黃靜

摘 要：本文以1個(gè)建設(shè)2臺(tái)25.5MVA半封閉矮煙罩固定式礦熱爐生產(chǎn)錳硅合金的項(xiàng)目為例，從生產(chǎn)工藝、主要設(shè)備選擇、車間工藝布置等方面闡述錳硅合金工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：錳硅合金、礦熱爐

1.概述

錳硅合金是由錳、硅、鐵及少量碳和其它元素組成的合金，是一種用途較廣、產(chǎn)量較大的鐵合金。錳硅合金是煉鋼常用的復(fù)合脫氧劑，含碳在1.9%以下的錳硅合金還是用于生產(chǎn)中低碳錳鐵和電硅熱法金屬錳的半成品。

本項(xiàng)目建設(shè)2臺(tái)25.5MVA半封閉矮煙罩固定式礦熱爐，生產(chǎn)產(chǎn)品為錳硅合金，牌號(hào)：FeMn68Si18。

2.技術(shù)方案

2.1生產(chǎn)方法

錳硅合金采用電熱有渣法生產(chǎn)。在礦熱爐內(nèi)，入爐原料含硅錳礦石、富錳渣、燒結(jié)礦、焦炭等在礦熱爐的高溫作用下，錳和硅的氧化物同時(shí)被焦炭中的碳還原出來(lái)而得到錳硅合金。原料中鈣、鎂、鋁等氧化物則在錳硅合金的爐溫下不能被還原而組成爐渣。加入白云石作熔劑造渣，以保持爐渣一定的堿度，使冶煉正常進(jìn)行。此技術(shù)成熟可靠，工藝簡(jiǎn)單，操作方便。

2.2工藝流程

礦熱爐車間設(shè)置2臺(tái)25000kVA半封閉矮煙罩固定式礦熱爐，包括上料、下料、電極操作、爐口操作、爐前出爐等工序。

2.2.1工藝過(guò)程

合格粒度的錳礦石、富錳渣、燒結(jié)礦、焦炭分別送到貯料倉(cāng)內(nèi)存放，然后按工藝要求配料。配好的爐料由帶式輸送機(jī)送至礦熱爐車間，再通過(guò)環(huán)形加料機(jī)送入爐膛通電進(jìn)行冶煉。出爐液態(tài)合金用鐵水包順軌道拉至錠模內(nèi)澆注。合金脫模、精整、破碎、分級(jí)、包裝入庫(kù)。爐渣出爐后瀉入沖渣溝，在強(qiáng)大沖渣水流的沖刷下，水渣流入沖渣池后用抓斗起重機(jī)進(jìn)行歸堆或裝運(yùn)出廠。工藝流程見(jiàn)圖1。

2.2.2上料、卸料系統(tǒng)

生產(chǎn)車間設(shè)上料系統(tǒng)，2臺(tái)礦熱爐共設(shè)兩套上料提升斗，每套提升斗供應(yīng)一臺(tái)礦熱爐。電極糊等輔料通過(guò)設(shè)在礦熱爐跨兩端的提升機(jī)上料。上料提升斗將配料間配好的爐料送到車間裝料平臺(tái)，每條皮帶對(duì)應(yīng)一個(gè)約5m3卸料倉(cāng)對(duì)應(yīng)一條卸料皮帶，卸料皮帶再將爐料卸入環(huán)形車，送至礦熱爐上方的貯料倉(cāng)內(nèi)。

2.2.3礦熱爐操作系統(tǒng)

礦熱爐加料系統(tǒng)是通過(guò)爐內(nèi)下料管直接下料，在調(diào)整爐況需要添加輔料時(shí)，可從安裝在礦熱爐跨兩端的提升機(jī)設(shè)備上料，在加料平臺(tái)人工加入礦熱爐。

送電控制通過(guò)調(diào)整變壓器二次電壓和調(diào)整電極電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，電極液壓升降和壓放均可采用自動(dòng)和手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，車間上料、礦熱爐加料及礦熱爐爐況調(diào)控等實(shí)行PLC控制。

2.2.4出鐵、出渣及沖渣

礦熱爐約每四小時(shí)出爐一次，每臺(tái)爐設(shè)有兩個(gè)合金出爐口，兩個(gè)出爐口180°對(duì)稱分布。出爐時(shí)渣、鐵共用一個(gè)出爐口，出鐵、出渣同時(shí)進(jìn)行。兩個(gè)出爐口交替使用。出爐設(shè)備采用開、堵眼機(jī)。

預(yù)備出爐時(shí)，將鐵水包、渣包和渣槽準(zhǔn)備好，然后用開眼機(jī)打開出爐口，鐵水和渣從出爐口流出，流入鐵水包中。由于鐵水的比重大于渣的比重，渣將浮在鐵水的表面。鐵水包、中間包和渣包都設(shè)計(jì)成溢流形式，都設(shè)有溢流嘴，當(dāng)流出的鐵水和渣的容積大于鐵水包的容積時(shí)，浮在表面的渣就通過(guò)溢流嘴流入中間包中，正常狀態(tài)下中間包的渣直接流入沖渣系統(tǒng)進(jìn)行水沖渣。

熔融的鐵水在扒渣完成后進(jìn)行澆鑄，每臺(tái)礦熱爐對(duì)應(yīng)一個(gè)澆鑄池，礦熱爐每天在一個(gè)澆鑄池進(jìn)行分層潑鑄，第二天在另一個(gè)澆鑄池進(jìn)行分層潑鑄，兩個(gè)澆鑄池交替使用。冷卻后的錳硅合金用鏟車將其鏟出，放入轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)中，轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)通過(guò)軌道車運(yùn)送至精整車間，進(jìn)行破碎、篩分、包裝。

