中低碳锰铁技术操作规程 1 成品规格 1.1 牌号及化学成分 中低碳锰铁按锰及杂质含量不同,分低碳锰铁、中碳锰铁六个牌 号。其化学成分应符合表 l 规定。 表1 类 别 中低碳锰铁(GB/T3795-2006) 化学成分(质量分数) (%) Si Ⅰ 1.0 1.0 1.0 1.5 1.5 1.5 Ⅱ 不大于 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.5 Ⅰ 0.10 0.15 0.20 0.20 0.20 0.20 P Ⅱ 0.30 0.30 0.30 0.35 0.35 0.40 牌号 Mn 85.0~92.0 80.0~87.0 80.0~87.0 78.0~85.0 78.0~85.0 75.0~82.0 C S 低碳 锰铁 中碳 锰铁 FeMn88C0.2 FeMn84C0.4 FeMn84C0.7 FeMn82C1.0 FeMn82C1.5 FeMn78C2.0 0.2 0.4 0.7 1.0 1.5 2.0 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 高纯锰铁分为两个牌号,其化学成分应符合表 2 规定。 需方如对化学成分有特殊要求,可由供需双方另行商定。 表2 Mn Ⅰ 83.0 83.0 Ⅱ 85.0 85.0 不小于 GCMn01 GCMn02 0.1 0.2 1.0 1.0 高纯锰铁 Si Ⅰ Ⅱ 不大于 1.5 1.5 0.10 0.10 0.15 0.15 0.02 0.02 Ⅰ P Ⅱ 化学成分(质量分数) (%) 牌号 C S 1.2 物理状态 表3 等 级 1 2 3 4 中低碳锰铁成品粒度范围 偏 差(质量分数),% 筛 上 物 筛 下 物 不 大 于 10 5 5 5 5 5 30 粒度范围 (mm) 20~250 50~150 10~50 -40 目~+160 目 1.2.1 中低碳锰铁一般以块状交货,也可以粒状交货,其供货粒度应 符合表 3 的规定。 1.2.2 需方如对粒度有特殊要求,可与供方协商。 2 原料技术条件 2.1 锰矿 2.1.1 对锰矿石的要求 根据所生产的中低碳锰铁牌号不同, 入炉锰矿石也相应地分为七 种牌号,其主要质量指 标应符合表 4 规定。 表 4 入炉锰矿技术要求 类别 1 2 3 牌号 GCMn FeMn88C0.2 FeMn84C0.4 锰矿石的质量指标(%) Mn≥ Mn/Fe≥ P/Mn≤ 48 18 0.0005 48 18 0.0005 48 10 0.001 4 5 6 7 FeMn84C0.7 FeMn82Cl.0 FeMn82C1.5 FeMn78C2,0 45 45 45 45 10 9 9 8 0.002 0.002 0.002 0.002 2.1.2 锰矿的粒度 5~80 mm,水分小于 3%。 2.1.3 锰矿中不得混有硅石和碳质杂物。 2.2 锰硅合金 2.2.1 化学成分 生产不同牌号的中锰所用锰硅合金的化学成分如表 5 所示。 表 5 锰硅合金化学成分 化学成份(%) 牌号 Mn 60 60 60 60 60 65 65 65 Si 30 27 25 24 22 19 17 14 C P Ⅰ 0.05 0.10 0.10 0.10 0.13 0.13 0.13 0.30 Ⅱ 0.10 0.20 0.20 0.23 0.23 0.23 0.23 0.30 不大于 MnSiZ1 MnSiZ2 MnSiZ3 MnSiZ4 MnSiZ5 MnSiZ6 MnSiZ7 MnSiZ8 0.05 0.15 0.3 0.4 0.7 0.85 1.4 2.0 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 C≤0.1 C≤0.2 C≤0.4 C≤0.5 C≤0.7 C≤1.0 C≤1.5 C≤2.0 S 使用范围 2.2.2 物理状态 正常情况下锰硅合金呈液态兑入中锰炉内, 要求液态锰硅合金表 面无渣。 