专利名称：高纯硅钙合金的原料及其生产设备和生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硅钙合金的冶炼方法，具体地说是一种高纯硅钙合金及其生产设 备和生产工艺。
背景技术：
传统硅钙合金的生产，系由电炉容量小于1800KVA以下的冶炼炉生产，产品含碳、 硫、铝等有害元素较高c含量一般都在0. 6% -0. 8%以上，S含量在0. 06%以上、Al含量 在1.5%以上，并有夹杂、夹渣等有害成分。传统的硅钙合金的生产设备，采用铜瓦式把持 器，高烟罩，炉体不旋转，没有机械式开堵眼设备，没有余热发电。该生产方式，生产能力及 规模低，存在能耗高、污染大、资源利用率低、炉渣及废气余热无法利用，属国家淘汰的落后 工艺。硅钙合金是炼钢生产中用做脱氧、脱硫原料的铁合金，钢包精炼时也要用其做为 脱氧和去除夹杂物处理。通常使用的硅钙合金，由于本身含碳、铝、硫、磷等杂质较高，致使 钢中杂质总量难于控制在50-100ppm以下，影响钢的纯净度，进而影响一些优质钢和特种 钢的加工性能和使用性能。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种节能环保、生产率高、含有害成分少的硅钙合金的原 料及其生产设备和生产工艺。实现上述目的的技术方案如下一、硅钙合金的原料及配比其原料由硅石、石灰石、碳质还原剂烟煤和低温兰炭组成，其间的配比按重量份 计，以硅石为100计，石灰石为60 70 ；碳质还原剂烟煤为50 55 ；碳质还原剂低温兰炭 为48 52 ；余量为铁。各原料的成份含量要求为硅石含硅98%以上，石灰石含钙53%以上，还原剂烟 煤含固定碳58-62%，灰分6-10%，挥发份观-32%，硫0. 04-0. 5%,还原剂低温兰炭含固定 碳 80-84 %，灰分 6-10 %，挥发份 4-6 %，硫 0. 04-0. 2 %。二、硅钙合金的生产设备采用的熔炼炉为容量25500KVA以上的矿热电炉，该熔炼炉旋转炉体，并设有把持 器、集烟罩、单相特种变压器。该把持器位于矿热炉炉体正上方，其作用是控制电极悬挂和 升降系统，同时使低压大电流母线的电流，转化为电极电流从而输入炉内，系进行电弧加热 熔炼的装置；集烟罩也在炉体上方，介于把持器和炉体之间的一种封闭、回收反应尾气的装 置，全水冷；单相特种变压器。熔炼的配套设施有联合开堵眼机、余热锅炉、凝汽式汽轮机、 余热发电机。所采用的单相特种变压器，其变压范围大，可根据需要调整低压侧电压，且变压器 阻抗值的合理选择可以防冲击负荷；
所采用的把持器为标准组合式、集烟罩为半封闭、旋转炉体的转速为10-17cm/h、 三台容量8500KVA以上的单相特种变压器。所采用的联合开堵眼机，改变传统的人工开炉眼和堵眼为机械式堵眼，降低工人
劳动强度。所采用的余热锅炉，为Q80-25-3. 82/450型，将烟气余热加热锅炉，产生一定压力 的蒸汽，进入汽轮机。所采用的凝汽式汽轮机，为N6-3. 43-2型，将蒸汽的热能转换为机械能的叶轮式 旋转原动机，带动发电机运转。所采用的余热发电机为QFW-6. 8-2型，用汽轮机转动，带动适当的导磁和导电材 料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。三、其生产工艺如下(1)将前述配比原料，混合后加入矿热炉内，进行冶炼；(2)冶炼采用连续式加料方式，电炉有功功率控制在17000-18000KW以上；每间隔 80-100分钟出炉一次；出炉的液体合金在铁水包镇静15-25分钟，使合金液体中的碳、硫等 杂质上浮、炉渣充分下沉；然后采用分层浇注，使中间的高纯合金单独浇注成型。(3)检验入库，精整包装出厂。