12500KVA锰硅合金冶炼技术资料资料Word格式.docx
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3.1.1操作错误，忽视安全、忽视警告；
3.1.2人的行为造成安全装置失效；
3.1.3使用了不安全的设备；
3.1.4以手代替工具的操作；
3.1.5冒险进入危险场所；
攀、坐不安全位置；
3.1.6在必须使用个人防护用品，用具的作业中场合中忽视其作用；
3.1.7穿戴不安全的装束。
3.2物的不安全状态
3.2.1防护、保险、信号等装置缺乏中有缺陷；
3.2.2设备、设施、工具附件有的缺陷或设计不当，结构不合安全要求；
3.2.3机械、绝缘、绳索等强度不够；
3.2.4设备在非正常状态下运行；
3.2.5设备维护、调整不良；
3.2.6个人防护用品、用具等缺少中有缺陷；
3.2.7生产（施工）场地的环境不良；
3.2.8交通线路的配置不安全，操作工序设计或配置不安全，地面有其他易滑物。
根据《中华人民共和国安全生产法》第六条规定；
生产经营单位的从业人员有依法获得安全生产保障的权利，并应当依法履行安全生产方面的义务。
那么，在生产经营单位提供必须的安全生产条件后，铁合金冶炼人员应如何做到安全生产呢？
结合《中华人民共和国安全生产法》规定及行业实际，主要有以下几个方面。
1、认真学习《中华人民共和国安全生产法》等相关法律和上级文件，以及生产经营单位制定的安全生产规章制度，具备本行业所需要的安全生产知识。
2、熟悉本岗位的操作技能，严格执行本岗位安全操作规程。
特种作业人员须参加专门的安全作业培训，取得特种作业操作资格证书后，方可上岗作业。
3、熟悉作业环境，注意所处场所及设施、设备上的安全警示标志，并严格按照执行。
4、作业时按要求佩戴、使用本岗位操作所需的劳动防护用品。
在施工现场要做好个人防护，戴好安全帽，高空作业系好安全带，禁止穿拖鞋、高跟鞋、硬底鞋、带钉子易滑的鞋，更不准赤脚。
5、保持工作场所清洁，做到文明生产，打扫卫生，擦试设备时，严禁用水或湿布擦拭电气设备，以防发生短路或设备漏电时造成触电事故。
非操作人员不得在操作繁忙场所、危险区、煤气区逗留。
6、生产与安全发生矛盾时，要服从安全。
第三节锰硅合金冶炼各岗位安全操作规程
1.1新的或长期停用的旧的铁水包（渣包）、锭模，一定烘烤到120℃以上方能使用。
1.2吊车吊物或浇注、倒渣时，应有专人按规定信号指挥吊车，其它人员应远离吊物。
1.3电炉在生产时，禁止在炉口下逗留或通过。
如必须在该处工作时，要有专人看管炉口。
1.4烧炉眼时，工作鞋、手套必须干燥。
使用大锤者，不准戴手套。
1.5用氧开炉眼时，应安放挡板，开氧气时应由小到大缓慢开启。
炉眼烧开后，迅速关闭氧气，氧气安全关闭后，方准将氧气管拉出安全挡板外。
1.6使用氧气时，应遵守下列规定：
1.6.1氧气瓶必须有关防震圈、安全帽等安全附件。
搬运时要轻拿轻放，严禁在地面滚动、碰撞和吊车吊运。
1.6.2氧气瓶要在指定地点存放。
不准在露天曝晒，不准接近高温，距明火要10米以上。
1.6.3氧气瓶或使用的工具严禁沾油。
1.6.4开氧气时，站在氧气瓶的一侧。
严禁吸烟，集中注意力。
1.7用电平车拉铁水包（渣包）时，铁水包（渣包）两侧不准有人，拉到位置后必须脱钩。
1.8不准用潮湿样勺取铁液样，不准将潮湿物体或密闭容器投入铁水包、锭模中，炉前严禁积水，防止发生爆炸。
