部使用煤氣焦，可與冶金焦搭配使用。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明搭配3040的煤氣焦和冶金焦共同使用其效果較好，單位電耗有所降低。        13為什么可以使用少量的碳化硅 有些單位為降低單位電耗，在冶煉硅鐵時(shí)加入少量的碳化硅S

31、iC，這樣可節(jié)約部分電能。這里指的“碳化硅”，并不是一種特定的原料，而是制造石墨電極時(shí)石墨化爐的保溫廢料。它含有大量的碳化硅，因此，習(xí)慣這種廢料叫“碳化硅”。它的成分如下：SiC2540；SiO220；C25；其余為Al2O3 和CaO等。為什么冶煉時(shí)加入少量的“碳化硅”可以降低電耗。      冶煉硅鐵時(shí)，二氧化硅被還原是吸收大量熱能的反應(yīng)，因此要在很高的溫度約18001900下，才能使這一反應(yīng)激烈進(jìn)行，因此要消耗大量的電能。當(dāng)爐料中加入部分碳化硅時(shí)，它和爐料中的鋼屑在爐內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng)：    

32、0;  SiCFe= FeSiC       這個(gè)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，它吸收的熱量和反應(yīng)溫度，要比二氧化硅還原時(shí)所需的熱量和溫度要低。所以爐料中加入部分碳化硅，可以降低電耗。      冶煉45硅鐵因爐料中鋼屑較多，碳化硅的破壞反應(yīng)，主要是按SiCFe= FeSiC進(jìn)行。故這時(shí)碳化硅的利用率較高。      冶煉75硅鐵因爐料中鋼屑較少，硅石數(shù)量較多，碳化硅的破壞反應(yīng)，將主要按下式進(jìn)行：2SiO2SiC= 3SiOCOSiOSiC

33、=2SiCO      這兩個(gè)反應(yīng)都約在1800以上的高溫下進(jìn)行，并且因有氣態(tài)的SiO參加反應(yīng)。而因氣態(tài)的SiO較易揮發(fā)，因此，破壞碳化硅的反應(yīng)，不易較安全地進(jìn)行?？梢娨睙?5硅鐵時(shí)，碳化硅的利用率低。     實(shí)踐證明：大容量礦熱爐冶煉45硅鐵時(shí)，加入部分的碳化硅，其效果較為顯著。冶煉75硅鐵時(shí)加入部分碳化硅，其效果并不顯著。     碳化硅的熔點(diǎn)高，導(dǎo)電性強(qiáng)，冶煉時(shí)加入強(qiáng)化硅后，電極不易穩(wěn)定，爐況不好掌握，并且碳化硅粉末多，影響料面的透氣性，有時(shí)刺火較嚴(yán)重。為此

34、，冶煉時(shí)不易加入過多的碳化硅，而所用的碳化硅應(yīng)精選，以減少粉末。     經(jīng)驗(yàn)證明，冶煉45硅鐵時(shí)，每批料硅石按300公斤算，可加5070公斤碳化硅；冶煉75硅鐵時(shí)，每批料加入2030公斤較為合適。     小硅鐵狂熱爐不要加入碳化硅以防爐況惡化。14.何種鋼適于冶煉硅鐵？硅鐵中的鐵是來源于爐料中的鋼屑。根據(jù)硅鐵質(zhì)量的要求，冶煉時(shí)只準(zhǔn)用普通碳素鋼屑，不準(zhǔn)用合金鋼屑，例如不銹鋼，含鉻高，高錳鋼，含錳高等等。所以冶煉硅鐵如用合金鋼屑將會(huì)造成廢品。也不能用生鐵屑，因其含磷量高。冶煉硅鐵更不能用有色金屬屑如銅、鋁等。因此，

