钒铁冶炼生产百问一.docx

钒铁冶炼生产百问一.docx

《钒铁冶炼生产百问一.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钒铁冶炼生产百问一.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

钒铁冶炼生产百问一

编缉：

王选忱

朱宝力

二○○二年六月十二日

第一章铁合金（钒铁合金）生产简介

1．什么叫黑色金属？

黑色金属通常指铁和铁基合金。

2．什么叫有色金属？

通常指除铁和铁基以外所有的金属。

3．什么叫稀有金属？

在地壳中含量极少，分布不广的或提炼较难的金属。

4．什么叫钢？

钢是铁和碳的合金，是用生铁或废钢为主要原料，根据不同性能的要求，配加一定的合金元素炼制而成。

（一般含碳在2%以下）

5．什么叫生铁？

通常把含碳量在2%以上的铁碳合金叫做生铁。

6．什么叫铁合金，它有哪些用途？

铁合金是铁与一种或一种以上的金属或非金属元素融合起来的合金，它不是可以直接使用的金属材料，它主要是作为钢铁生产的脱氧剂和合金剂的中间原料，也作为做铸造的晶粒孕育剂和微有色金属的添加剂应用在铸造工业与有色冶金和化学工业中。

7．钒元素对钢的机械性能有哪些特殊的作用？

钒元素能提高钢的弹性极限和抗强度极限。

由此形成轻而又坚韧的结构。

用俗话说，钒元素能提高钢的强度，耐磨性，耐腐蚀性，耐高温和耐寒性……等优点。

总之，改善钢的质量，提高和扩大优质品种钢材的产品，它将为工业现代化建设起着具大作用。

8．炉渣有那些性质？

①炉渣熔点：

决定炉渣熔点的原则是：

a．组成炉渣氧化物的熔点越高，渣子的熔点也高。

b．炉渣组成数目越多熔点越低。

c．往碱性中加入酸性，往酸性物中加入碱性物，渣熔点下降。

d．两性氧化物，在酸中显酸，在碱中显碱，熔点高，需热量多，炉温高。

熔点低，需热量少，炉温低。

纯SiO2熔点1723℃。

纯Al2O3熔点2000℃。

纯CaO熔点燃2615℃。

②炉渣粘度：

粘度是炉渣的主要物理性质之一。

它对于渣和金属间的性质和传热速度有密切关系，影响炉内金属及炉渣间的反应速度和炉渣传热能力。

过粘的渣不活跃，冶炼不能顺利进行，渣与合金分离不好，金属混在渣中损失大。

过稀的渣严重浸蚀炉衬降低炉衬寿命，所以，炉渣要有适当的粘度。

粘度是流动性的倒数与流动性成反比，碱度过高，粘度增大，降低炉渣粘度，使炉渣在冶炼条件下有良好的流动性，可改善反应动力条件，加快反应速度，并使倒渣顺利。

提高炉温，控制好碱度，渣铁分离好，减少渣中带铁损失，提高金属回收率。

③炉渣导电性：

