利用锰硅合金粉生产低磷中碳锰铁的理论研究与实验

利用锰硅合金破碎产生的残粉作为生产低磷中碳锰铁的主要原材料,通过分析电硅热法(冷装法)生产中碳锰铁存在的问题和产品碳高、磷高的质量状况,提出了“二步法”脱磷、“二步法”脱硅生产中低碳锰铁的新工艺。根据拟定的工艺实验方案,完成了台架实验和现场模拟实验。实验表明：采用脱磷合金和No．3造渣剂,可以实现MnSi合金同时脱磷、脱碳,合金中磷含量降至0．15％、碳含量降至1．40％以下;脱磷合金用量6％～14％,脱磷率约为18．5％～43．1％;低磷富锰渣预脱硅和锰矿终脱硅的“二步法”熔炼工艺能满足生产低磷中碳锰铁的技术要求。     

铁合金矿热炉放大设计模型的讨论

目前常用的矿热炉设计理论公式都是从生产实践数据中得来的统计规律。从矿热炉冶炼工艺角度对4个传统设计公式重新进行了理论分析,得出统计模型的物理本质是描述矿热炉的功率密度随其容量提高的变化规律。根据本设计模型的研究,安德里公式与威斯特里公式认为功率密度恒定不变,凯里和柏森所得统计规律则给出了功率密度随矿热炉容量增加而减小的定量关系。     

低压补偿技术在硅铁炉上的适用性问题

介绍了大型矿热炉采用低压无功补偿技术的基本原理和特征,针对硅铁合金冶炼的电-热转化模式,论述了电弧稳定燃烧的外电源功率因数控制条件,由现场生产数据统计得到,硅铁炉运行的功率因数范围在0.85～0.87之间。由于低压补偿技术的引入,改变了原有矿热炉电气参数的控制模式,提出应采用二次侧大电流检测技术,根据炉况确定补偿电容的投入量,从而提高大型硅铁炉的各项技术经济指标。     

ANSYS软件在矿热炉水冷出铁口设计中的应用

为获得矿热炉水冷出铁口合理的设计参数,采用ANSYS软件建立水冷出铁口及普通出铁口三维物理模型并模拟稳态温度场,同时根据传热学原理,进行了炭素耐材侵蚀机理的分析。结果表明：生产硅钙合金矿热炉出铁口的侵蚀线约为1 100℃等温线;普通出铁口温度场中1 100℃以上等温线所覆盖区域约占总体积62%,水冷出铁口约占35%;出铁口中冷却装置和炭砖之间的填充材料是关键,材料的导热系数不能小于3 W/（m·k）。     

硅铝钼钡铁合金工业生产试验

为开发高附加值产品，采用“一步法”工艺进行了硅铝钼钡铁合金的工业生产试验。结果表明，产品质量符合国家标准，取得了一定的经济效益。     

硅钙合金混合加料法生产过程中炉底上涨问题的研究

通过3．2MVA硅钙矿热炉炉体的解剖与取样捡测，初步探明混合加料法生产硅钙合金过程中炉内碳化硅的形貌变化和生成规律。参与硅钙合金生成反应的中间产物BlSlC未完全消耗，在炉内逐步积累，构成了炉缸内堆积物的主体，造成炉底上配。确定炉内合理的硅钙矿热炉电气参数和调整炉料结构——“物理配碳”，是延长混合加料法硅钙合金生产周期的重要技术措施。     

锰硅合金低渣比冶炼的设备与工艺研究

从矿热炉极区功率密度、配矿原则和炉前操作制度三方面论述了锰硅合金低渣比冶炼工艺的技术要点。依据“高有功功率”矿热炉的设计思想，对6．3MVA锰硅电炉进行了技术改造。改造后的5．6MVA矿热炉冶炼Mn65Si17产品的生产技术经济指标为：入炉锰矿综合品位Mn为32％～33％，Al2O3含量小于13％的原料条件，Mn、Si回收率分别达到85％～88％和54％～57％，渣、铁比可控制在0．85左右，平均矿耗低于2．3t／t，冶炼电耗平均不超过4200kWh／t，日产量可达到31t以上。     

矿热炉传统设计理论研究(2)——威斯特里公式

为满足大型矿热炉设计需要,对传统设计公式重新进行整理分析。文章首先对威斯特里公式及其应用进行简单介绍,随后将斯特隆斯基公式与之对比,并提出了矿热炉设计理论研究的两种思路,最后对以安德烈公式为基础的一系列设计理论进行了整理分析,并指出在大型矿热炉中应用传统设计理论需要进一步解决的问题。     

用重晶石冶炼Si-Ca-Ba合金工艺中的降硫问题

分析了“碳热法”生产硅钙钡合金工艺中，使用重晶石（BaSO4）作为钡原料造成产品硫含量波动的主要原因。理化检测结果表明，硅钙钡合金中的硫主要以友化物或复杂硫氧化物的形式存在。热力学计算初步判断，硫酸钡碳热还原过程主要以液－固反应的方式进行，由此造成部分比重大于Si-Ca-Ba合金的硫化物或硫氧化物滞留在最终产品。     

矿热炉传统设计理论研究(1)——安德烈公式

为进一步研究矿热炉设计理论,通过对原始文献的系统分析,对安德烈公式的准确表述、安德烈公式测算方法以及物理意义进行了系统研究。研究表明,安德烈公式建立的假设前提包括:炉内电能全部在电极端部往下的熔炼区释放;将矿热炉炉内阻抗看成纯电阻,并假定炉内电阻等于电极端部到炉底之间的电阻。另外,测算操作电阻时选择的冶炼状态还存在分歧。