2.3 石灰 2.3.1 化学成分:石灰 Ca0≥85cYo,Si0。≤2.OcYo、P≤0.005%; 粒度 10~60 mm;要求石灰粒度均匀,其中小于 10 mm 的粉末不大于 5%,生、过烧不超过总量的 5%。 2.3.2 物理状态:粒度在 10~50 mm,生烧不超过 5%,不得带有碳质 夹杂物、煤渣。 3 配料 3.1 原料配比由电炉技术员计算,经分厂技术组审核,生产厂长同 意后,共同确定实施。当炉料化学成分、水分、炉渣碱度、炉况等有 较大变化时,当班冶炼班长对料比可做适当调整。 3.2 要求原料称量准确,料批中配料误差不超过±2 kg。 3.3 班长要经常检查原料变化情况,如有变化及时处理。 3.4 配料工应经常观察原料变化情况,发现问题应及时向班长汇报。 3.5 配料应按石灰、 锰矿顺序进行, 配料平台应有破碎好的锰硅合金, 留作备用。 3.6 原料配比及消耗数量要如实填写在冶炼卡片上。 4 设备维护 4.1 电炉设备参数(见表 6) 表 6 3.5MVA 电炉设备参数 炉壳直径 mm 炉壳高度 mm 炉膛直径 mm 炉膛深度 mm 电极直径 mm 极心圆直径 mm 极心圆功率密度 kW/m2 常用电压级 V 电极电流 A 妒衬材质 电极材质 下料管数 电极行程 mm 600 400 490 500 450 1 250 2 700 178 11 352A 镁质 自焙 3~4 个 1 600 6 3 3 1 4.2 电炉变压器参数(见表 7) 额定 容量 (kVA) 实际 功率 ( kW) 高压则 (V) (A) 电压 级 低压侧 (V) (A) 电极电流 密度 (A/cm2) 电流 电压 比 注:常用电压级为 l 级。 4.3 供电制度 中低碳锰铁采用间歇式生产,在加料后熔化期给满负荷,精炼期电 流减弱,其电力负荷 曲线 交接班制度 交接班实行对接制,介绍当班设备情况,发现问题及时找有 关人员处理。 4.5 巡检制度 经常巡视出铁口、 出铁流槽、 炉眼及炉壳周围, 以防跑眼、 漏炉、 漏包,烧坏包车、罐 车及其它设备。 4.6 热兑流槽的维护 维护好热兑流槽,每班剃流槽两遍,在热兑前,一定要检查热兑小车 各部件是否完好,以防损坏设备。 4.7 4.5 m 平台工作人员职责 4.7.1 要有专人监视炉内化料情况及电极、水套、固定套等设备是否 有打弧接地现象,发现问题要及时停电处理,以防损坏设备。 4.7.2 每次出完炉后,要坚持做到修补热兑流槽并及时剔补炉墙。 4.7.3 维护好电极、铜瓦,要经常检查电炉冷却水水温变化并及时调 整。 4.7.4 在启动炉体旋转机枸时,操作人员必须与 4.5 米工作人员联系 好。 4.7.5 13 m 配料小车不得超载。 4.7.6 冶炼班长或副班长负责监视炉上设备是否有往炉内漏水现象, 发现漏水及时通知机械人员处理。如果漏水严重,炉内有积水,要及 时停电,严禁活动电极,以防发生爆炸事故,待漏水问题处理完毕, 炉内积水完全蒸发后,方可正常操作。 4.8 铁水包必须用中锰渣挂衬后方可使用,发现铁水包损坏必须立即 找有关人员处理,严禁使用不合格铁水包,防止发生漏包事故。 