1.9熟记吊车联系信号，并严格执行。
2.1送电前，班长必须与有关岗位联系好，人员离开危险区，确认无误方可发出送电信号，送电后解除信号。
2.2正常工作时，不准同时接触两相电极。
2.3电炉工作时，不准往短网上投掷物品，严禁用水浇短网，不得爬上烟罩。
2.4不准随意从操作平台上往下扔物品。
必要时，要有专人监护，确保安全。
2.5洗炉时，禁止向炉内投入冷料。
必须加入时，要有确保避免爆炸的措施。
3、冶炼配电岗位工安全操作规程
3.1供配电按电业系统有关规定执行。
3.2在正常供电或停、送电、下放电极等过程中，要与冶炼工密切配合，听从冶炼班长指挥。
3.3拉、合闸，按钮要一看、二确认、三操作。
3.4操作高压部分，要一人操作，一人监护。
3.5高压合闸操作，先合隔离开关，后合油开关，分闸时，先分油开关，后分隔离开关。
3.6非工作人员，一律不得进入配电室和变压器房。
3.7进入液压房、变压器房，严禁吸烟。
4.1吊运电极糊，执行吊车工安全操作规程。
4.2向电极筒内加电极糊时，要准确，不许将电极糊掉在电极悬挂及压放设备上，加电极糊平台要保持整洁，不准放金属物。
4.3同一座电炉不准同时从事装填电极糊和焊接电极壳。
4.4用大锤破碎电极糊时，禁止戴手套。
4.5禁止同时接触两相电极或同时接触电极与金属构件。
4.6加完电极糊后要清扫作业场地，电极筒顶端加好盖。
5.1打锤时不准戴手套，扶钢钎人应在侧面。
5.2传递材料、工具时不准乱抛，放碳砖到炉底时，要有可靠预防突然脱落措施，砍砖时，对面不准有人。
5.3所有材料要堆放整齐、平稳，高度不应超过1.5米。
5.4使用吊车时，要执行吊车上安全操作规程。
6.1电极壳焊接前
6.1.1焊接人员应联系当班炉前班长并在办理《电极壳焊接安全作业票》，当班炉前班长现场明确焊接工作监护人。
6.1.2当班炉前班长，保证在焊接电极壳前上满料仓，以保证焊接电极壳过程中不配料或少配料。
6.1.3当班炉前班长，应确认三层半、逐级分料加料仓及四楼CO浓度不超标。
6.1.4监护和焊接人员进入工作现场必须携带CO检测仪，检查确认CO检测仪、监护人员对讲机使用正常，以随时与主控室取得联系。
6.1.5带电焊接电极壳前，焊接人员应将焊接时站立的位置铺上绝缘垫子，禁止站在导体上焊接作业。
6.2电极壳焊接过程中
6.2.1中控室配料工负责从监控画面对焊接过程全程监控，现场监护及焊接人员要随时监测CO浓度情况，当工作现场CO浓度超过300PPM时，应迅速撤离现场并报告当班炉前班长。
6.2.2焊接人员要严格遵守单梁吊操作规程，监护人及现场焊接人员要掌握基本应急救援知识，会使用应急救援器具。
6.2.3焊接人员应远离平台上转动设备，防止发生触电、机械伤害事故，禁止同时触摸两相电极，防止造成人身伤害事故。
6.3电极壳焊接结束后
6.3.1焊接人员要及时清理工作现场，确保电极壳周围无金属搭物，整理焊机及焊把电线并断电、检查工具是否齐全，周围是否有安全隐患，确认无误后迅速离开现场返回中控室。
6.3.2焊接人员回到中控室与监控人员在“电极壳焊接安全作业票”上签字，“电极壳焊接安全作业票”留存中控室。
6.3.3当班炉前班长交接班时，应将“电极壳焊接安全作业票”、“电极壳安装确认表”交下一班炉前班长。
厂统计核算每日收取《电极壳安装确认表》并及时将电极壳焊接数量录入厂机物料消耗台账。
第二章
锰硅合金冶炼基础知识
第一节
概
论