在电炉冶炼中，炉渣的导电性直接影响到金属的加热和电能的消耗。

炉渣的导电性随着温度升高而增加。

即要求炉渣中的电阻大，电压降大。

所以有渣法生产时，电极接近炉渣有时插在渣中，电极下弧光短几乎听不到电弧声。

炉渣的导电性与炉渣的组成有关，渣中碱性氧化物多渣的导电性强；渣中酸性氧化物越多，导电性差。

9．炉渣中的化学成份及分类？

炉渣主要由氧化物组成，冶炼不同品种，加入不同原料和还原剂，炉渣就具有不同的化学成份。

不同的氧化物又有不同的化学性质，铁合金生产中常见的氧化物及化学性质可为三大类：

碱性氧化物：

CaOMgOFeOMnO等．

酸性氧化物：

SiO2P2O5V2O5等．

两性氧化物：

Al2O3Fe2O3等．

一般说来炉渣的形成过程，可以看成是碱性氧化物与酸性氧化物中和而产生盐类的过程，它主要是硅酸盐、铝酸盐和三重化合物。

硅酸盐：

FeO·SiO2；MnO·SiO2；CaO·SiO2；2CaO·SiO2；3CaO·SiO2；

铝酸盐：

2FeO·Al2O3；FeO·Al2O3；3CaO·Al2O3；3Al2O3·2SiO2；

三重化合物：

CaO·Al2O3·2SiO2；2CaO·Al2O3·SiO2；

在成渣过程中，由于各种氧化物结合成盐的生成自由能不同。

故一种氧化物可以置换另一种氧化物，而将后者游离出。

使其生成自由状态便于还原，如V2O3与SiO2结合成V2O3·SiO2，使硅还原V2O5不彻底，渣中V2O5高，所以加入与SiO2亲和力更强的碱性氧化物CaO发生下列反应V2O5+CaO+SiV+2CaO·SiO2，可以提高V2O5活度还原充分。

液态炉渣是由结合氧化物和自由氧化物组成的熔液，它们之间存在着动态化学平衡。

碱性氧化物的加入量是按一定冶炼品种，冶炼条件要求一定炉渣的性质决定的，一般用碱度来表示。

炉渣碱度就是渣中碱性氧化物与酸性氧化物浓度之比：

R＜1.0；酸性渣

R＞1.2；弱碱性渣

R＞2.0；强碱性渣

10．什么是矿热炉，其特点是什么？

用碳作还原剂生产铁合金所用电炉常用矿石还原炉，简称矿热炉。

特点是熔炼时炉口加入混合好的原料，三根自焙电极在炉料中，依靠电弧和电流通过炉炉料而产生的电阻热进行加热，通过出铁口定时出铁放渣，生产过程是连续进行的。

由于矿热炉使用碳质还原剂，因此除硅质合金外、只能获得高碳合金。

11．炉渣的作用？

一般在冶炼过程中，存在两种液体，一是金属，一是炉渣。

铁合金生产过程，绝大多数品种是有渣冶炼。

炉渣组成主要来源是：

加入炉内冶炼的所有炉料中的各种元素的氧化物，还原剂，造渣中所有能熔融的成份，浸蚀下来炉衬的耐火材料，还原剂还原时还原产物等，炉渣是复杂溶液，它在冶炼过程中起着积极的作用。