5 熔炼操作 5.1 为防止弧光、炉渣侵蚀炉底,延长炉衬使用寿命,应采取留铁 法操作,出炉后炉底应留有 100 mm 厚的铁水层。 5.2 出炉完毕应立即用镁砂包堵眼,深度应达到炉墙内壁,并认真 观察炉衬侵蚀情况,侵蚀严重的地方要用 J 曰镁砖补炉。 5.3 加料方法 5.3.1 旋转炉体 5.3.1.1 出炉结束后,转动炉体,将约 1/3 炉料加入炉内,加料结束 停止旋转炉体。 5.3.1.2 加料速度应和炉体旋转速度相适应,防止局部堆积过高或缺 料,炉料纵截面应呈双峰型。 5.3.1.3 炉料预热熔化时间约为 20 分钟左右,然后将液态锰硅合金 兑入熔池。 5.3.1.4 热兑结束后,送电并加入剩余炉料。 5.3.1.5 热兑必须停电操作,同时要控制好流速,防止喷溅和铁流直 接冲击电极。 5.3.2 固定炉体 5.3.2.1 出炉结束后,送电并加入约 1/3 炉料进行预热熔炼,时间 约为 20 分钟左右。 5.3.2.2 预热结束后,兑入液态锰硅合金,然后送电,并加入剩余炉 料。 5.3.2.3 热兑必须停电操作,同时要控制好流速,防止喷溅和铁流直 接冲击电极。 5.4 当炉料大部分熔化后,应剔去炉墙周围的挂渣,并把未熔化的炉 料推向高温区,加快脱硅速度。 5.5 精炼末期及时取样判断合金含硅,认定成分合格立即抬超电极, 出铁口对准钢包,开眼出炉。 5.6 炉渣碱度 CaO/Si02 控制在 1.1-1.3 范围内。 5.6.1 碱度过高 电极弧光在渣面裸露较长,响声大,化料速度慢,炉墙挂渣多,炉口 棕色烟气浓,渣子粘稠,凝固快,渣铁难分,炉眼不好堵,易跑眼。 5.6.2 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,渣中跑锰高。 5.7 取样判硅方法 5.7.1 硅低(Si0.8%) 液体试样粘稠,流动性不好,上花快且密,表面皱纹多,断口暗,晶 粒细,易打碎。 5.7.2 硅高(Si2.0%) 液体试样流动性好,试样表面光滑,冷凝后表面黑皮全部脱落。断口 有光泽,不易打碎。 5.7.3 正常硅量 f0.8%~1.5%) 液体试样较粘稠,流动性不好,上花快且密,表面邹纹较多,断口较 暗,晶粒细,较易打碎。 5.8 电极压放 5.8.1 每班根据使用电极消耗情况压放电极。 5.8.2 压放电极应利用精炼期, 每次压放电极长度为不得超过 300 mm。 5.8.3 电极压放前,必须用铁棍敲打铜瓦内及铜瓦上方部位的电极 壳,确认是否悬糊,发现悬糊应及时处理,敲打电极时,必须停电操 作。 5.8.4 一切正常后送电。 5.8.5 压放电极后,送电必须缓慢升负荷,防止电流过大发生电极事 故。 6 热兑锰硅合金工艺 6.1 热兑设备 6.1.1 装备有电子称的天车一台。 6.1.2 龙门吊钩一付。 6.1.3 热兑溜槽一架。 6.2 热兑操作工艺 6.2.1 自用锰硅合金出炉后,扒净炉渣吊运至精炼电炉。 6.2.2 使用装备有电子称的天车将液态锰硅合金沿热兑溜槽缓慢注入 电炉。 6.2.3 热兑时,电炉必须停电操作,同时,严格控制热兑速度,防止 铁水喷溅烧坏设备或伤人,避免铁流直接冲击电极。热兑中期可允许 取液态锰硅样。 6.2.4 铁水全部注入炉内后,检斤锰硅合金热兑重量。 6.3 精心使用、维护热兑设备,发现问题及时处理 7 7.1 出铁浇注 出铁前必须仔细检查包衬、渣罐及小车等所用工具和设备是否 完好。 7.2 出铁口在正常情况下用堵耙和铁棍打开,必要时可用电烧穿器 或氧气烧眼。 7.3 出铁完毕立即用镁砂包堵眼,堵深、堵实。 