低微碳铬铁生产的节能途径主要有:
(1)精料
1)铬矿。选择Cr2O3>50%,SiO2低的易熔粉矿或精矿。块矿难熔,如果要用必须破碎至20mm以下。波伦法用的铬矿要求MgO较低,FeO较高。根据日本资料介绍,采用电硅热法生产,当铬矿石中的MgO/A12O3,控制为1.41时,单位电耗最低。
2)石灰。石灰质量对电硅热法电耗影响很大,国内某厂遇到石灰质量严重下降的情况, 结果每班出炉次数由7~8炉减少为6炉,电耗由1760kW•h/t上升到2262kW•h/t。后来该厂被迫采用活性石灰,活性石灰含CaO≥92%,活性度不小于210mL,粒度15-30mm。
虽然速度加快,但操作上遇到新问题。由于活性石灰粒度小,补炉墙的石灰易化易塌,石灰假炉墙维持不了,炉墙寿命短了。国内外大量资料表明,生产微碳铬铁用轻烧活性石灰是一个方向。
3)铬矿的干燥和煅烧。铬矿干燥或煅烧后,在电炉可以减少水分蒸发和分解消耗的热量,还带进相当一部分物理热,因而加快炉料熔化速度。据资料介绍,使用预热至430℃的铬矿生产微碳铬铁,单位电耗比用冷矿冶炼时降低8.8%,产量提高8.3%,炉况也可得到改善。
4)铬矿、石灰石一起煅烧。瑞典一家公司将铬矿与石灰石按一定比例混合,加入长60m,
直径2.8m的回转窑焙烧,焙烧好的混合物出炉温度为1000℃。津巴布韦一家合金公司也采用同样的方法处理原料,使波伦法生产微碳铬铁电耗下降。
5)采用摇炉脱碳降低硅铬合金含硅量标准。在生产相同含碳量的硅铬合金时,摇炉处理的产品比镇静降碳处理的产品合金含硅量的标准可以降低10%左右。由于硅铬合金中硅低铬高,冶炼微碳铬铁时,每100kg铬矿配加的硅铬合金数量增加,带入的金属状态的铬也相应增加,因而可以提高电炉产量,电耗就相应下降。我国1000kV•A电炉生产微碳铬铁的电耗,也能达到很先进的水平,与推广采用摇炉脱碳技术有关。
(2)冶炼操作
1)准确配料。硅铬合金、石灰和铬矿之间有严格的比例关系,配料不当、称量不准都会影响技术经济指标。例如,硅铬过剩或石灰量不够造成脱硅困难,延长冶炼时间,使电耗上升,甚至烧穿炉衬。又如硅铬不足造成渣中Cr203高,降低铬的回收率。
2)加料方法。在不影响产品含碳量的前提下,采用混合加料法,充分利用硅热反应的化学热,电耗最低。采用硅铬合金堆底法电耗也较低,据日本资料介绍,当堆底比例为3/4时,单位电耗最低。精炼期集中加硅铬合金电耗升高,但产品含碳低。
3)配铁鳞和萤石。可降低炉渣熔点,加快化料速度,降低电耗。但产品含铬降低,氟蒸气污染环境。
4)推料操作。熔化期要做好推料助熔工作,不造成空烧,加快炉料的熔化。
5)搅拌。炉料化清后要搅拌多次,并及时取样判断含硅量加快脱硅反应,不耽误时间。
6)减少热停炉时间。微碳铬铁是间断生产,出炉次数多,每次出铁到加料引弧,中间要热停炉10min左右。此时炉衬表面温度有1600℃左右,散热很厉害。操作工人如配合默契,就能把热停炉时间控制到最短。
7)合理的供电制度。精炼电炉采用间歇生产,都有熔炼期和精炼期。一般熔化期应尽量把电流负荷送足,精炼期则应适当降低电流负荷。具体的供电制度要根据冶炼品种,电炉容量大小,料批大小等因素制订。
8)回收渣中金属粒。前面已介绍炉渣中大约有1%~2%的金属颗粒,真空处理粘包铁约占5%-10%,因此分选回收炉渣中金属粒和金属块回炉重熔就显得十分必要。国内某厂采用多道过筛的方法回收金属。
9)选择带盖的精炼电炉。精炼电炉通过炉口损失的热量约为总电量的20%,电炉加盖封闭,可以减少热损失并降低电耗。国内几家生产铬铁的工厂的实践,就证明了这一点,采用带盖电炉的电耗比敞口式电炉的电耗要低。
(3)改进生产工艺
1)用波伦法代替电硅热法。同样生产微碳铬铁,前苏联采用波伦法单位工序电耗是 2500kW•h/t,电硅热法单工序电耗是3150kW•h/t,每吨产品节电650kW•h/t。如果考核冶炼的全过程,节电数字就更大了,因为波伦法比电硅热法产品每吨少消耗290kg硅铬合 金,折电耗为:0.29×6000=1740kW•h。两项合计是2390kw•h,这个数字非常可观。
2)扩大摇炉应用范围。国内几个生产铬铁的工厂都已用摇炉来进行硅铬合金降碳。有的厂也用摇炉贫化微碳铬铁渣,显然还可以扩大应用范围,例如电炉炉料化清后就倒入摇炉进行脱硅精炼反应,这样可以取消炉内精炼期。
3)真空转炉冶炼低微碳铬铁有明显的节能优点。据国内某厂和有关设计单位的试验成果表明,在1t真空转炉吹炼低微碳铬铁,当高碳铬铁的消耗为1.28t/t时,与电硅热法相比,每吨产量可节电1347kW•h。