35、為保證硅鐵的才質(zhì)量，冶煉時(shí)只準(zhǔn)用普通碳素鋼的鋼屑。生銹嚴(yán)重的鋼屑不能用，因其雜質(zhì)較多，冶煉時(shí)含鐵不易控制，同時(shí)生銹嚴(yán)重的鋼屑強(qiáng)度差、粉末多，加入爐內(nèi)影響料面的透氣性。因此，規(guī)定所用的鋼屑其含鐵量要大于95%，表面要清潔，不準(zhǔn)有顯著的雜質(zhì)。鋼屑的長(zhǎng)度不要過長(zhǎng)，以防混料不均和堵塞下料管，過長(zhǎng)的鋼屑也使?fàn)t料過電不均，影響三相負(fù)荷不平衡。為此，規(guī)定鋼屑長(zhǎng)度不大于100毫米為宜。15.如何計(jì)算焦碳的加入量？     由硅鐵冶煉原理可知，用焦碳中的碳，還原硅石中的SiO2而生成硅鐵。因此，焦碳加入量直接影響到SiO2能否充分還原和爐況是否正常。所以焦碳加入量是重要的

36、。     在計(jì)算前要說明以下幾個(gè)問題：      不同牌號(hào)硅鐵因冶煉溫度有所不同，故計(jì)算時(shí)碳的過剩量和硅的回收率也不同。硅鐵冶煉溫度較低，碳和硅地硅鐵冶煉溫度較高，碳和硅的損失較大，所以碳的過剩量按10計(jì)算，硅的回收率按92計(jì)算。     2.原子量分子量的計(jì)算根據(jù)化學(xué)元素周期表可知Si原子量為28，C原子量為12，O氧原子量為16。所以SiO2的分子量是2816×2=60.3. 根據(jù)原料化學(xué)分析結(jié)果和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)采取表5中各數(shù)據(jù)：表51計(jì)算冶煉75硅鐵

37、的焦碳加入量 為計(jì)算方便，以100公斤硅石為基礎(chǔ)，計(jì)算焦碳加入量。 100公斤硅石中含SiO2為：100×98=98公斤硅鐵冶煉反應(yīng)式：SiO22C=Si2CO SiO2和2C分子量：282×16=60    2×12=24 90公斤SiO2純碳量為：24/60×98=39.2公斤我們所用的是含碳84%的焦碳，將39.2公斤的純碳換算為焦炭，則為：10084×39.2=46.6公斤冶煉75硅鐵，焦炭燒損約10%，所以焦炭的入量為：    

38、;    46.6×100/90=51.7公斤52公斤焦炭中含水量約為5%15%。經(jīng)驗(yàn)證明焦炭含量每增加1%時(shí)，要相應(yīng)增加0.6公斤焦炭。若焦炭含不量按5%計(jì)算，焦炭實(shí)際加入量則為：52+52×5%×0.654公斤將上述和計(jì)算式化簡(jiǎn)，冶煉75硅鐵時(shí)，100公斤石的焦炭加入量則為：100×SiO2×24/60×C%×0.90=焦炭加入量(公斤)式中   SiO2-硅中的二氧化碳含量%       C%-焦炭中的固定碳含

39、量%       0.9-碳的利用率(因碳燒損10%);     24和60-分別為2個(gè)碳和二氧化碳硅的分子量。用簡(jiǎn)化式計(jì)算出的焦炭加入量，并非實(shí)際需要量，而要根據(jù)焦炭含量有所增加。（2）計(jì)算冶煉45硅鐵的焦炭的焦炭加入量這和冶煉75硅鐵的焦炭加入量的計(jì)算，無大區(qū)別，只因爐溫低，焦炭燒損較少，按7%計(jì)算。應(yīng)用上述簡(jiǎn)化公式，焦炭加入量的計(jì)算為：焦炭加入量=100×SiO2%×24/60×C%×0.93式中0.93是焦炭的利用率(因?yàn)?5硅鐵焦炭澆損7%)將原

40、料的成分代入上式:焦炭加入=100×0.98×24/60×0.84×0.93=50公斤例如:焦炭中含水量按5%計(jì)算,焦炭實(shí)際的加入量則為:50+50×5%×0.6=52公斤 16.焦炭加入量與哪些因素有關(guān)?上述焦炭加入量的計(jì)算,只根據(jù)原料的化學(xué)成分和一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而得出的。但焦炭的實(shí)際加入量，往往下爐況、所用二次電壓及硅鐵礦熱爐的容量有關(guān)，并下電極的極心圓直徑的大小有關(guān)。理論計(jì)算出的焦炭加入量是主要根據(jù)，但還要按下述具體情況進(jìn)行調(diào)整。1.爐況變化時(shí)要調(diào)整焦炭的加入量。爐況發(fā)粘時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加焦炭加入量。爐況碳過剩應(yīng)適當(dāng)減少焦炭加