7.4 铁包里的渣铁由天车注入铁罐内,盖渣浇注,铁罐冷却至次日由 本班精整入库,残渣装入铁罐,倒入富渣车皮内。 7.5 铁水包每班第三炉定期挂衬,轮换使用,发现破损及时修补。 7.6 混渣合金及精整屑圆炉重熔。 8 8.1 出铁口维护 堵眼时,先用镁砂截流,再根据炉衬侵蚀情况,用旧镁砖、镁 砂、石灰补炉,炉前用镁砂包将炉眼堵深、堵实。 8.2 在没有得到有关领导允许的情况下,禁止用压料、电烧眼等方式 降炉眼。 8.3 出铁口轮换使用, 每班轮换一次, 特殊情况下由技术员做出决定。 8.4 不用的炉眼要封死,封眼时使用镁质捣打料封堵,用堵耙捣实, 以防跑眼。 8.5 当流槽被侵蚀时,出炉完毕后用镁质捣打料热修流槽,如侵蚀严 重应拆掉重砌。 9 停炉与拆炉 9.1 停炉前认真检查设备并做好停炉准备工作。 9.2 停炉前的最后一炉应低碱度操作,剔净炉墙周围残料,将炉内尽 量放空。 9.3 拆炉 9.3.1 停炉后需换衬时,应在停电后立即向炉内浇适量水冷却炉体。 9.3.2 拆炉应按顺序自上往下拆,拆到炉底完整为止,拆完最后一层 镁砖,应立即砌上一层新砖。 9.3.3 拆炉期间应对机电设备进行维修。 10 炉衬砌筑与开炉 中低碳锰铁捣打料砌筑规程。 10.1 耐火材料性能见表 8。 10.1.1 常用耐火材料的理化指标及主要性能 名 称 粘 土 砖 镁 砖 碳 砖 名 称 表示方法 砖号 T-3 M-1 T kD 执行标准 GB/T2992-1998 GB/T2275-2001 YB/T2805-1997 理化指标及性能 外形尺寸(mm) a b c 230 230 1200 114 115 400 65 65 400 耐 急 冷 急 热 性 合 格 坏 MgO CaO (%) (%) 重绕线MPa 抗渣性 常温 2h(%) 耐火 荷 显气 灰分 耐压 度 重软化 孔率 (%) 强度 1400 (℃) 开始温 (%) 1650℃ 酸 碱 (MPa) ℃ 度(℃) ≥ 1730 ≥1350 ≤24 ≥ 24.5 ≥ 58.8 ≥30 +0.1 , -0.5 ≤0.5 合 格 坏 坏 好 粘 土 砖 镁 ≥91 砖 碳 砖 ≤3 ≤8 2000 ≥1550 ≤18 ≤25 10.1.2 镁质捣打炉料理化指标要求(见表 9) 表9 镁质捣打炉料理化指标要求 SiO2 Fe2O3 CaO Al2O3 MgO 化学成分 (%) 1.5 1.5 4~6 6~8 6~8 7~9 0~5 0.5 0.5 ≥85 ≥83 铬系 锰系 粒度(mm) 体积密度 (g/cm3) 及强度变 化 矿物组成 松装密度 (g/cm3) 2.3 烧后密度 (1600Co/3 h) 2.8 主晶相 M(方镁石) 重烧线 烧后抗压强度 (MPa)1600 Co/3 h 35 次晶相 以 C2F 为主,C2S. C4AF 等次之, 不应有游离 F、C 10.2 砌炉材料用量见表 10。 表 10 3 500 kVA 电炉砌炉材料用量表 t 捣打料 标准型镁砖(M-l) 粘土粒 卤水 石棉板 镁砂粉 镁砂 粘土砖 异型镁砖 10.3 工具准备和砌筑要求 10.3.1 平板振动器一台,其它工具如下: a.砌砖工具:大铲、刨锛、木锤、泥槽、泥桶、扫帚、水平尺、木 杆、小线。 b.安全灯、探照灯。 10.3.2 捣打炉料应保持干燥,如砌筑结束后,暂不送电运行,应做 好防水防潮工作。 10.3.3 每层捣打炉料用平板振动器均匀振捣捣实,每层捣打结束后, 表面进行麻面处理(用锯齿刮成麻面) ,以使两层之间结合紧密。 