淺談硅錳合金生產(chǎn)中存在的問題及處理方法

蔣幟

摘 要：硅錳合金是在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中廣泛應(yīng)用的一種重要合金原料，隨著我國現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步以及工業(yè)的迅猛發(fā)展，硅錳合金的市場需求也隨之越來越大。但是，由于生產(chǎn)工藝等方面主客觀運(yùn)原因的實(shí)際影響，其在生產(chǎn)的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些實(shí)際性的問題。文章主要研究硅錳合金生產(chǎn)中存在的問題及處理方法。

關(guān)鍵詞：硅錳合金；冶金工業(yè)；合金元素

中圖分類號(hào)：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）03-0164-02

隨著現(xiàn)代各方面工程建設(shè)范圍的不斷擴(kuò)展以及金屬、機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，硅錳合金作為一種重要的合金原料，其市場的需求量也在不斷擴(kuò)大。我國硅錳合金制造行業(yè)發(fā)展的時(shí)間相對(duì)較晚，在制造工藝，生產(chǎn)技術(shù)方面都存在極大的不足，制造的過程也存在一些實(shí)際性的問題，有待相關(guān)研究人員的切實(shí)解決。

1 硅錳合金生產(chǎn)工藝概述

錳與硅都是在碳鋼生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用的合金元素。錳元素主要是充當(dāng)現(xiàn)代煉鋼流程中的主要脫氧劑，現(xiàn)階段，市場上常見的大部分鋼種在生產(chǎn)的過程中都需要錳的脫氧作用。從反映性質(zhì)方面來說，錳作為脫氧劑時(shí)產(chǎn)生的氧化物具有熔點(diǎn)低的突出特點(diǎn)，在鋼水中容易上浮。同時(shí)，錳元素作為脫氧劑還可以有效的提高鋁以及硅等強(qiáng)脫氧劑的實(shí)際脫氧性質(zhì)。因此，幾乎在所有工業(yè)鋼生產(chǎn)的過程中都會(huì)添加少量的錳元素作脫硫劑。如此，就能夠讓鋼在開展熱軋、鍛造等生產(chǎn)工藝的過程中始終保持良好的韌性，而不會(huì)發(fā)生斷裂現(xiàn)象。同時(shí)，錳也是多數(shù)鋼種之中最主要的合金元素之一[1]。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在合金鋼材的生產(chǎn)過程中添加15%或更高的錳，就能夠非常明顯的提高鋼材結(jié)構(gòu)的硬度以及強(qiáng)度。

而硅是在生鐵以及碳鋼生產(chǎn)工藝之中僅次于錳元素的重要合金元素。在大部分鋼材的生產(chǎn)過程中，硅元素主要作為冶煉金屬流程中的脫氧劑。同時(shí)，其作為添加劑應(yīng)用能夠有效的提高鋼材的強(qiáng)度，并優(yōu)化其性能。硅元素同時(shí)也是一種具有較高實(shí)際應(yīng)用效果的石磨化介質(zhì)，其可以將鑄鐵中的碳元素轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x狀態(tài)的石墨碳。

現(xiàn)階段，各生產(chǎn)企業(yè)中制造錳硅合金的主要原料包括錳礦、硅石、富錳渣、白云石、焦炭、螢石等等。在生產(chǎn)錳硅合金的過程中，可以運(yùn)用一種錳礦或者幾種錳混合礦進(jìn)行生產(chǎn)加工。在錳硅合金的生產(chǎn)過程中，其要求礦石中鐵、磷的含量要低于碳錳鐵礦石。因此，在進(jìn)行錳硅合金的冶煉時(shí)，錳礦一般具有比較高的錳磷比以及錳鐵比。硅錳合金的生產(chǎn)工藝是使用礦熱爐還原錳礦石以及硅石之中的二氧化硅以及氧化錳成分，最終冶煉而成的。可以說，錳硅合金的冶煉過程完全在礦熱爐之中進(jìn)行，運(yùn)用碳還原劑、富錳渣、錳礦石、焙燒錳礦、燒結(jié)錳礦、硅石都等作為生產(chǎn)原料，在電礦熱爐之中連續(xù)冶煉生產(chǎn)。