41、入量。2.電極插入爐料較淺時(shí)，可適當(dāng)減少焦炭加入量。3.較小容量的礦熱爐，爐口溫度較低，焦炭的燒損較少，所以，焦炭加入量應(yīng)適當(dāng)?shù)臏p少。4.同一爐子，冶煉時(shí)用二次電壓較高時(shí)，焦炭的加入量應(yīng)適當(dāng)少些。5.同容量的礦熱爐，其電極間的極心圓直徑較大時(shí)，焦炭加入量應(yīng)多些，極心圓直徑較小時(shí)，焦炭加入量應(yīng)少些。17.怎么計(jì)算鋼屑的加入量？鋼屑加入也很重要，直接影響硅鐵的質(zhì)量。計(jì)算鋼屑的加入量，也以100公斤硅石為計(jì)算基礎(chǔ)，可參看焦炭加入量的計(jì)算方法和數(shù)據(jù)。100×98%=98公斤     硅鐵冶煉的反應(yīng)：SiO2+2C=Si+2COSiO2公子量28+2&#

42、215;16=60(Si分子量28)98公斤二氧化硅中含硅量為：28/60×98=45.7公斤1.計(jì)算冶煉75硅鐵的鋼屑加入量     冶煉75硅鐵,硅的回收率為92%,所以進(jìn)入硅鐵中的硅量為:45.7×42=42公斤75硅鐵中的含硅量按75%,含鐵量按23%計(jì)算,應(yīng)加入的鐵量則為:23/75×42=13.6公斤鋼屑中含鐵量為95%,所以,鋼屑加入量為:          100/95×13=13.6公斤2.計(jì)算冶煉45硅鐵的

43、飲屑加入不敷出量計(jì)算方法和冶煉75硅鐵鋼屑加入量的計(jì)算基本相同,但是由于冶煉45硅鐵時(shí),爐溫較低硅損失較少,因此,硅的回收率較高,可按96%計(jì)算。100公斤硅石進(jìn)入硅鐵中硅量為：         100×98%×28/60×96%=43.9公斤冶煉45硅鐵,硅鐵中含量按45%,含鐵量按53%計(jì)算,鐵的加入量為:53/45×43.9=51.6公斤鋼屑中含鐵量為95%,所以,鋼屑加入量為:    51.6×100/95=54公斤綜合上述計(jì)算

44、可得出一個(gè)配料組成參考示例:   硅石,公斤   焦炭,公斤    鋼屑,公斤75硅鐵    100          54           13.6           200 

45、60;        108          28                 300          162      

46、     42      45硅鐵     100          52           54               

47、   200          104          108以上的料批組成示例,是根據(jù)硅石是二氧化硅含量為98%,焦炭是含水量量為84%和鋼屑是含水量量為95%計(jì)算得出的。應(yīng)用時(shí)要根據(jù)原料成分和實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。18.如何配料,為什么大料批不好?配料是冶煉硅鐵的第一道工序,是一項(xiàng)很重要的工作配料時(shí)要注意以下幾點(diǎn):1.稱量準(zhǔn)確,各種材料必須按規(guī)定的數(shù)量進(jìn)行稱量,誤差要小。如果稱量不準(zhǔn)，爐況不易掌

48、握，甚至可能出廢品。因此，配料工作要細(xì)心，還要經(jīng)常檢查稱量工具的準(zhǔn)確度，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)調(diào)整或修理。2.要按規(guī)定的是順序進(jìn)行配料，以使?fàn)t料均勻混合。焦炭的堆比重約0.50.6硅石的堆比重約為1.51.6,鋼屑的堆比重為1.82.2。原料堆比重相差很大。為了爐料混合均勻，配料順序?yàn)榻固?、硅石，最后是鋼屑。采用這樣的配料方法，爐料由料管下降后，能較均勻混合。爐料混合均勻與否對(duì)冶煉有很大影響。為使?fàn)t料混合均勻，每次只準(zhǔn)量一批料，每個(gè)料斗存料為得超過二批料。為什么大料批不好？料批的大小是以批料中硅石數(shù)量為準(zhǔn)。目前冶煉硅鐵時(shí)，一般每批料中有200公斤硅石或300公斤硅石。前者叫小料批，后者叫大料批。從爐料