10.4 砌筑程序 10.4.1 炉底砌筑 ①首先铺 10 mm 石棉板,上面平铺 100 mm 厚粘土粒做弹性层,在弹 性层上平砌 2 层(65×2mm),侧砌 3 层(115×3 咖)粘土砖。 ②粘土砖上侧砌 5 层普通镁砖(115×5 mm)。 10.4.2 捣打料砌筑:采用干打法。 打结炉底和出铁口:每次平铺 150~200 mm 左右,用振打器打实 后,把表面处理成麻面,继续平铺 150~200 mm,打实,到打结至 950 mm 时,开始炉墙盘圆,用异型镁砖按炉膛直径盘出 115mm 宽的圆, 炉壳与砖之间用捣打料铺平、振实,炉墙第一层砌完后,其它部分 按梯形收缩至炉口为止(图 2) 。 10.4.3 电炉停炉换衬有条件时,炉内不浇水或少浇水,以保证捣打 料的完整性,炉内渣、铁清除干净,再进行新炉衬的砌筑。 表 11 电烘炉进度表 送电 时间 停电 时间 经过 (h) 间歇 一次 (min) 电流 (A) 二次 电流 (A) 计划耗 时间电 操作 电 耗 工 (KWh) (KWh) 合计 10.5 烘炉制度 所有捣打料炉衬电烘炉时,要求电烘炉时间略长于镁砖衬,间歇时间 适当延长。电烘炉方案: 10.5.1 送电前通知机电值班人员到炉上检查机电设备,冶炼班长检 查电炉水冷设备回水情况、悬挂、卷扬等设备,确认设备无误后,方 可由冶炼班长指挥送电。 10.5.2 清扫炉内杂物,平铺 2 吨石灰,再铺回炉铁两小斗,铺平后 在上面加铺 2 吨锰硅合金铺平、沟通三相电极。 10.5.3 料仓中预先准备锰矿 10 吨,石灰 3 吨、4 吨锰硅,锰硅引弧 送电后,然后加小面料压弧,并逐步加入烘炉料。 10.5.4 操纵工严格按送电表给负荷,准确记录送、停电时间及实际 耗电量。 10.5.5 耗电完成 95%时取样,合金成分合格后开眼放渣。 10.5.6 烘炉期间,冶炼操作人员及时巡视设备运行情况和烘炉情况, 发现问题及时找有关人员处理。 10.5.7 电烘炉时间一定要有专人看护。 10.5.8 烘炉电不准超过预耗电(见表 11) 。 11 生产过程中的化验分析制度 11.1 锰矿 11.1.1 锰矿每月做两次全分析, 分析内容包括 Mn、 Si02、 Al203、 Ca0、 Mg0、Fe0、P、S 等。 11.1.2 倒运时每批取样分析 Mn、Fe0、P、和 H20。 11.1.3 进口锰矿倒运时每批分析 H20,其它成分以大样为准。 11.2 白灰 11.2.1 按白灰产地每月做两次全分析, 分析 Ca0、 Si02、 Al203、 Mg0、 Fe0、P、S 等。 11.2.2 每月随机抽查 Ca0 和 P 4~6 次。 11.3 锰硅合金 兑入中锰炉的自用锰硅合金,每炉取一个样,化验分析 Mn、Si、 C、P 等元素。 11.4 中低碳锰铁 每炉合金取样一个,化验分析 Mn、Si、c、P、s 等元素;每月取 两个全分析样,分析 Mn、Si、C、P、S、Fe。 11.5 炉渣 中锰渣每天取一个渣样做全分析, 允析 Mn、 Si02、 Ca0、 Mg0、 Al203、 Fe0、P、S 等。 附录 A A.1 配料计算 合金、原料 A.1.1 合金拟定成分(见表 12) 表 12 合金化学成分(%) 名称 中低碳锰铁 锰硅合金 Mn 80 68 si 1.5 18 c 1,5 1.3 P 0,20 0.13 Fe 16.8 12 A.1.2 锰矿成分(见表 13) 表 13 锰矿化学成分(%) 成分 含量 Mn 48.50 Si02 5.32 CaO 2.54 Mg0 0.66 Fe0 3.29 Al203 3.50 P 0.056 Mn/Fe 19.48 A.1.3 石灰成分(见表 14) 表 14 石灰成分(%) CaO Si02 Mg0 P 85 A.2 配料计算 2.5 0.8 0.02 A.2.1 计算依据 A.2.1.1 锰矿中各元素的分配(见表 15) 表 15 锰矿元素分配 元素 Mn Fe P A.2.1.2 入合金 30 90 70 锰硅合金各元素分配 入渣 50 10 5 25 挥发 20 Mn 入合金 100%,Si 入合金 8%,Si 反应利用率 70%。 