①炉渣直接参与化学反应，炉渣中钒氧化物，通过还原剂的作用，把钒氧化物中的钒还原下来，进入合金。

通过对炉渣成份和碱度调整，还原剂用量的调整来控制成份，去除合金中硫、磷等有害杂质。

还可改善某些反应的热力学和动力学条件，以提高产量质量。

如碱度调整过低时，硅还原钒的能力降低，碱度过高，流动性不好，反应扩散条件不好，动力学条件差，硅还原钒的能力也降低。

②炉渣对合金熔体有保护作用，一般说来炉渣比合金轻，而浮在合金上面，可以保护合金，避免合金被电弧过热，减少合金挥发。

③炉渣是炉子热制度的重要调节器，炉渣中所含氧化物的种类及其含量不同，炉渣有不同的物理性质，如熔点、比电阻等不同。

熔渣溶点。

具有这种炉渣的炉子内温度也高。

炉渣熔点高低可决定炉内所能达到的最高温度情况。

炉内的电阻高低可以决定炉内电流通过炉渣发热的多少，炉渣电阻足够高时，可使电极深插埋弧化料。

炉渣是传热介质通过它把热传给合金，合金的温度与炉渣密切有关。

以上充分看出炉渣的重要作用。

12．什么叫钢的机械性能？

通常所谓钢的机械性能是指在静力负荷下和在动力负荷下钢的强度，塑性和韧性。

13．铁合金的冶炼原理？

铁合金冶炼是使用低电压大电流操作。

铁合金生产就是将含有金属氧化物的矿石在高温下与还原剂、溶剂熔合在一起，经过冶金物化反应制取合金的过程，同时得到相应的炉渣和炉气。

14．铁合金生产根据热源不同可分哪几种？

碳热法、电热法、电硅热法、金属热法。

1）碳热法：

它是铁合金生产的主要方法。

它是在矿热炉内，以电能为热源，用砖质还原剂，还原矿石生产铁合金。

2）电热法：

冶金是将电能转变成热能来熔炼金属的一种方法。

3）金属热法：

是利用镁、铝、硅和钙还原氧化物的化学反应时放出的热量。

是用来生产含碳极低的产品。

4）电硅热法：

是利用电能和硅氧化的化学能来冶炼铁合金的一种方法。

电硅热法冶炼一般为间歇工艺。

间歇工艺冶炼一般炉衬损耗较大。

15．铁合金生产相关知识掌握？

电弧中进行化学反应的速度和完全性很大程度上取决于渣中的传质速度。

石灰是铁合金生产中使用最多的熔剂之一。

含硅合金中，硅元素的碳化物在合金中的溶解很小。

渣铁比大时，能耗较大，降低渣铁比时，有利改善经济指标。

电炉功率越大，选用的二次电压应越高。

在一定电压下，电流稳定，意味着功率稳定。

合金中的碳一般以金属碳化物的形式存在于合金中。

元素与氧的结合能力越强，脱氧效果越强。

16．钒铁冶炼方法、各自特点？

一是电硅热法、也是电炉法；另一种是金属热法、也叫炉外法。

一是耗电能大，工序复杂，但产品质量稳定，还原剂价格低。

另一种是耗铝量大，回收率低，合金品位高，不用电能。

17．电弧炉主要适用于什么铁合金品种的冶炼？

主要适用于间歇法生产含碳低的铁合金品种。

如：

微铬、中铬、钒铁等。

操作是经过引弧、加料、溶化、还原、精炼来完成的。

18．简介一下做铸造的晶核孕育剂？

为改善铸铁和铸钢的性质，浇注前加入某些铁合金作为晶核，形成晶粒中心，而使形成的石墨变得细小而分散，使晶粒细化，从而提高铸件的韧性，降低脆性，提高铸件强度。

孕育铸铁就是加入硅钨合金，硅铁等作孕育合金，以改变铸铁的结晶条件和组织。

第二章冶炼所需原材料

1．配料的重要意义，应注意什么？

配料是冶炼的一项很重要的准备工作，它直接影响到冶炼的速度和产品质量，物料消耗金属收得率的提高以及炉体寿命等，合理的配料，对炉前操作，控制合金成份，都是十分有利的。

配料须注意：

①还原剂在各个还原期的分配合理，碱度适当，温度合理，达到快速熔化还原的目的。

②混配料均匀，化料快，有利炉渣贫化。

③精炼期要有足够的钒浓度和良好的炉渣流动性。

④保持一、二期铁水中有一定的含硅量，有利于炉料熔化，加快化料速度。

2．为什么对入炉原料粒度，要有一定的要求？

入炉的废钢块度过大、过重，一是加料不便；二是熔化慢，会增加电能损失，粒度过小过碎，加料麻烦，时间长等。

入炉的石灰、硅铁、硅铝铁块度大造渣速度慢，还原时间长。

块度过小，石灰强度不够，易成粉末，炉渣透气性不好，化料速度慢，电耗高，还原剂块度过大，反应速度慢，块度过小，烧损量加大。

所以对入炉原料的粒度有一定的要求，以便冶炼的顺利进行。

3．为什么硅铁成份有45％和75％含硅量，没有中间成份？

因为含硅在50％～60％之间的硅铁极易粉化，而且，排出磷和硫化氢等有毒气体，甚至会引起爆炸，所以一般都禁止生产这种中间成份的硅铁。

硅铁含硅越高，它就越轻。

如含硅45％的硅铁，比重为5．15克／cm3,而含硅75％的硅铁比重为3．5克/cm3。

比重克／cm3

含量％

熔点℃

硅铁

3．50

75％

1300～1330℃

5．15

45％

1290℃

钒铁

7．00

40％

1480℃

50％

1540℃

80％

1680℃

4．对钒铁冶炼所用石灰有何要求，为什么？

要求石灰中氧化钙越高越好，其它杂质（SiO2、MgO、S）应尽量少，氧化钙是碱性炉渣中最重要的成份，炉渣中氧化钙含量高，则炉渣碱度就高，硅铁还原渣中钒的能力就强，贫化效果好，石灰中的杂质二氧化硅高时，就需多加石灰，增加了炉渣量。

