１前言硅铬合金约９０ %用于生产精炼铬铁 ,其余在冶炼不锈钢时用作脱氧剂。由于冶炼不锈钢的工艺局限性 ,对外界所带入的合金含碳量有严格的要求 ,因此对精炼铬铁合金的含碳量也有严格的限制。所以 ,硅铬合金含碳量成为制约精炼铬铁产品质量进而制约不锈钢产品质量的关键环节。因此 ,对硅铬合金脱碳工艺规范的探讨以及加强脱碳工艺规范的管理有非常重要的意义。硅铬合金一般在矿热炉内采用无渣法生产 ,所用的原料有碳铬、焦炭、硅石和钢屑等四种 ,其冶炼过程实质上就是用焦炭还原硅石 ,并由还原出来的Ｓｉ破坏铬的碳化物（Ｃｒ７Ｃ３、Ｃｒ２３Ｃ７） ,形成铬的硅化物 ,脱除其中的碳。按目前冶炼工艺 ,脱碳分两步进行 ,即炉内脱碳和炉外脱碳。本文根据其机理 ,从理论和实践两方面来简述影响硅铬合金产品质量的主要因素 ,并由此提出合理的脱碳工艺规范。２炉内脱碳原理及影响因素２．１炉内脱碳原理炉内脱碳是由还原出来的硅与铬的碳化物发生反应 ,形成硅化物的过程 ,具体如下 :当合金中［Ｓｉ］较低时 :Ｃｒ７Ｃ３+７Ｓｉ＝７ＳｉＣｒ+３Ｃ（１）当合金中［Ｓｉ］较高时 :Ｃｒ７Ｃ３+１０Ｓｉ＝７ＳｉＣｒ +３ＳｉＣ（２）碳化物的破坏过程 ,即硅化物的生成过程 ,其贯穿于整个冶炼和摇包脱碳过程中 ,彻底破坏碳化物是选择工艺因素的出发点和依据。２ ２影响因素炉内脱碳是否彻底 ,取决于冶炼操作。一般来讲 ,它在冶炼操作上有两个要求 :新产生的ＳｉＣ在其出现不久就必须被破坏 ,避免形成稳定的大块ＳｉＣ沉积在炉底 ;产生的ＳｉＯ在料层内高度分解 ,减少ＳｉＯ的挥发损失。根据上述要求 ,并结合实际情况 ,将各种影响因素归纳到三个方面 ,即Ｓｉ实际利用率、合金含Ｓｉ量以及电炉有功功率。其具体含义如下 :Ｓｉ实际利用率———对冶炼操作的各种影响因素加以定量比 ;合金含Ｓｉ量———对料批配比的影响 ,特别是配碳量的影响加以定量比 ;电炉有功功率———对送电制度以及电气参数的影响加以定量比。３硅铬合金质量与Ｓｉ利用率、合金含Ｓｉ量及电炉有功功率之间的关系我厂生产硅铬合金的炉子容量为６ＭＶＡ ,产品质量用厂内控标准“厂内一级品率”来考核 ,厂内一级品率可表达为 :３ １硅铬合金质量与Ｓｉ利用率的关系从图１中可见 ,厂内一级品率与Ｓｉ实际利用率呈现正相关性 ,即Ｓｉ利用率越高 ,一级品率也越高。因此 ,要想提高一级品率 ,就必须设法提高Ｓｉ实际利用率。从图２可知 ,当实际配碳量越接近理论配碳量（Ｃ 实／Ｃ 理→１）时 ,Ｓｉ利用率就越高 ,因此缺碳和多碳都会引起Ｓｉ利用率的下降。图１厂内一级品率与Ｓｉ实际利用率的关系图２Ｓｉ实际利用率与Ｃ 实／Ｃ 理 的关系３ ２硅铬合金质量与合金含硅量的关系从图３可看出 ,厂内一级品率与合金含Ｓｉ量呈正相关 ,即合金含Ｓｉ量越高 ,一级品率也越高。同时从图３中也反应出 ,合金含Ｓｉ量高到一定程度后反而会引起一级品率下降。这是由于炉内金属料减少 ,对料层中ＳｉＣ破坏作用减弱 ,同时料层中ＳｉＣ又在增多 ,结果导致了合金增碳。从另一面说 ,合金含Ｓｉ高 ,也会引起产量下降 ,在这一点上 ,产量和质量是相矛盾的。