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冶炼硅铁工艺设计要点

攀枝花学院

学生课程设计（论文）

题目：冶炼硅铁工艺设计

学生姓名：邱江学号：200811103052

所在院(系)：材料工程学院

专业：冶金专业胡焕庸线

班级： 08冶金有班

指导教师：苟淑云职称：教授

2011年6外婆的厨房月6日

攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

题　目	冶炼硅铁工艺设计
1、课程设计的目的使学生融会贯通相关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，从而加深对所学理论知识的理解、掌握与应用。本课题是为了使学生了解硅铁的生产原理、主要原料及工艺。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 1）生产硅铁的基本工艺和主要工艺参数；预计所需的主要原材料种类及数量，主要产品成分等。可以与进行物料平衡和热平衡计算的同学一起商定有关参数。 2）提交3000～5000字的设计说明书，在说明书中须按规范注明设计的依据及主要参考文献；
3、主要参考文献 [1] 李春德. 《铁合金冶金学》. 冶金工业出版社. [2] 刘卫. 《铁合金生产》. 冶金工业出版社. [3] 袁熙志. 《冶金工艺工程设计》. 冶金工业出版社. [4] 张承武. 《炼钢学》（下册）.冶金工业出版社.
4、课程设计工作进度计划第十六周：对选定题目进行分析，查阅相关文献资料，做好原始记录，确定相关参数。第十七周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，进行课程设计答辩，提交设计说明书。
指导教师（签字）		日期	年月日
教研室意见：年月日
学生（签字）：接受任务时间：年月日

注：任务书由指导教师填写。

课程设计（论文）指导教师成绩评定表

论文下载征服者f313

题目名称		冶炼硅铁工艺设计
评分项目			分值	得分	评价内涵
工作表现 20%	01	学习态度	6		遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。
	02	科学实践、调研	7		通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
	03	课题工作量	7		按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
水分检测能力水平 35%	04	综合运用知识的能力	10		能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
	05	应用文献的能力	5		能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
	06	设计（实验）能力，方案的设计能力	5		能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。
	07	计算及计算机应用能力	5		具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
	08	对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）	10		具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果质量 45%	09	插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度	5		符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。
	10	设计说明书（论文）质量	30		综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。
	11	创新	10		对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
成绩
指导教师评语	指导教师签名：年　月　日

1 前言

1.1 硅铁简介

铁合金是指一种或几种以上的金属或非金属元素于铁组合成的合金，硅铁即是硅与铁的合金。硅铁是炼钢和铸造的重要原料，它能改善钢和铸件的物理化学性能和机械性能，提高钢和铸件的质量。【1】

1.2 硅铁的冶炼简介

硅铁是以焦炭、钢屑、石英（或硅石）为原料，用电炉冶炼制成的。传统炼制硅铁时，是将硅从含有2的硅石中还原出来。冶炼硅铁大多使用冶金焦作还原剂，钢屑是硅铁的调节剂。

2 原料

2.1 原料及其要求

2.1.1 含硅原料及其要求

含原料一般采用SiO2含量很高的石英和石英岩（通称为硅石）。表1为各种硅石的质量和物理性能。用于冶炼硅铁的硅石必须符合下列各项要求：

(1) SiO2含量大于97%

(2) 有害杂质含量低。硅石中主要杂质Al2O3，MgO,CaO,P2O5和Fe2O3。除Fe2O3外，其他氧化物均是有害物质，其中P2O5必须小于1%，CaO和MgO之和也应小于1.

(3)有良好的抗爆性。

(4)有一定的粒度。硅石的粒度根据电炉的容量、工作电压、硅石个所用还原剂的性质以及操作水平确定，一般大型电炉的硅石入炉粒度为40～120mm，小型电炉为25～80mm。

表1 各种硅石质量的物理性能

2.1.2 炭质还原剂及其要求

铁合金生产中，用的最多、最广且价格最最便宜的还原剂是炭质还原剂。硅铁生产所用的炭质还原剂主要为冶金焦，其主要理化性能指标要求如下表1.

此外，对冶金焦的灰分组成也有一定要求，具体为FeO约45%，CaO约27%，SiO2约25%，MgO约1.0%，Al2O3<0.4%,P2O5<0.04%。

为了增大炉料的比电阻，增加化学活性，也有搭配使用气煤焦[2]。

2.1.3 含铁原料及其要求

电炉冶炼硅铁时，一般采用钢屑作含铁原料，钢屑在SiO2还原过程中有促进作用。冶炼时，希望钢屑能较快融化，以便吸收硅或有效地破坏SiC。为此，要求钢屑长度不能超过100mm，为保证硅铁的化学成分和内在质量，不允许使用合金钢钢屑、有金属屑和生铁屑，而只能使用碳素钢钢屑。钢屑不应夹带杂质，生铁严重和沾有油污的钢屑不能入炉，铁屑的寒铁量应大于95%。

表2 冶炼硅铁用冶金焦的理化性能指标

固定碳灰分挥发分水分硫电阻率(11000C) 气孔率粒

% % % % % % % %

>82 <14 <3 <6 <0.6 1200 30～54 3～20

3 冶炼设备

3.1 变压器与断网

炉用变压器将从电网获取的高压电、小电流转换成符合冶炼的低电压、大电流, 经短网、铜瓦送到电极后, 转化为炉内所需热能。短网的阻抗对节电和有效利用电能影响很大。短网的合理布置及结构,对提高功率因数和电效率,降低电能损失有重要意义。短网应尽量降低各导电部位的长度和通电后的温度, 温度越高导体电阻越大, 新的电炉设计逐步趋于用通水导电铜管替代铜排。

3.2 电极把持器系统

电级把持器是炉内最重要的部件之一,它与电极压放、升降装置及铜瓦等一起保证电炉的送

电、负荷调整、电极下放等。由于该设备的烟罩内,全部构件包括液压、水路、绝缘等都处在高温区, 承受高温幅射气流的冲刷, 工环境极为恶劣, 特别是“ 刺火”时, 受到更高温度气流的冲刷。

3.3 烟罩

在生产时,冶炼工艺要求电极极心圆在炉料作用下仍能保持稳定的尺寸。现设计的矮烟罩, 较过去的高烟罩不仅有利于烟气回收, 而且对固定电极柱,稳定极心圆直径也很有作用。目前多采用水冷钢骨架,内顶部和侧面焊有Y 型铆钉,喷涂耐热高温混凝土或耐火材料, 其使用寿命长、

维修量小。

3.4 双重阴谋炉体设备

炉体包括炉壳和炉衬。炉衬要承受高温电弧和电流的冲刷及炉渣侵蚀。直接与电弧和铁水接触的炭砖最易氧化, 因此炉壳不仅有足够的强度, 而且必须非常严密。

3.5 液压系统

液压控制和驱动是电炉实现自动控制的重要保证。新设计的系统采用箱体阀块集成化的模式, 大大简化管路布置

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