A.2.2 以 100 kg 锰矿为基础进行计算,炉渣碱度 1.2。 A.2.2.1 锰硅合金用量计算(见表 16) 表 1 6 锰硅合金用量(Kg) 氧化物 Mn304 Mn0 Fe203 Fe0 合计 反应式 2Mn304+Si=6MnO+Si02 2MnO+Si=2Mn+Si02 2Fe203+Si=4FeO+Si02 2FeO+Si=2Fe+SiO2 还原需硅量 lOO×0.485×28/330=4.12 lOO×0.485×(0.3+0.2) ×2.8/110=6.17 lOO×56/72×28×0.0329/224=0.32 100×56/72×0.9×28×0.0329/112=0.58 11.19 故需锰硅合金量:11.19÷(70%×0.18)=88.81 kg A.2.2.2 石灰用量计算(见表 17) 表 17 石灰用量(kg) 锰矿带入量 100 × 5.32%=5.32 锰硅氧化生成 Si02 量 88.81 × 0.18 × 0.92 × 60÷ 28=31.51 合计 36.83 表 18 合金重量及成分 成分 Mn P C Si Fe 合计 来源 锰矿 锰硅合金 锰矿 锰硅合金 锰矿 锰硅合金 锰矿 锰硅合金 锰矿 锰硅合金 重量 Kg lOO×0.485×0.3=14.55 88.81×0.68=60.39 0.056×0.7=0.0392 88.81×0.0013=0.1155 0 88.81×0.013=1.15 0 88.81×0.08×0.18=1.28 3.29×56÷ 72×0.9=2.303 88.81×0.12=10.66 合计 74.94 0.1547 1.15 1.28 12.96 90.48 含量(%) 82.82 0.17 1.27 1.41 14.32 99.99 锰矿带入 Ca0 量: 100×2.54%=2.54 kg 需加 Ca0 量: 1.2×36.83-2.54=41.66 kg 故需石灰总量: 41.66÷(0.85-1.2×0.025)=50.8 kg 炉料配比: 锰矿 100 kg 锰硅合金 88.81 kg 石灰 50.80 kg A.3 合金重量及合金成分见(表 18) A.4 炉渣重量及成分(见表 19) 表 19 炉渣重量及成分 成分 Mn0 Si02 Ca0 Mg0 Al203 Fe0 P205 合计 来自锰矿(kg) 100×0.485×0.5×71÷55=31.3 100×0.0532=5.32 100×0.0254=2.54 100×0.0066=0.66 100×0.035=3.5 100×3.29%×0.1=0.329 100×0.00056 ×0.05 ×142÷ 62=0.0064 43.65 50.80× 0.85 31.51 50.80× 0.025 来自锰 硅合金 (kg) 来自石 灰(kg) 共计( kg) 含量(%) 31.3 38.1 45.72 0.66 3.5 0.329 0.0064 31.51 44.45 119.615 26.2 31.8 38.2 0.55 2.93 0.28 0.005 99.9