铁合金是铁与其它元素的合金，它的主要作用是作为炼钢的脱氧剂和合金元素的添加剂。
铁合金的种类很多，生产方法也各不相同，但总的来说可大致分为高炉法、电热法、电硅热法、金属热法和转炉
法五种，锰硅合金的生产方法属于电热法，即在还原电炉内以电能为热源、用碳作还原剂，还原矿石生产铁合金，故还原电炉又称电炉、矿热炉。
1、还原电炉主体结构
还原电炉主要由炉体、电极、机械设备和供电设备构成。
1.1炉体由炉壳、炉衬和烟罩构成，其中炉壳用厚钢板焊成，一般为圆形，安装在混凝土基座上；
炉衬一般用碳砖、粘土砖和绝缘材料、隔热材料等按工艺要求砌筑在炉壳内；
烟罩立于炉口之上，一般用钢管焊成，上方用耐火混凝土打结，主要作用是支撑部分水冷设备、下料管和利用炉气的集收排放。
1.2电极是电炉的重要部件，是短网的一部分。
电流通过电极导入炉内，转化为热能进行高温冶炼，因此保持电极处于正常状态对电炉生产具有重要意义。
锰硅合金电炉一般采用自焙电极，可以边使用、边成型、边烧结、边接和，操作工序也比较简单。
1.3电炉机械设备主要有以下几类
1.3.1电极把持器：
用于把铜瓦夹紧在电极上，利用升降系统来调整电极位置，主要用夹紧环、铜瓦、把持筒。
1.3.2电极升降系统：
主要作用是保持电极有合适的工作端长度，调整电极在炉料中的插入深度，以达到调整电流的目的。
目前国内电炉一般采用液压油缸来提升或下放电极。
1.3.3水冷系统：
变压器、电极夹紧环、铜瓦、导流管及烟罩骨
架等设备都必须用水冷却，因此水冷系统运转正常与否对电炉生产十分重要，主要注意的是水温、水压及硬度的控制。
1.3.4加料系统：
主要设备有输料设备、炉顶料仓、下料管，具体布置因电炉炉型设计而异，以保证炉子生产的连续性为可。
1.3.5出铁设备：
包括开眼和堵眼工具、铁水包、电平车等。
1.4供电设备
1.4.1对供电设备的要求：
采用还原电炉生产铁合金首先要具备稳定的供电条件，即供电数量、供电时间、供电质量的稳定，出现间断供电、电压及频率波动大的情况下，很难维持正常生产，各项指标也得不到保证，经济效益也不可能理想。
只有具备以下条件时，才能实现安全供电：
供电线路设计合理、正确，测量元件齐全，电气设备质量和维护良好。
高压电气设备：
主要是高压隔离开关和高压断路器。
低压电气设备：
指电炉控制设备（如配电盘等低压操作设备），及提供低压操作、动力、照明用电的电力变压器。
2、锰硅合金生产工艺流程
目前国内厂家生产锰硅合金大多以锰矿石、富锰渣及硅石为在原料，焦炭为还原剂，辅以石灰（白云石）、萤石等熔剂，搭配入炉冶炼，产品含硅量通常在23%以下，其生产工艺流程:
见下图。
锰矿石
焦碳
辅料
↓
预处理（破碎等）
配料（拉料）
投料
冶炼
←
配送电
出炉
取炉渣样
→
化验
一次扒渣
浇注
取合金样
化
验
二次扒渣
脱模
精整
入库
第二节12500KVA锰硅合金冶炼电炉的炉型参数
电炉是物料进行高温物理化学反应生成合金的载体，所有经济技术指标的好坏，不仅取决于入炉原燃辅料的质量和正常的冶炼操作，同时还取决于炉型参数的设计和选择。
电炉参数分为电气参数和工艺参数，下面主要介绍工作中常涉及的参数。
1电气参数
1.1工作电压：
即二次电压，是一个十分重要的基本参数，其变化对生产过程有直接的影响。
当二次电压过高时，电极易上抬，炉口温度高，导致一切经济技术指标恶化；
而二次电压过低时，损失功率、无功功率都增大，电效率下降.