49、混合均勻角度來說，料批越小混合得越均勻，料批越大爐料越難混合均勻。因此，要盡量采用小料批，以使?fàn)t料混合均勻，但是，小批量為配料為配料操作帶來一定困難。以下是較大容量的硅谷鐵電爐，冶煉45硅鐵，料批大小不同時(shí)的單位電耗示例：    每批料中硅     石量，公斤        單位電耗，度/噸        300      &#

50、160;          4885        200                 4835料批大，電耗較高，料批小，則電耗較低，故采用小料批較好。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，冶煉45硅鐵，每批料是采用200公斤硅石（即小料批）為宜。冶煉75硅鐵時(shí)對(duì)于較大空量的礦熱爐，每批量中以300

51、公斤硅石較為合適。        四、硅鐵冶煉工藝19.冶煉硅鐵如何加料？硅鐵冶煉的基本反應(yīng)，是利用焦碳中的碳，將硅石中二氧化硅的硅還原出來的反應(yīng)。要使這一反應(yīng)順利進(jìn)行，必須有良好的爐況。正確的加料方法，是獲得良好爐況、達(dá)到高產(chǎn)量低消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因此，加料時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.每批料必須混合均勻后加入爐內(nèi)，不準(zhǔn)偏加料。大家知道，每批料的配比，是根據(jù)硅鐵冶煉的化學(xué)反應(yīng)原理和所用原料的成分，并結(jié)合實(shí)際情況計(jì)算出來的。所以，加入爐內(nèi)的每批料的組成，必須符合批料的配比。均勻地混合爐料是保證爐內(nèi)反應(yīng)正常進(jìn)行的重要操作條件。如果爐

52、料未經(jīng)均勻混合或任意選擇性的加入爐內(nèi)，這就是同常所說的“偏加料”，其結(jié)果是在爐內(nèi)局部區(qū)域造成硅石過?；蚪固歼^剩，這兩種情況都不利于爐內(nèi)反映順利進(jìn)行，而使?fàn)t況惡化?？梢姡瑺t料混合均勻是十分重要的。2.爐料要連續(xù)地一小批一小批地加入爐內(nèi)。這樣不但易于控制料面的高度，而且可以使加入爐料的組成及其分布比較均勻。3.必須適當(dāng)?shù)乜刂屏厦娴母叨取Ａ厦娓叨冗^高則電極上升，料面過低易塌料，兩者都不能充分的利用熱量，都會(huì)對(duì)爐況產(chǎn)生不利的影響。料面高度控制適當(dāng)，可使電極較深的插入爐料中，從而提高爐溫和擴(kuò)大坩堝，使?fàn)t料可得到充分的預(yù)熱，促使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)加快進(jìn)行。4.加料時(shí)要隨時(shí)觀察爐況，如料面透氣性河電極動(dòng)態(tài)等，必要時(shí)應(yīng)

53、采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。5. 應(yīng)使?fàn)t料與電極成垂直方向加入，但要防止?fàn)t料碰撞電極。這種加料方法，可使料面成為低料面寬錐體的形狀，不致引起電極波動(dòng)。小容量硅鐵熱爐，因其爐溫度較低，熔煉速度較慢，應(yīng)力求減小熱量損失。加料時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：1.勤加、薄蓋。2.隨時(shí)注意刺火并在處理火后應(yīng)及時(shí)加料。3.在保持適當(dāng)?shù)腻F體和料面的前提下，進(jìn)行燜燒，直到出鐵后將爐料搗下去，再重新加料燜燒?，F(xiàn)在，我國硅鐵生產(chǎn)的加料方式，大多采用加料機(jī)加料。加料時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.少加勤快為宜。不能一次加得過多，以便保持良好的料面透氣性。2.應(yīng)先從錐體底部往電極根部逐漸地加入爐料，如圖5所示。這樣可以保持爐料的組成，分布比較均