而增加的石灰量，就事毕多用电能，石灰的含碳量应越低越好。

粉末石灰量尽量少用，因为石灰粉末极易吸水，加入炉中分解为氧化钙、氢和氧，造成供电时间长，炉渣碱度不够。

用石灰粉末，造成下料飞扬，操作不便，且增加石灰量，对炉衬炉盖腐蚀加重，降低使用寿命。

有条件使用新焙烧的石灰，运输时要用密闭的容器为好。

水在石灰中以化合水存在，很难去除，只有经过烘烤才能分解成石灰和水，水成为蒸气跑掉，这就影响了炉渣碱度。

没烧透的石灰或半烧石灰中,其主要成份为碳酸钙,加入炉内后,分解成CaO和CO2这是吸热反应，要消耗电能和延长冶炼时间，且不能及时造碱性渣，对冶炼不利（这个过程相当用电炉焙烧没烧透的石灰）。

这时分解出的CO2还有氧化作用,还会破坏炉渣的还原性，还会加快石墨电极的氧化过程。

5．硅铁生产所用的原料及它的用途有哪些？

生产硅铁所用原料有：

硅石、碳质还原剂、钢屑。

是一种良好的脱氧剂，绝大多数的钢种用硅铁脱氧。

是一种合金剂，生产硅钢、弹簧钢等。

是一种还原剂，做钒铁冶炼的还原剂。

6．为什么粘土砖碎块也能做造渣材料?

粘土砖碎块的主要成份为SiO2（58%～70%）Al2O3（27%～35%）Fe2O3（1.3%～2.2%），它也有稀释炉渣的作用，特别是对于镁砂渣的稀释作用好。

但是在使用粘土砖碎块时，要注意炉渣碱度的控制，使用不好，就要降低炉渣碱度，影响还原或精炼的效果。

尤其是在精炼时，补炉镁砂进入渣中使渣子发粘，这时采用粘土砖块稀释比较好。

7．莹石的作用是什么？

用它调渣注意什么？

莹石具有稀释炉渣的作用，萤石用量要适当，用量多渣子过稀，反射电弧光厉害，造成炉衬炉盖腐蚀严重，此处CaF2对镁砖炉衬侵蚀尤为严重。

一般情况下，在倒渣前，适当加一些萤石，能把渣子倒净，减少留渣量，便于操作。

8．为什么沾有大量油污的废钢不得入炉？

油脂是碳氢化合物，在高温下分解成碳和氢。

废钢上沾有大量油污，在冶炼过程中分解出许多碳进入铁水中，影响产品质量。

因此，不得将沾有油污的废钢投入炉内。

9．为什么要定期校磅？

磅料不准会严重影响到冶炼，每次磅料走车时，对磅秤冲击力很大，磅料精度逐渐降低，因此，必须有校磅制度，尽量减少磅秤误差。

10．浇注用的滑动水口砖使用前应如何保管和检查？

为确保安全生产和提高产品质量，对浇注用的水口砖保管和使用要注意以下几点：

1）水口砖必须干燥，不能受潮，潮后材质会变疏松，易被铁水冲刷。

2）水口砖不能有裂纹和掉块，影响浇注。

3）使用前滑板与水口砖接触面要互相研磨，平整光滑。

4）在运输过程中，砖不能受到撞击。

11．钒铁冶炼所用主要原料有哪些？

对各自的要求是什么？

1．五氧化二钒：

GB3283－87中的冶金90．

V2O5≥98％（V2O5≥90％）S≤0.2%P≤0.04%片状不大于200×200mm厚度≤8mm

2．硅铁GB2272－87中

FeSi75－A．B．C任何牌号Si≥72%Mn≤0.3%C≤0.2%P≤0.035%S≤0.02%Cr≤0.5块度：

20－30mm

3．铝（硅铝铁）GB/T1196－93中

Al≥62.5%（Al+Si）≥89%P≯0.03%S≯0.03%C≯0.20%Cu≯0.10%Mn≯0.4%块度：

30－50mm

4．钢屑：

按QTJTJT0504-84要求：

其中Fe≥96%C≤0.2%P≤0.035%Mn≤0.4%S≤0.04%Si≤1.0%，必须是碳素钢屑，不得混有有色金属、泥砂、油质等杂物，块度小于300×300×500mm。