因此 ,要想兼顾产量和质量 ,就必须控制适宜的合金含Ｓｉ量 ,一般情况下 ,合金含Ｓｉ量控制在４３ %～４４ % ,产量和质量都比较理想。图３厂内一级品率与合金含Ｓｉ量的关系３ ３硅铬合金质量与电炉有功功率的关系从图４中反映出 ,厂内一级品率与有功功率呈现正相关性 ,即有功功率越高 ,一级品率也越高。在有功功率低于４８００ｋＷ时 ,一级品率随有功功率的变化曲率很大 ,这说明有功功率低时 ,熔池功率也低 ,熔池浅 ,不利于炉内脱碳 ,造成产品质量低。提高操作电阻 ,从而提高熔池功率 ,或设法降低阻抗 ,减少功率损失 ,都能提高有功功率。因此 ,选择比电阻较大的碳质还原剂、合理的电气参数、合适的短网形状及布置 ,是提高电炉有功功率 ,进而提高产品质量的有效途径。图４厂内一级品率与电炉有功功率的关系综合上述 ,选择合理的电气制度 ,确保电炉有功功率在４８００ｋＷ以上 ,采用合格的原料 ,精确的配碳量（Ｃ实／Ｃ理在０ ９６～１ ０４以内） ,并积极处理好炉况 ,使Ｓｉ实际利用率在９０ %以上 ,控制适宜的合金含Ｓｉ量（４３ ０ %～４４ ０ %）等 ,是提高产品质量的关键。４影响炉外脱碳———摇包降碳的因素分析硅铬合金出炉后 ,合金温度很高 ,过热度大的液态硅铬合金能溶解大量的ＳｉＣ。由于碳化物与合金存在密度差 ,因此在硅铬中溶解度较小的碳化物夹杂能够上浮 ,从而与合金分离 ,达到脱碳目的 ,这是镇静脱碳的原理。但是 ,合金中碳化物自然上浮速度很慢 ,在没有充分上浮之前 ,合金已凝固 ,所以必须创造有利于碳化物上浮的动力学条件 ,因而采用摇包降碳。摇包在偏心轴作用下 ,作偏心运动和水平运动 ,使包内熔液产生“海浪波”而上下翻腾 ,起激烈搅拌作用 ,与脱碳剂相遇起到脱碳作用。通常将摇包内液体能够出现海浪波的速度叫做“临界速度” ,也是要求控制的速度。如果摇动速度大于或低于临界速度 ,都不会产生海浪波 ,起不到混合作用。影响摇包降碳效果的因素有５个 ,即转速、加入渣灰量（脱碳剂）、摇动时间、镇静时间及开浇温度。为了确定硅铬合金摇包降碳最佳工艺参数 ,上海铁合金厂丁明等人做了正交试验 ,并将试验结果与实际操作时观察得到的结果进行了比较 ,见表１。上海厂应用正交试验确定了硅铬合金摇包降碳的最佳工艺参数 :脱碳剂微铬渣粉和萤石用量分别为合金量的５ ３ %和０ ８３ % ;摇包转速为４５～４７ｒ／ｍｉｎ；摇动时间１３ｍｉｎ，摇后镇静时间５ｍｉｎ，开始浇铸温度为１２３０～１３２０℃。按此最佳工艺条件进行生产 ,硅铬合金含碳量达到０ ０３２ % ,脱碳率在９２ %以上。我厂２０１# 炉于１９９１年也曾做过摇包降碳试验 ,试验实测结果列于表２。从表２看出 ,摇包转速在５５～５８ｒ／ｍｉｎ ,摇动时间１４～１５ｍｉｎ ,微铬渣粉４０～６０ｋｇ,镇静时间５ｍｉｎ ,浇铸温度以铁水发红为准 ,一般均控制合金含Ｃ在０ ０３ %以下。按此工艺要求操作 ,摇包降碳率在８５ ０ %以上。从表２数据分析可看出 ,搞好摇包操作 ,加强摇包管理 ,严格按工艺规范进行操作 ,对提高硅铬合金产品质量是至关重要的一环。