54、勻，不致使硅石塊滾到錐體底部邊緣。3.擺動(dòng)加料機(jī)流槽時(shí),其方向與電極成垂直或平行,兩種異向投料方式應(yīng)當(dāng)交替進(jìn)行使用.防止加料機(jī)槽碰撞電極。20.為什么不能偏加料?爐況正常時(shí)同于某種原因，為使電極較深的插入爐料或?yàn)榱朔€(wěn)定電極，要在電極周圍加入較多的硅石；有時(shí)爐況不正常，在電極周圍加入過多焦炭或過多硅石爐料，這就電偏加料。此種操作方法是錯(cuò)誤的，危害極大。1.加入過多的硅石爐料時(shí)，初期電極可能插得深，時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)造成電極周圍缺碳，坩堝縮小，電極容易上抬，料面透氣性不好并有刺火現(xiàn)象，甚至給不足負(fù)荷，爐總值惡化，尤其是當(dāng)出鐵口相電極其出現(xiàn)這種情況，其后果更為嚴(yán)重，出鐵操作不容易順利進(jìn)行。2.加入焦炭過多

55、時(shí)，電極易上升，同時(shí)其他的部位必有缺碳現(xiàn)象，料面會(huì)有燒結(jié)，透氣性不好，不得爐況正常進(jìn)行。3.料在爐內(nèi)分布不均勻，使化學(xué)反應(yīng)不能充分進(jìn)行，尤其偏加硅石過多，二氧化硅的還原速度大為減慢，鋼屑較多的被容化，使合金中的含硅量較多，甚至可能產(chǎn)生廢品。21.為什么料面要保持一定的高度?料面高度對(duì)充分利用熱量，加速爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，有很大影響。料面高度過高，如圖6所示，電極與爐料的接解面積增加，通過的電流增大為保持額定電流，需要提升電極，因此，使電極插入爐料中的深度變淺，高溫區(qū)上移，坩堝縮小，熱量損失增多，化學(xué)反應(yīng)速度減慢；爐底溫度低，排渣情況不好，甚至引起爐底上漲，使?fàn)t況惡化。料面的高度過高，爐料中的硅

56、石滾到錐體底部邊緣，其惡劣影響更為嚴(yán)重。如料面過低（如圖7所示），電極插入爐料較深。但由于料層薄，容易埸料，甚至產(chǎn)生露弧現(xiàn)象。料層薄，爐料不能充分預(yù)熱，熱量損失較大，不利于擴(kuò)大坩堝區(qū)。實(shí)踐表明，平頂形料面較為合適，如圖8所示，因料面具有合適的高度 ，錐體寬大并平緩，加入的爐料仍保持正確的組合，布料均勻，很少產(chǎn)生硅石入下滾的現(xiàn)象。所以，電極能比較深而穩(wěn)的插入爐料中，利于提高爐溫和擴(kuò)大坩堝，爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)得以充分進(jìn)行，料面透氣性好，爐料預(yù)熱較好，從而爐況正常。料面的高度與冶煉品種，原料條件和電爐容量大小有關(guān)。冶煉45硅鐵時(shí)，爐料中鐵屑數(shù)量較多，其導(dǎo)電性強(qiáng)，電極不易較深地插入爐料內(nèi)，料面應(yīng)較低，料面高

57、度以低于爐襯上部邊緣100500冶煉75硅鐵時(shí)，料面高度以低于爐襯上部邊緣100300毫米較為合適。小容量硅鐵礦熱爐的料面高度高深莫測(cè)取下限，較大容量硅鐵電爐的料面高度應(yīng)限上限。相同 容量的礦熱爐，所用的原料產(chǎn)地不同，其性質(zhì)有顯著差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整料面的高度。應(yīng)當(dāng)充分注意較大容量硅鐵礦熱爐大面的料面高度。通常所說“大面”，是指兩相電極間的寬敞區(qū)域的料面。當(dāng)大面的料面高度合適時(shí)，爐氣便從整個(gè)料面均勻逸出，爐料得到較充分的預(yù)熱，進(jìn)行擴(kuò)大坩堝。爐內(nèi)的熱氣流是由坩堝反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的。距電極較近的爐料，受熱氣流的預(yù)熱較多，距電極較遠(yuǎn)的爐料，受熱氣流的預(yù)熱較少。大面的爐料距電極較遠(yuǎn)，此處溫度低，爐料預(yù)熱程度差