本发明生产的硅钙合金，其原理及有益效果如下1、由于采用了大型高功率的矿热电炉，使冶炼炉内有更高的反应温度，提高了主 元素Si及Ca的收得率(分别高达75% /及70% )，使合金中的硅及钙的有效含量分别达 到了 60-65%、29-32% ；由于硅钙熔体中硅元素与碳硫等元素的含量反相关性，致使合金中 的碳硫含量极低铝0. 5-1. 0%、碳0. 2-0. 4%、硫0. 01-0. 03%、磷0. 01-0. 03% ；由于不用 含硫较高的回炉渣，减少原料带入的硫，合金产品中的杂质含量(硫、磷)等大幅度下降。2、由于该硅钙合金具有含杂质碳、硫、铝等低的优点，其用于炼钢生产中的脱氧 剂、脱硫剂，对生产优质钢、特种合金钢等高质量钢材起着至关重要的作用。3、大型矿热电炉具有较高的电效率和热效率，冶炼电耗由传统工艺的14000Kwh/t 左右降至lOOOOKwh/t以下；而配套的烟气余热发电回收的电能使综合能耗又下降25%以 上，有利于环境保护、节能减排。4、有益元素硅和钙的回收率大大提高，分别从传统的60^^45%提高到75%、 70%，提高了资源的利用率，节约了大量的矿产资源。5、大型电炉的规模化生产，提高了劳动生产率，减轻了工人的劳动强度，提高了收益率。6、该低碳低硫低铝的高纯硅钙合金，用于钢水的精炼，吨钢耗用量由传统的2公 斤降为1.5公斤。本发明之硅钙合金，含各元素重量百分比为硅60-65 %、钙29-32 %、铝 0. 5-1. 0%、碳 0. 2-0. 4%、硫 0. 01-0. 03% M 0. 01-0. 03%、铁余量。
具体实施例方式下面叙述两个实施例，对本发明做进一步说明。实施例1
1、配备一台变压器容量为25500KVA的三相变压器的矿热电炉及相应的余热发电 等配套设施；所说矿热电炉及配套设施为其把持器为标准组合式、集烟罩为半封闭、旋转 炉体的转速为10-17cm/h、三台容量8500KVA以上的单相特种变压器、联合开堵眼机以及 Q80-25-3. 82/450型余热锅炉、N6-3. 43-2型凝汽式汽轮机、QFff-6. 8-2型发电机等烟气余 热发电装置。2、将硅石、石灰石、烟煤、兰炭，按照下述重量份配比硅石为100，石灰石为60 ；碳 质还原剂烟煤为55 ；碳质还原剂低温兰炭为48 ；余量为铁。各原料的成份含量为硅石含硅98%，石灰石含钙55%，还原剂烟煤含固定碳 60 %，灰分8 %，挥发份30 %，硫0. 2 %，还原剂低温兰炭含固定碳82 %，灰分8 %，挥发份 5%，硫 0. 1%。按照配比混合后，通过连续加料设施，根据炉内需要(现场确定)及时加料补充， 保证炉内料面有一个合理的高度。3、电炉有功功率不低于16500KW，电极深度以保证电极头至炉底距离800-1200mm
为基准，稳定运行；4、根据铁水包的容积大小，在用电量为M000-27000kwh时，出铁一次，每次出铁 时间为15-20分钟，然后用联合开堵机堵住炉眼，准备下一次开眼；5、铁水在包内镇静15-25分钟，使较轻的杂质上浮，较重的炉渣沉淀，然后将包中 中间部分分层浇注至沙模中成型、冷却；6、经检验合金成分符合低碳低硫低铝的高纯硅钙合金要求后，精整包装出厂。实施例2 1、配备三台变压器容量为10000KVA的单相变压器的矿热电炉及相应余热发电等 的配套设施。所说矿热电炉及配套设施其把持器为标准组合式、集烟罩为半封闭、旋转 炉体的转速为10-17cm/h、三台容量8500KVA以上的单相特种变压器、联合开堵眼机以及 Q80-25-3. 82/450型余热锅炉、N6-3. 43-2型凝汽式汽轮机、QFff-6. 8-2型发电机等烟气余 热发电装置。