1.2工作电流：
电极电流，在一定的功率下随工作电压的变化而变化.
1.3电极电流密度：
某一时刻通过电极的电流大小与电极截面积的比值。
电极电流密度过大时，电极温度过高，易过烧，生产时电极容易硬断；
电流密度过小时，电极烧结不好，温度低，易发生电极漏糊和软断事故。
1.4功率因数：
能体现电效率的一个重要参数。
1.5变压器功率、有功功率、无功功率；
均为生产过程中可测量的电气参数。
2工艺参数
2.1炉膛直径：
取决于生产时所能熔化还原区域的宽度，以能有效保护炉衬和增加炉子热稳定性为合适。
2.2炉膛深度：
炉口到炉底的高度，随电极直径的选取而定。
2.3电极直径：
电炉设计中一个十分重要的参数，电极直径的选取，不仅决定了反应区温度，对其它参数的选取也有很大的影响。
2.4极心圆直径：
由炉子功率、电极直径和炉料性质决定，极心圆过大时炉心区温度低，坩埚不易连通，对炉墙损害也大；
而极心圆过小时，炉心温度过高，火焰大，元素挥发快，电极也不容易下插。
新疆昆泰融玉12500KV硅锰合金冶炼电炉的炉型主要设备工艺参数
序号
名称
单位
参数
其他
1
变压器额定容量
KVA
12500
2
变压器一次电压
KV
35
3
变压器二次额定电压
V
150
4
变压器二次额定电流
A
53065
5
电极直径
mm
Φ1060
6
炉膛直径
Φ6600
7
炉膛深度
2500
8
炉壳直径
Φ8600
9
炉壳高度
4700
10
电极极心圆直径
Φ2800
11
出铁口数量/夹角
度
2/180
12
矮烟罩直径/高度
Φ10250/2200
13
电极行程
1600
14
电极升降速度
m/min
0.5
15
自然功率因数
COSΦ
≥0.84
16
电极铜瓦数量
块
17
冷却水用量
t/h
250
18
冷却水压力
MPa
0.3
19
液压系统压力
第三节
锰硅合金冶炼基本原理
1锰硅合金牌号及用途
锰硅合金是由硅和锰及其它少量杂质组成的合金，是炼钢生产过程中的一种较为理想的复合脱氧剂和合金添加剂，此外高硅锰硅合金还可用于冶炼中低碳锰铁和金属锰。
下表列出了我国锰硅合金的牌号和化学成分
锰硅合金的牌号和化学成分
牌
号
学
成
分
%
Mn
Si
C
P-Ⅰ
P-Ⅱ
P-Ⅲ
S
范
围
不
大
于
FeMn64Si27
60-67
25-28
0.10
0.15
0.25
0.04
FeMn67Si23
63-70
22-25
0.7
FeMn68Si22
65-72
20-23
1.2
FeMn64Si23
20-25
FeMn68Si18
17-20
1.8
FeMn64Si18
FeMn68Si16
14-17
2.5
FeMn64Si16
0.20
0.30
0.05
2、锰硅合金冶炼反应原理
锰矿石入炉后，在高温和还原剂的作用下，首先分解和被还原为低价MnO，由于炉料中SiO2配入量多，大部分MnO首先与SiO2结合生成以下几种硅酸盐：
MnO+SiO2=MnSiO3
（1）
2MnO+SiO2=Mn2SiO4
（2）
MnO+SiO2+CaO=（MnCa）SiO4（3）
三种硅酸盐的熔点分别为1250℃、1515℃和1240℃，由富锰渣形态带入的锰和硅也是以硅酸盐的形式存在的，因此，锰硅合金生产过程的还原反应，实际上是炉渣中的液态硅酸盐与碳质还原剂的反应，反应式表达为：
（MnO）+（1+X）C=（MnCX）+CO