58、。如果大面的料面過高，壓得過厚，透氣性越加變壞，大面不透氣，對(duì)于擴(kuò)大坩堝和加速爐內(nèi)反應(yīng)速度，以低于錐體200300毫米為宜。22為什么要求電極較深地插入爐料？電極較深的插放爐料，可以提高爐溫和擴(kuò)大坩堝，為冶煉反應(yīng)充分進(jìn)行，創(chuàng)造了必要的熱量條件。因此，使電極較深的插入爐料，是冶煉操作中的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)電極插入爐料較深時(shí)，熱量損失少，爐溫高，坩堝大，爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度快，于是出鐵量多，單位電耗低。反之，電極插入爐料較淺時(shí)，刺火和塌料現(xiàn)象均較多，熱量損失大，爐溫低，反應(yīng)不能充分進(jìn)行，因此，就不會(huì)有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電極的插入深度，主要與冶煉品種和爐容量大小有關(guān)。據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，冶煉75硅鐵，較大容量爐子的

59、電極插入深度一般為10001200毫米，較小容量的礦熱爐，一般為700-1000毫米。冶煉45硅鐵較大容量礦熱爐的電極插入深度，一般為800-1000毫米，較小容量爐子一般為500-800毫米較為合適。 23影響電極插入深度的因素有哪些？焦碳加入量焦碳的導(dǎo)電性比硅強(qiáng)。如果焦碳加入量過多，會(huì)影響電極深插。因此，在滿足硅石中的二氧化碳充分還原的條件下，焦碳加入不要過多，以利于電極插入。焦碳粒度焦碳的粒度小，表面積增大，增加接觸面，爐料的電阻大，則電極插入深；反之，焦碳的粒度大，表面積減少，爐料的電阻小，則電極的插入深度就變淺。 焦碳性質(zhì)  這里主要是指焦碳本身的電阻。如果焦碳的

60、電阻小，通過爐料的電流大，使電極上升，電極插入深度就淺。反之，焦碳的電阻大，例如使用煤氣焦等，因其電阻大，電極則可深插。 二次電壓  當(dāng)冶煉采用較高的二次電壓時(shí)，電弧較長(zhǎng)，電極在爐料內(nèi)插入較淺。反之，采用較低的二次電壓，電極插入爐料就比較深。 操作情況  如果操作不當(dāng)，諸如混料不均，偏加料，不及時(shí)搗爐。爐況發(fā)粘，料面過高或爐內(nèi)缺料等等，都會(huì)妨礙電極插入爐料的深度和穩(wěn)定程度。  出鐵時(shí)間  在爐況正常情況下，出鐵間隔時(shí)間延長(zhǎng)或鐵水出不干凈，爐內(nèi)積存鐵水勢(shì)必較多，電極要上升，電極插入爐料內(nèi)較淺。  爐內(nèi)積渣量  排渣不

61、好，爐內(nèi)積渣過多，爐底上漲，電極的插入深度變淺。  電極間的極心圓直徑  相同容量的礦熱爐，極心圓的直徑較大時(shí)，電極間距離較遠(yuǎn)，爐料的電阻增加，電極插入爐料內(nèi)較深，反之極心圓直徑較小時(shí)，電極插入深度變淺。 24.如何判斷電極出入深度？實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可通過以下五個(gè)方面，判斷電極出入深度：1.  電弧響聲電爐冶煉過程中，如果電弧的響聲很大，則說明電極插入爐料過淺/。一般來說電極插入深度超過800毫米，電弧響聲較小。2.  塌料和刺火情況正常配料情況下，如果塌料和“刺火”現(xiàn)象頻繁，說明電極插入爐料太淺。3.  坩堝區(qū)域大小正常配料比情況下，如果爐

62、料下降慢，說明電極插的淺，由于電極插的淺，高溫區(qū)則上移，熱量損失大，因此坩堝區(qū)域較小。4.  爐口溫度爐口料表面溫度高，操作條件較差，說明電極插入淺。5.  出鐵情況正常配料比情況下，出鐵口不易打開，鐵水流速慢，溫度較低，爐渣發(fā)粘流動(dòng)性不好，不易排出，說明電極往料內(nèi)插入較淺。綜上所述，電極插入爐料深度不夠，往往是由于焦炭加入量過多或電極工作斷過短，此時(shí)就要相應(yīng)的減少焦炭加入量或酌情下放電極。25.正常爐況應(yīng)是什么樣的？冶煉工基本任務(wù)之一，應(yīng)當(dāng)善于正確判斷爐況，即使地調(diào)整和處理爐況，使?fàn)t況經(jīng)常處于正常狀態(tài)。正常爐況的特征如下：1.  電極深而穩(wěn)地插入爐料中。此時(shí)坩堝