2 硅錳合金生產(chǎn)中存在的問題

我國在硅錳合金生產(chǎn)方面的研究以及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)相對(duì)較晚，在生產(chǎn)技術(shù)方面與西方一些先進(jìn)國家還存在一定的差別。雖然，在社會(huì)市場需求以及科技發(fā)展的深入推進(jìn)作用下，我國在硅錳合金的生產(chǎn)工藝方面已經(jīng)取得了較好的實(shí)踐成果，但是，在實(shí)際的應(yīng)用以及市場化過程中，其還存在一定的問題，需要相關(guān)研究人員的切實(shí)解決。

2.1 配料比問題

硅錳合金是一種經(jīng)過持續(xù)冶煉操作形成的合金材料，在其生產(chǎn)工藝之中涉及比較復(fù)雜的原材料[2]。而在生產(chǎn)的過程中，必須要按照規(guī)定的科學(xué)配比進(jìn)行各種材料的合理投放，只有如此，才能夠保證合金的質(zhì)量。但是，由于一些生產(chǎn)人員質(zhì)量控制意識(shí)薄弱，對(duì)生產(chǎn)材料的配比方面存在極大的主觀隨意性，在投放材料時(shí)，對(duì)原材料的配料比設(shè)置的不夠合理，輕則會(huì)導(dǎo)致所生產(chǎn)合金質(zhì)量的參差不齊，材料的大量浪費(fèi)。嚴(yán)重的，甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)安全問題，在極大程度上威脅到企業(yè)的資產(chǎn)安全以及生產(chǎn)人員的生命安全。

2.2 爐渣堿度問題

在硅錳合金的生產(chǎn)過程中，爐渣的堿度對(duì)合金的生產(chǎn)也會(huì)造成一定的影響。如果爐渣的堿度過高，會(huì)導(dǎo)致成渣溫度嚴(yán)重下降，爐料的融化速度變快，進(jìn)而造成二氧化硅的還原反應(yīng)進(jìn)行困難，使得合金的含硅量明顯下降，影響合金的質(zhì)量。而爐渣的堿度過低，會(huì)導(dǎo)致爐渣發(fā)粘，排渣不暢，甚至?xí)霈F(xiàn)翻渣問題。如此，仍然會(huì)導(dǎo)致二氧化硅的還原不全面。進(jìn)而使合金之中的碳含量過高、硅含量過低，影響合金的質(zhì)量。

2.3 錳回收問題

在硅錳合金的生產(chǎn)工藝之中，有70-80%的錳會(huì)還原到合金之中，只有少部分進(jìn)入爐渣，伴隨著爐氣的排除而散逸到空氣之中。所謂的錳回收，就是要使更多的錳還原到合金之中，減少原材料的浪費(fèi)。但是，由于設(shè)備、工藝、操作等方面的影響，一些硅錳合金生產(chǎn)企業(yè)存在明顯的錳回收率低的實(shí)際問題，不但造成了極大的能源浪費(fèi)，其所排放的氣體，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的影響。如此，不利于我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的切實(shí)實(shí)施。

3 硅錳合金生產(chǎn)過程中存在問題的有效處理方法

經(jīng)過上述的分析，可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展以及實(shí)踐，我國已經(jīng)積累了大量的硅錳合金生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，尤其是在合金的產(chǎn)量方面已經(jīng)有了明顯的提高。但是，與西方的一些發(fā)達(dá)國家相比，我國在這一方面還存在一些突出的實(shí)際問題。這些問題，在極大程度上制約了我國硅錳合金生產(chǎn)企業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。尤其是在其生產(chǎn)過程中存在的嚴(yán)重資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染問題，對(duì)于我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的切實(shí)實(shí)施是非常不利的。對(duì)此，相關(guān)企業(yè)以及研究人員應(yīng)該樹立現(xiàn)代化的發(fā)展觀念，以創(chuàng)新的意識(shí)，積極實(shí)踐，不斷探索，針對(duì)在硅錳合金生產(chǎn)過程中存在的一系列問題，采取切實(shí)有效的科學(xué)手段，推進(jìn)硅錳合金生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.1 科學(xué)設(shè)置配料比