一臺(tái)礦熱爐對(duì)應(yīng)一個(gè)沖渣系統(tǒng)，每個(gè)沖渣系統(tǒng)都設(shè)置有沖渣池，沖渣時(shí)水的壓力為0.3MPa。每次沖渣開始前，將沖渣水路打開，流下的渣在沖渣管道的入口處就會(huì)被一定壓力的沖渣水沖散，形成沙狀，然后流向渣池。沖渣每隔4小時(shí)進(jìn)行一次，每次沖渣的持續(xù)時(shí)間約為15-30分鐘，每次沖渣的用水量約為300噸。

2.3物料平衡

生產(chǎn)錳硅合金使用一種錳礦很難符合技術(shù)要求，通常是兩種或兩種以上的錳礦搭配使用，混配后的錳礦石含錳量應(yīng)在33%以上。本項(xiàng)目采用澳洲錳礦、國(guó)內(nèi)貧錳礦、燒結(jié)礦等幾種錳礦混合，入爐混合礦平均含錳品位按34%計(jì)算，全年物料平衡見(jiàn)表1。

3.設(shè)備方案

礦熱爐主要由爐體、爐蓋、爐頂環(huán)形加料機(jī)，爐頂加料系統(tǒng)、組合式電極柱、二次母線系統(tǒng)、爐氣煙道、爐前排煙系統(tǒng)、廠房排煙系統(tǒng)、出爐設(shè)備、礦熱爐液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及礦熱爐變壓器等組成。

4.車間工藝布置

礦熱爐車間共布置兩臺(tái)25MVA礦熱爐，呈一字開排列，礦熱爐中心距36m。車間總長(zhǎng)72m，總寬度54m，設(shè)礦熱爐跨和澆鑄跨。

4.1礦熱爐跨

礦熱爐跨長(zhǎng)72m、寬30m。布置有兩臺(tái)礦熱爐，總體上為對(duì)稱布置。車間分為5層平臺(tái)，第一層放置有爐體、出鐵、電爐動(dòng)力供電變壓器等，并設(shè)有出鐵平臺(tái);第二層平臺(tái)為操作平臺(tái)，其上設(shè)有爐蓋、水冷分配器，并設(shè)有控制室、低壓配電室及車間辦公室;第三層平臺(tái)設(shè)有變壓器室、液壓室及高壓開關(guān)室;第四層平臺(tái)設(shè)有電極導(dǎo)向裝置及電極液壓控制箱;第五層平臺(tái)其下部設(shè)有電極吊掛系統(tǒng)、料倉(cāng)及料管，其上設(shè)有環(huán)形加料機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)及原料輸送除塵器;屋頂下部設(shè)有5噸電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)。

4.2澆鑄跨

澆鑄跨長(zhǎng)72m、寬24m。設(shè)置有澆鑄池、轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)、50/10噸冶金用電動(dòng)雙鉤雙梁橋式起重機(jī)，同時(shí)設(shè)置有鐵包維修區(qū)，可在此進(jìn)行修包及烘包。

5.設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)

（1）電極柱采用組合把持器結(jié)構(gòu)，代替了傳統(tǒng)的銅瓦結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備事故率和檢修的勞動(dòng)強(qiáng)度;

（2）礦熱爐采用液壓升降和壓放、結(jié)構(gòu)緊湊、操作平穩(wěn);

（3）車間礦熱爐系統(tǒng)實(shí)行PLC控制，檢測(cè)和管理;

（4）變壓器實(shí)現(xiàn)有載電動(dòng)多級(jí)調(diào)壓，短網(wǎng)路徑短，布置均衡合理;

（5）二次供電系統(tǒng)采用水冷導(dǎo)電銅管式硬線和水泠電纜式可干抗擾母線的組合結(jié)構(gòu);

（6）爐口料面操作采用以料管定量加料為主;

（7）電爐冷卻采用軟水閉路循環(huán)節(jié)水技術(shù);

（8）采用集中控制和就地控制相結(jié)合。在礦熱爐車間設(shè)置控制室進(jìn)行集中控制。比較重要的控制參數(shù)（電爐電壓、電流、功率、煙罩煙氣壓力等）均在室內(nèi)設(shè)有打印記錄、顯示、累計(jì)、遙控。在控制室設(shè)置必要的工業(yè)電視進(jìn)行重要裝置位置的過(guò)程監(jiān)控，另外還設(shè)有聲光信號(hào)等保護(hù)報(bào)警措施。

車間控制室有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括料倉(cāng)料位顯示，電極壓放、電極恒電流控制等。其它生產(chǎn)裝置主要靠操作室（或控制室）對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。

（9）對(duì)生產(chǎn)需要的重要參數(shù)（如電極壓放量等）和重要的操作順序進(jìn)行聯(lián)鎖控制。

（10）系統(tǒng)的安全性

① 電爐采用自動(dòng)控制，除放鐵操作外，基本無(wú)現(xiàn)場(chǎng)操作人員;

② 電爐采用多級(jí)絕緣保護(hù);

③ 設(shè)置了冷卻水系統(tǒng)流量、溫度及壓力顯示，并設(shè)爐底熱電偶，可對(duì)設(shè)備的使用情況進(jìn)行有效的監(jiān)控。

6.主要技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)目年產(chǎn)FeMn68Si18錳硅合金85000噸，每臺(tái)礦熱爐日產(chǎn)量128.8噸，錳回收率83.2%，單位產(chǎn)品冶煉設(shè)計(jì)電耗4000kW·h/t。各項(xiàng)指標(biāo)均符合行業(yè)規(guī)范條件和能源消耗限額要求。