５结论５ １要提高硅铬合金产品质量 ,必须同时搞好炉内冶炼操作和炉外摇包操作 ,并严格按工艺规范进行。５ ２炉内冶炼操作工艺规范 :确保电炉有功功率在４８００ｋＷ以上 ;要求炉料配碳量准确（Ｃ 实／Ｃ 理→１） ;确保Ｓｉ的实际利用率在９０ ０ %以上 ;控制适宜的合金含Ｓｉ量（４３ ０ %～４４ ０ %）。５ ３摇包降碳工艺操作规范 :微铬渣粉４０～６０ｋｇ,摇包转速５５～５８ｒ／ｍｉｎ ,摇动时间１４～１５ｍｉｎ ,镇静５ｍｉｎ ,开始浇铸温度以铁水发红为准。硅铬合金脱碳工艺的探讨@赖志贤$浙江横山铁合金厂!建德31 1612硅铬合金;;
脱碳;;工艺规程对6MVA矿热炉在生产硅铬合金冶炼操作全过程中影响炉内脱碳和炉外脱碳等因素进行了探讨,总结出确保硅铬合金产品质量的比较合理的工艺规范 ,以此来指导实践。浪波 ,起不到混合作用。影响摇包降碳效果的因素有５个 ,即转速、加入渣灰量（脱碳剂）、摇动时间、镇静时间及开浇温度。为了确定硅铬合金摇包降碳最佳工艺参数 ,上海铁合金厂丁明等人做了正交试验 ,并将试验结果与实际操作时观察得到的结果进行了比较 ,见表１。上海厂应用正交试验确定了硅铬合金摇包降碳的最佳工艺参数 :脱碳剂微铬渣粉和萤石用量分别为合金量的５ ３ %和０ ８３ % ;摇包转速为４５～４７ｒ／ｍｉｎ；摇动时间１３ｍｉｎ，摇后镇静时间５ｍｉｎ，开始浇铸温度为１２３０～１３２０℃。按此最佳工艺条件进行生产 ,硅铬合金含碳量达到０ ０３２ % ,脱碳率在９２ %以上。我厂２０１# 炉于１９９１年也曾做过摇包降碳试验 ,试验实测结果列于表２。从表２看出 ,摇包转速在５５～５８ｒ／ｍｉｎ ,摇动时间１４～１５ｍｉｎ ,微铬渣粉４０～６０ｋｇ,镇静时间５ｍｉｎ ,浇铸温度以铁水发红为准 ,一般均控制合金含Ｃ在０ ０３ %以下。按此工艺要求操作 ,摇包降碳率在８５ ０ %以上。从表２数据分析可看出 ,搞好摇包操作 ,加强摇包管理 ,严格按工艺规范进行操作 ,对提高硅铬合金产品质量是至关重要的一环。５结论５ １要提高硅铬合金产品质量 ,必须同时搞好炉内冶炼操作和炉外摇包操作 ,并严格按工艺规范进行。５ ２炉内冶炼操作工艺规范 :确保电炉有功功率在４８００ｋＷ以上 ;要求炉料配碳量准确（Ｃ 实／Ｃ 理→１） ;确保Ｓｉ的实际利用率在９０ ０ %以上 ;控制适宜的合金含Ｓｉ量（４３ ０ %～４４ ０ %）。５ ３摇包降碳工艺操作规范 :微铬渣粉４０～６０ｋｇ,摇包转速５５～５８ｒ／ｍｉｎ ,摇动时间１４～１５ｍｉｎ ,镇静５ｍｉｎ ,开始浇铸温度以铁水发红为准。硅铬合金脱碳工艺的探讨@赖志贤$浙江横山铁合金厂!建德31 1612硅铬合金;;脱碳;;工艺规程对6MVA矿热炉在生产硅铬合金冶炼操作全过程中影响炉内脱碳和炉外脱碳等因素进行了探讨,总结出确保硅铬合金产品质量的比较合理的工艺规范 ,以此来指导实践。
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