首先，在爐料之中的還原劑質(zhì)量過剩時(shí)，爐料的導(dǎo)電性會(huì)明顯增強(qiáng)，此時(shí)電流呈上漲趨勢，坩堝縮小。并且，觀察爐火的外觀，應(yīng)該與硅鐵還原反應(yīng)過程中還原劑過剩的情況類似。此時(shí)，爐中二氧化硅的還原相對(duì)較多，合金之中的含硅量明顯增高，合金成品表面光滑。而在爐料之中的還原劑質(zhì)量不足時(shí)，電極下插相對(duì)較深，爐口火焰呈現(xiàn)不均勻狀態(tài)，電流明顯不穩(wěn)。同時(shí)，由于還原劑成分的不足，爐渣之中的SiO2成分增高，出鐵時(shí)會(huì)出現(xiàn)鐵渣不分現(xiàn)象。對(duì)此，必需要通過嚴(yán)密的計(jì)算，來確定生產(chǎn)過程中的配炭量。并且，在計(jì)算的過程中，應(yīng)該充分的考慮到爐中的一些實(shí)際情況。例如：在爐渣堿度相對(duì)較大時(shí)，爐渣較稀，出鐵時(shí)會(huì)帶出大量的生料。在這一情況下，可以適當(dāng)?shù)脑黾优涮苛?。同時(shí)，在對(duì)配炭量進(jìn)行設(shè)置的過程中，應(yīng)該考慮到出鐵口的實(shí)際情況，新出鐵口相對(duì)狹窄，出鐵時(shí)帶走的焦炭含量相對(duì)較少，此時(shí)，應(yīng)該使配炭量少一點(diǎn)，如果是老出鐵口，口徑較寬，出鐵時(shí)會(huì)帶出較多的焦炭，此時(shí)，配炭量可以相對(duì)多一點(diǎn)[3]。

3.2 保證合理的爐渣堿度

在進(jìn)行硅錳合金的冶煉過程中，操作人員可以通過渣的流動(dòng)性以及爐渣量對(duì)堿度進(jìn)行判斷。當(dāng)堿度處于一個(gè)正常的區(qū)間時(shí)，每一爐的爐渣量以及流動(dòng)性都會(huì)在一定的區(qū)間之內(nèi)變化。當(dāng)出渣異常增多，出鐵量變小的時(shí)候，就表示爐渣中的堿度偏高。而當(dāng)爐渣異常變少，流動(dòng)性差的時(shí)候，就表示爐渣的堿度偏低。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這種狀況時(shí)，就代表爐渣的堿度不在正常的區(qū)間之內(nèi)，需要及時(shí)的對(duì)爐渣堿度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證正常的合金質(zhì)量。

3.3 重視錳回收

錳元素隨著爐渣排出主要是因?yàn)闋t渣的堿度問題，當(dāng)爐渣的堿度越高時(shí)，爐渣渣之中的含錳量就會(huì)相對(duì)降低。同時(shí)，經(jīng)過長期的實(shí)踐證明，爐渣之中含有一定的氧化鎂，對(duì)錳的回收具有一定的好處，其能夠有效置換出硅酸鹽之中的氧化硅成分，有利于提高錳的回收率。對(duì)此，在進(jìn)行硅錳合金的生產(chǎn)過程中，可以適當(dāng)?shù)脑跔t渣之中添加氧化鎂成分，以此更好的回收錳，以達(dá)到節(jié)約資源的實(shí)際目的。

4 結(jié)語

綜上所述，由于生產(chǎn)工藝、設(shè)備、技術(shù)、操作等方面的原因，我國的硅錳合金生產(chǎn)還存在一定的問題。對(duì)此，相關(guān)人員應(yīng)該積極實(shí)踐，推進(jìn)我國硅錳合金生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]舒莉.TF642TF645硅錳合金生產(chǎn)中磷、碳含量的控制0050[J].圖書情報(bào)導(dǎo)刊，1995，（5）：01.

[2]劉孝躍，王奎.淺談礦熱爐電爐生產(chǎn)的硅錳合金中硫元素的控制[C].全國鐵合金學(xué)術(shù)研討會(huì)，2011.

[3]竇林瑞.淺談硅錳渣在建筑材料中的利用[J].中國錳業(yè)，2017，（4）：136-138.