5．冶金石灰：

YB／T042－93中

普通冶金石灰二级技术条件，CaO≥85%MgO≤5%SiO2≯3.5%S≯0.15%CO2≯2%P≯0.01%生烧率＋过烧率≤15％块度20－50mm灼减≯7％活性度（4mol/mL40±1℃，10min）≮250

12．如果石灰中生、过烧过高时应注意什么？

主要考虑炉渣碱度是否能达到正常，因为生、过烧过高时石灰用量增加化料速度慢，所以减少每炉投料量，便于下料操作以及顺利造渣，便于还原操作。

控制还原速度，避免还原剂硅铁集中加入。

调整好炉渣碱度。

控制好合金成分。

有利于精炼脱硅顺利进行。

13．每期配料时，料盘布料应注意哪些？

精料入炉冶炼有利于生产经济技术指标的提高，准确配料是冶炼顺利的重要保证。

1）头期料先过适量石灰依次为硅铁、片钒、精渣和剩余石灰量，沿料车走向分层布料。

2）其余各期料均为片钒、石灰双层分布，以达到混料的目的。

3）防止出现分堆现象，片钒、石灰各为一堆，影响化料速度。

14．使用南非渣铁粒冶炼钒铁合金的好处？

南非磁选铁粒在钒铁冶炼中替代钢屑冶炼钒铁，一是降低成本，二是废旧物利用，南非钒铁粒与钢屑成份相符，不影响钒铁质量。

成份稳定，便于操作。

从冶炼上讲，降低炉前操作劳动强度，有利于一期下料操作，缩短冶炼时间，保护炉底，避免了塌料现象。

15．废钢的堆放应注意哪些？

1）通过分析拣出含碳、磷、锰较高的废钢，单独存放，便于合理使用。

2）除去废钢中有色金属，封闭的容器，爆炸物及泥沙杂质等。

3）对碎散的废钢和成块的废钢，要做到单独存放，便于装斗操作。

4）并做好质量标识，使其一目了然。

16．对准备入炉废钢有什么要求？

1）严格按配料单配料，以保证合金成分的正常。

2）清除废钢中的泥沙及有色金属。

3）要将废钢中的密闭管子拣出或进行开孔处理，方可加入炉内。

否则密闭管内的空气受热膨胀，无处排出会引起爆炸事故。

4）废钢称量准确，以保证出炉成份的稳定。

5）冶炼低磷产品时，一定使用低磷废钢，确保产品合格。

6）对入炉的废钢不要潮湿，尤其在补加废钢时必须干燥。

17．石灰中生烧过高时对冶炼不利？

石灰生烧过高，其含碳酸钙（CaCO3）高，加入炉中后，分解成CaO和CO2，这是吸热反应，这要消耗电能，且不能及时造渣，影响造渣质量，对冶炼不利。

分解出的CO2还有氧化作用，会破坏炉渣的还原性，并加快电极的氧化。

为了达到炉渣碱度，还要多加一些石灰，调整碱度，造成物料损失和电能的消耗。

对冶炼不利。

所以在冶炼中避免使用没有烧透的石灰，控制石灰生烧率7%以下。

18．电极折断的原因有？

1）石墨电极和石墨罗头受潮，受热后，膨胀发裂引起折断。

2）石墨电极接头处拧得不紧，局部受热引起破损。

3）摇炉塌料可能把电极打断。

4）电极架不正，被炉盖别断。

5）石墨电极丝扣被碰坏，引起折断。

6）接落电极时检查不够，破损未被发现，出现折断。

7）补炉、加废钢时不慎碰断。

8）配电操作时把电极杵断。

19．为什么硅铁粉一般都用品位高硅铁碾磨的？

硅铁粉一般是炉渣采用的还原发热剂，配在炉料中。

有利于扩散还原，另一方面它主要是做为炼钢的扩散脱氧，扩散脱氧在渣钢界面进行。

脱氧产物不容易污染钢液。

硅铁含硅75%比重轻，3.5克/Cm3。

而45%品位硅铁比重5.15，加入后进入钢液，使钢水增硅。

所以硅铁粉一般都用高硅铁轧碾。