（SiO2）+2C=（Si）+2CO
（MnCX）+（Si）=（MnSi）+XC
（SiO2）+（SiO2）+（3+X）C=（MnSiCX）+3CO
由此可知，Mn首先被还原出来生成锰的碳化物，随着温度的升高，硅也被还原出来，与锰能生成更为稳定的硅化锰MnSi，从而将碳排挤出来，被还原出来的Si越多，合金中碳含量越低，这也是冶炼低碳锰硅合金的理论依据。
在有一定量铁存在的条件下，Mn和Si的还原更容易进行。
液态锰硅合金中溶解的碳是随高温镇静时间的延长而减少的，所以液态合金在凝固前通过保温镇静，可以使其中的C和SiC充分上浮，得到含碳更低的锰硅合金。
3锰硅合金冶炼技术操作
锰硅合金是比较容易生产的品种，但要做到稳定操作，炉况顺行，电耗和各项指标达到先进水平也不容易。
如何才能生产好锰硅合金，从冶炼操作上达到提高回收率降低电耗的目的？
纵观许多生产实践，必须要从以下几个方面入手。
3.1准确配料
锰硅合金生产采用连续操作的办法，准确配料特别是还原剂的配入，不仅可以保证产品质量，而且可以保证炉况顺行，取得良好的冶炼效果。
炉况正常的标志是料面透气性好，冒火均匀，炉面均匀上面积下沉，不塌料、不刺火、不翻渣，电流稳定，出铁量正常，产品质量稳定，炉渣流动性好，对封闭炉还体现在炉内压力稳定。
但由诸多因素稳定，炉在冶炼过程中炉况及炉渣中炉况及炉渣碱度会有变化，需要及时对入炉批进行调整，但前提是判断准确，因为这些变化通常是相互影响的。
当炉料中焦炭过多时，炉料导电性强，电流上涨导致电极上抬，坩埚缩小，塌料刺火多，开始时SiO2还原较好，合金中硅升高，但
时间长后因为电极上抬，炉温降低，合金中硅含量反而下降。
当炉料中焦炭不足时，电极插入料层较深，电流不能稳，炉温降低，炉渣变粘，合金硅含量降低，磷含量升高。
由于炉况波动的影响，在配料计算时，合金成分的控制应相对标准要有一定的余量。
3.2选择合适的炉渣碱度
炉渣碱度是影响炉况及各项经济技术指标的重要因素，入炉原料不同，带入的各种氧化物也不同，炉渣自然碱度也随之变化，多数厂家采用加熔剂的办法把炉渣碱[（CaO+MgO）SiO2]控制在0.6~0.8之间，渣中MnO含量为8~10%。
炉渣碱度过高，使渣量相对增加，用于化渣的电能也随之增多；
碱度过低，炉渣发粘，排渣困难，容易引起刺火翻渣，而且炉渣导电性下降，常常送不足负荷，合金中硅低碳高，渣中跑锰多。
3.3注意提高锰回收率
锰回收率是锰硅合金生产的一项重要指标，正确用料配料和控制合理的炉渣碱度，都可以有效提高锰回收率。
除此之外，还要从冶炼操作上尽可能地提高锰回收率，例如原料粒度选择、炉面操作、电极维护、出铁操作、浇注方式等都对锰回收率有一定的影响，这些在后面的操作规程中都会讲到。
4自焙电极的烧结
4.1焙烧电极的热源
在冶炼过程中，电极不断消耗而逐渐下放，电极糊温度不断升高排出挥发物，最后完成烧结过程。
电极糊在烧结过程中需要热量，电极烧结所需热量来自三方面：
（1）电流通过电极本身所产生的电阻热，实验证明，用来产生电阻热功当量的电流约占输入电流的3%~5%。
（2）电极热端向上的传导热。
电极热端电极向上传导，使下移的电极被加热。
（3）炉口的辐射各气流的传导热
三种热源中电流通过电极产生的电阻热是主要的，电极焙烧主要是靠电阻热来完成的。
4.2自焙电极的烧结
电极湖在不同温度下的物理特征及电阻率的变化,对电极烧结过程起极重要的作用如下表所示：
温度
℃
电阻率
?
