再生锰硅球在炼钢过程中的应用

再生锰硅球在炼钢过程中的应用

  • 2014年06月13日 09:36
  • 来源:中国铁合金网

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  • 关键字:再生锰硅球
[导读]炼钢所用合金是由自然块料经机械加工而成的合格块料,这些合金因运输过程中的撞击会产生一定数量的0~5mm的粉末,这些粉末大部分被转炉顶部的除尘器吸走,逸散在空气之中;另一部分在炼钢过程中由于热辐射等因素影响无法进人钢液。为节约这部分原料,山东钢铁集团济钢在合金进人炼...

炼钢所用合金是由自然块料经机械加工而成的合格块料,这些合金因运输过程中的撞击会产生一定数量的0~5mm的粉末,这些粉末大部分被转炉顶部的除尘器吸走,逸散在空气之中;另一部分在炼钢过程中由于热辐射等因素影响无法进人钢液。为节约这部分原料,山东钢铁集团济钢在合金进人炼钢料仓之前,在炼钢现场加装一套合金筛分装置,让合格粒度的合金进料仓,将筛出的合金粉末收集在特殊的容器中,然后将合金粉末再次筛分,筛分为3mm~5mm颗粒与0~3mm合金粉末。将3mm~5mm的合金颗粒在中频电炉中重熔,由于在重熔的过程中不加入任何其他的物料,保持了锰硅原有的成分。经化验,其各项理化指标符合锰硅指标要求。然后将0~3mm合金粉末按一定的质量要求进行压制成型并加工成再生锰硅球,加工完毕后送去炼钢代替锰硅进行循环利用。 

  笔者对济钢炼钢用三大合金———高碳锰铁、锰硅合金、硅铁进行了研究。经过筛分,制成再生锰硅球产品,筛出的高碳锰铁粉与硅铁粉用作调整成分的主要原材料,产品的主要成分为Mn55%~60%、Si17%~21%,其他与原合金成分保持不变,粒度为20mm~60mm,经生产试验取得了成功,完全可以代替同等成分同等数量的锰硅合金,不但可以减少环境的污染,提高企业可持续发展能力,实现循环经济,还可以为企业每年降低成本2500万元左右。 

成分的设计与选择 

  再生锰硅球主要成分理化指标:锰55%~60%、硅17%~21%,而收回的锰硅、高碳锰铁、硅铁合金粉末经化验测定,主要成分锰、硅不稳定,锰硅合金粉末中锰一般在54%~60%、硅13%~19%区域内波动;高碳锰铁合金粉末中锰一般在58%~63%区域内波动;硅铁合金粉末中硅一般在72%~78%区域内波动;其他成分均比较稳定。从各类合金粉末的化验结果看出,任何一种合金若粉末直接进行加工,均难达到本研究成果的技术标准。因此,选择锰硅合金粉末作为加工本研究成果的主要原料,高碳锰铁、硅铁合金粉末作为调整硅与锰成分的原料。(生产制造工艺见图l,再生锰硅球研究的理化指标见表1) 

  此次试验共计再生锰硅球(简称“合金球”)35.07吨,对现场使用时的部分炉次进行了跟踪观察。再生锰硅球成分为Mn 56%、Si 19.57%、P 0.164%、S 0.047%、C 1.67%,再生锰硅球强度较好,能够满足一般炼钢使用要求。 

  冶炼钢种。考虑到合金球体密较低,为防止出现脱氧合金化过程中结团熔化不开等问题,考虑实际情况,规定使用合金球冶炼钢种如下:全部精炼钢种(精炼钢种生产周期较长,可在精炼炉进行合金微调),非精炼低合金钢种,如Q235B(因合金量较小,脱氧合金化过程基本不会出现合金球结团化不开等问题)。 

  使用方式和情况。使用方式与常规合金相同,合金球替代锰硅等合金在炉后出钢过程中加入,其他合金和脱氧剂加人量按要求正常加入。合金球在初步使用时首先在精炼钢种上对合金球Si、Mn的回收率进行了摸索验证,然后在非精炼低合金钢种上进行了试用。 

合金球在精炼钢种中使用情况 

  在出钢过程中,再生锰硅球加入钢包后有少量在钢水液面漂浮, 熔化效果不是很好。(见表2) 

  Si的回收率为合金球SiC、SiFe和SiAlBa增硅的平均回收率,Mn的回收率是考虑钢种终点余锰情况,因铁水Mn较高,余锰按终点C的3倍计算。(Si、Mn 回收率见表3) 

  合金球在非精炼低合金钢种中使用情况。(见表4) 

  出钢过程未出现合金球在钢水表面漂浮现象。(Si、Mn回收率见表5) 

经济效益分析 

  经筛分后的合金粉按每吨1000元的价格进行压球后,再按3000元/吨的价格返厂进行使用;试验期MnSiFe的内部价格为6500元/吨。 

  通过以上实验,合金球回收率基本正常,与MnSiFe基本相当,按回收率相同考虑, 则1吨合金按其成分折算为MnSiFe为:Mn0.56%×l/0.65=0.862吨(合金球中Si含量较MnSiFe中Si含量高出约1%,但因使用MnSiFe后各钢种中Si本身偏高,其多增硅部分无效益可言,不再进行考虑);其替代MnSiFe的价格为:0.862×6500=5603元,较合金球实际每吨2000元(3000元/吨-1000元/吨=2000元/吨)的价格高出3603元,即按以上计算,每使用1吨回收后的合金球可降低合金成本3603元,按每月筛分后的粉面为30吨计算,可降低合金成本:3603万元/吨×300吨/月=108.09万元/月。 

结论 

  从合金球出钢合金化过程看, 其在大合金量钢种中使用合金球易出现合金球熔化不及时,在钢水表面漂浮、结团现象;在小合金量钢种上暂未出现结团现象。从过程成分情况看,使用合金球后钢水成分均匀,时间较锰硅铁等常规合金长,精炼钢种在精炼5分钟后保证钢渣完全化开,非精炼小合金量钢种在CAS站吹氢2分钟后可使钢水成分均匀。 

  使用合金球时Si的回收率均在80%以上,合金量较大的精炼炉次平均回收率80.70%,合金量较少的炉次回收率平均82.46%;Mn的回收率大、小合金量炉次平均为96.04%和95.35%,在95%以上;MnSi合金回收率基本正常。 

图1 再生锰硅球制造工艺流程 

  

  

表1 再生锰硅球研究的理化指标 

  

表2 合金球在精炼钢种中的应用情况 

  

表3 合金球在精炼钢中Si、Mn的回收率 

  

表4 合金球在低合金钢种中的使用情况 

  

表5 合金球在低合金钢种中Si、Mn的回收率 

  

  

  • [责任编辑:Sophie]

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