2、将硅石、石灰石、烟煤、兰，按照下述重量份配比硅石为100，石灰石为70 ；碳质 还原剂烟煤为50 ；碳质还原剂低温兰炭为52 ；余量为铁。各原料的成份含量要求为硅石含硅99 %，石灰石含钙60 %，还原剂烟煤含固定 碳62 %，灰分6 %，挥发份32 %，硫0. 04 %，还原剂低温兰炭含固定碳84 %，灰分6 %，挥发 份 6%，硫 0. 04%。按照配比混合后，通过连续加料设施，根据炉内需要(现场确定)及时加料补充， 保证炉内料面有一个合理的高度；3、电炉有功功率不低于17000KW，电极深度以保证电极头至炉底距离900-1300mm
为基准，稳定运行；4、根据铁水包的容积大小，在用电量为M000-27000kwh时，出铁一次，每次出铁 时间为15-20分钟，然后用联合开堵机堵住炉眼，准备下一次开眼；5、铁水在包内镇静15-25分钟，使较轻的杂质上浮，较重的炉渣沉淀，然后将包中 中间部分分层浇注至沙模中成型、冷却；6、经检验合金成分符合低碳低硫低铝的高纯硅钙合金要求后，精整包装出厂。
权利要求
1.高纯硅钙合金的原料及其生产设备和生产工艺，其特征在于其原料由硅石、石灰 石、碳质还原剂烟煤和低温兰炭组成，其间按重量份配比为，以硅石为100计，石灰石为 60 70 ；碳质还原剂烟煤为50 55 ；碳质还原剂低温兰炭为48 52 ；余量为铁。各原料的成份含量要求为硅石含硅98%以上，石灰石含钙53%以上，还原剂烟煤含 固定碳58-62%，灰分6-10%，挥发份观-32%，硫0. 04-0. 5%，还原剂低温兰炭含固定碳 80-84%，灰分 6-10%，挥发份 4-6%，硫 0. 04-0. 2%0
2.高纯硅钙合金的生产设备，其特征在于采用的熔炼炉为容量25500KVA以上的矿热电炉，熔炼炉设有把持器、集烟罩、旋转炉 体、单相特种变压器；熔炼的配套设施有联合开堵眼机、余热锅炉、凝汽式汽轮机、余热发电 机。
3.根据权利要求2所述高纯硅钙合金的生产设备，其特征在于所说的把持器为标准 组合式，集烟罩为半封闭式，旋转炉体的转速为10-17cm/h，三台容量8500KVA以上的单相 特种变压器。
4.根据权利要求2所述高纯硅钙合金的生产设备，其特征在于所说的余热锅炉为 Q80-25-3. 82/450型，凝汽式汽轮机为N6-3. 43-2型，发电机为QFW-6. 8-2型。
5.高纯硅钙合金的生产工艺，其特征在于(1)将前述配比原料，混合后加入矿热炉内冶炼；(2)冶炼采用连续式加料方式，电炉有功功率控制在17000-18000KW以上；每间隔 80-100分钟出炉一次；出炉的液体合金在铁水包镇静15-25分钟；然后采用分层浇注。
全文摘要
本发明公开了一种高纯硅钙合金的原料及其生产设备和生产工艺。其原料由硅石、石灰石、碳质还原剂烟煤和低温兰炭组成，其间按重量份的配比为，以硅石为100计，石灰石为60～70；碳质还原剂烟煤为50～55；碳质还原剂低温兰炭为48～52；余量为铁。采用容量为25500KVA以上的矿热电炉及其配套设施熔炼；电炉有功功率控制在17000-18000KW以上，每间隔80-100分钟出炉一次，出炉的液体合金在铁水包镇静15-25分钟，然后采用分层浇注。本发明的矿热电炉，设有把持器、集烟罩、旋转炉体单相特种变压器。本发明使合金中的硅及钙的有效含量分别达到了60-65％、29-32％；合金中的杂质含量大幅度下降；配套的烟气余热发电回收的电能使综合能耗下降25％以上，有利于环境保护、节能减排。
文档编号C22B4/06GK102121069SQ201010614330
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者李兴波, 魏新华 申请人:陕西盛华冶化有限公司