63、較大，料面的透氣性好，料層松軟，爐氣從爐口均勻地送出，火焰呈桔黃色，料面沒有發(fā)暗和燒結(jié)的區(qū)域，沒有大刺火和塌料現(xiàn)象。料面較低并比較平緩，椎體寬大。爐料下降較快，較大容量電爐的爐心料面稍呈下陷。2.  電流比較均衡和穩(wěn)定，并能給足負(fù)荷。3.  出鐵工作比較順利。出鐵口好開，路眼暢通，鐵水流速快，打開出鐵口后電流明顯地下降，鐵水溫度高，爐渣流動(dòng)性和排渣情況均良好。出鐵的后期，從出鐵口噴出的爐氣壓力不大，爐氣自然地溢出。出鐵完畢，出鐵口好堵。出鐵量正常，成份穩(wěn)定。26.為什么爐況有時(shí)發(fā)粘，怎樣處理？爐內(nèi)還原劑不足，料面透氣性不好的情況，叫爐況發(fā)粘，有的單位將爐況發(fā)粘叫爐況黑，亦即

64、料面光澤較暗。  爐況發(fā)粘的特征如下：1.  電極工作不穩(wěn)定，符合波動(dòng)較大，儀表不好操縱，電流表指針搖擺頻繁，有時(shí)還出現(xiàn)給不足負(fù)荷的現(xiàn)象。2.  料面的透氣性不好，一出的爐氣不均勻并且微弱無力。料層較硬。刺火現(xiàn)象嚴(yán)重，局部刺出的是呈灼白色強(qiáng)烈的火焰。大面的火焰很少。3.  搗爐時(shí)會(huì)掘出粘結(jié)的大塊料，甚至搗完?duì)t之后，大面仍不冒火。4.  電極工作端的根部沾結(jié)較難清除，即使清除了又易沾結(jié)。5.  出鐵工作不順利。出鐵口不易打開，鐵水流速慢，出鐵口不暢通，爐渣粘，不易排出，從出鐵口噴出爐氣的壓力大。鐵水溫度較低，出鐵量較少，硅鐵中含硅量偏低

65、。爐況發(fā)粘的原因如下：1.  配量比不適當(dāng)，還原劑不足，爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)沒能充分進(jìn)行，造成爐內(nèi)硅石過剩，經(jīng)溶化后便形成粘稠的爐渣。2.  有時(shí)為了增加電極插入爐料中的深度，加入過多地硬料（硅石較多的爐料），造成爐況發(fā)粘。3.  由于原料質(zhì)量較差，諸如焦炭粉末多或其水分含量增多；柜式的力度過碎或其抗爆性能差（即高溫下強(qiáng)度差），使?fàn)t內(nèi)卻炭火料面透氣性變壞，造成了爐況發(fā)粘4.  操作中沒有及時(shí)搗爐，料面透氣性不好，造成爐況發(fā)粘。爐況發(fā)粘的危害性如下：1.  爐況發(fā)粘，造成嚴(yán)重刺火，熱量損失大。爐內(nèi)的過剩硅石，經(jīng)溶化便形成爐渣，消耗熱量增多。因此，生產(chǎn)硅鐵的單位電耗增加。爐況發(fā)粘，還原劑不足，加之料面透氣性不好，坩堝小，爐溫低，使?fàn)t內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度減慢，爐料下沉緩慢，則出鐵量減少。2.  爐況發(fā)粘，說明坩堝附近有較多未被還原的二氧化硅，料層的透氣性不好倒是刺火嚴(yán)重，干過縮小，如果不及時(shí)處理，就會(huì)造成爐底上漲，電極深上升，路況進(jìn)一步惡化。爐況發(fā)粘時(shí)，首先要穩(wěn)定電極，然后處理爐況。否則，點(diǎn)擊上升后，路況將會(huì)