.mm2/m
耐压强度
物理特征
25
9000
块状固体
50~60
软化成膏状
100~150
16400
软化液体
挥发物逐渐不量排出，有黄烟冒出
200
14800
挥发物逐渐排除，呈液体状态
300
10000
渐有塑性
呈塑性体，挥发物逸出
400
6000
呈塑性体，挥发物大量逸出
500
2250
30
逐渐焦化
600
1250
43
逐渐焦化，有些变硬
700
55
基本焦化变硬，放也残存气体
800
350
焦化完成，变硬
900
82.3
完成硬化，烧结导电性较好
1000
64.7
部分石墨化
1200
55.1
石墨化
由电极糊的性质，结合电极焙烧热源可测出电极上的温度分布，由上表电极糊性质随温度变化情况，结合电极在炉子上温度分布，决定了电极焙烧三个阶段：
第一阶段称为软化段，由室温升到200℃，此时电极糊全部软化成流体状态，并有少量黄烟冒出。
正常时这个区域由上部开始直到铜瓦上缘500mm左右。
第二阶段为挥发段，温度200~600℃阶段，此时电极糊已充分熔化充填电极壳，产明显地挥发，电极糊逐渐变稠。
靠近铜瓦冷却作用使外部温度较中心温度低，并保持温度上升慢，这样可使电极的挥发分充分排出，不急于焦化，使电极糊保持塑性，填充得好，空隙少使电极致密强度高。
此阶段是电极烧结的关键阶段，尤其挥发段的下半段在铜瓦内约3/5高处，下半段外部有一定的塑性，中心开始焦化，因此既能少量导电，又可使电极和铜瓦接触良好。
第三阶段称为烧结段，电极糊已移至铜瓦下部2/5，温度已升到600~800℃，电极糊焦化，将最后少量挥发物排出，变硬，形成导电好的电极。
此处电流密度大，炉口辐射热也增大，电极周围温度又上升较快，中心和外部温度，逐渐一致。
当电极从铜瓦中出来时，已是导电性良好、坚硬的电极了。
又经过料面上进一步升温，进行部分石墨化转变，进入料面变成石墨化电阻小的电极。
经过以上三阶段正常程序的焙烧，由块状电极糊逐渐烧结成能够正常使用的焙烧良好的自焙电极。
4.3电极在烧结过程中物理化学变化
电极糊在烧结过程中，挥发物的含量、失重率与温度的关系与好图所示。
随着温度升高，挥发物含量逐渐降低。
电极糊在低温时电阻逐渐降低。
当温度低于100℃时，由于沥青溶化，电极糊电阻上升，温度为100~700℃时，电阻大幅度降低，当温度继续升高，电阻平稳降低，900℃时电阻率为82mm2/m;
1000℃时为65mm2/m；
1200℃时为55mm2/m。
由此可见，大部分电流是通过铜瓦下部已烧结好的电极输入炉内，而铜瓦在电极糊未烧结好的部位时，电流大部分通过电极壳输入到炉内，这便有可能烧穿电极壳而产生漏糊事故。
电极在烧结过程中强度逐渐增加，温度低于400℃时，电极变软，机械强度在下降，但当温度从400~
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