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            硅錳合金生產過程中常見問題及有效解決辦法

            隨著現代各方面工程建設范圍的不斷擴展以及金屬、機械工業的不斷發展,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大。我國硅錳合金制造行業發展的時間相對較晚,在制造工藝,生產技術方面都存在極大的不足,制造的過程也存在一些實際性的問題,有待相關研究人員的切實解決。

            硅錳合金生產工藝概述

            錳與硅都是在碳鋼生產過程中廣泛應用的合金元素。錳元素主要是充當現代煉鋼流程中的主要脫氧劑,現階段,市場上常見的大部分鋼種在生產的過程中都需要錳的脫氧作用。從反映性質方面來說,錳作為脫氧劑時產生的氧化物具有熔點低的突出特點,在鋼水中容易上浮。同時,錳元素作為脫氧劑還可以有效的提高鋁以及硅等強脫氧劑的實際脫氧性質。因此,幾乎在所有工業鋼生產的過程中都會添加少量的錳元素作脫硫劑。如此,就能夠讓鋼在開展熱軋、鍛造等生產工藝的過程中始終保持良好的韌性,而不會發生斷裂現象。同時,錳也是多數鋼種之中最主要的合金元素之一。實踐經驗表明,在合金鋼材的生產過程中添加15%或更高的錳,就能夠非常明顯的提高鋼材結構的硬度以及強度。

            而硅是在生鐵以及碳鋼生產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過程中,硅元素主要作為冶煉金屬流程中的脫氧劑。同時,其作為添加劑應用能夠有效的提高鋼材的強度,并優化其性能。硅元素同時也是一種具有較高實際應用效果的石磨化介質,其可以將鑄鐵中的碳元素轉變為游離狀態的石墨碳。

            現階段,各生產企業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。在生產錳硅合金的過程中,可以運用一種錳礦或者幾種錳混合礦進行生產加工。在錳硅合金的生產過程中,其要求礦石中鐵、磷的含量要低于碳錳鐵礦石。因此,在進行錳硅合金的冶煉時,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??梢哉f,錳硅合金的冶煉過程完全在礦熱爐之中進行,運用碳還原劑、富錳渣、錳礦石、焙燒錳礦、燒結錳礦、硅石都等作為生產原料,在電礦熱爐之中連續冶煉生產。

            硅錳合金生產中存在的問題

            我國在硅錳合金生產方面的研究以及產業化生產相對較晚,在生產技術方面與西方一些先進國家還存在一定的差別。雖然,在社會市場需求以及科技發展的深入推進作用下,我國在硅錳合金的生產工藝方面已經取得了較好的實踐成果,但是,在實際的應用以及市場化過程中,其還存在一定的問題,需要相關研究人員的切實解決。

            2.1 配料比問題

            硅錳合金是一種經過持續冶煉操作形成的合金材料,在其生產工藝之中涉及比較復雜的原材料[2]。而在生產的過程中,必須要按照規定的科學配比進行各種材料的合理投放,只有如此,才能夠保證合金的質量。但是,由于一些生產人員質量控制意識薄弱,對生產材料的配比方面存在極大的主觀隨意性,在投放材料時,對原材料的配料比設置的不夠合理,輕則會導致所生產合金質量的參差不齊,材料的大量浪費。嚴重的,甚至會導致生產安全問題,在極大程度上威脅到企業的資產安全以及生產人員的生命安全。

            2.2 爐渣堿度問題

            在硅錳合金的生產過程中,爐渣的堿度對合金的生產也會造成一定的影響。如果爐渣的堿度過高,會導致成渣溫度嚴重下降,爐料的融化速度變快,進而造成二氧化硅的還原反應進行困難,使得合金的含硅量明顯下降,影響合金的質量。而爐渣的堿度過低,會導致爐渣發粘,排渣不暢,甚至會出現翻渣問題。如此,仍然會導致二氧化硅的還原不全面。進而使合金之中的碳含量過高、硅含量過低,影響合金的質量。

            2.3 錳回收問題

            在硅錳合金的生產工藝之中,有70-80%的錳會還原到合金之中,只有少部分進入爐渣,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。但是,由于設備、工藝、操作等方面的影響,一些硅錳合金生產企業存在明顯的錳回收率低的實際問題,不但造成了極大的能源浪費,其所排放的氣體,還會對生態環境造成一定的影響。如此,不利于我國可持續發展戰略的切實實施。

            生產問題的有效處理方法

            經過上述的分析,可以發現,經過長時間的發展以及實踐,我國已經積累了大量的硅錳合金生產經驗,尤其是在合金的產量方面已經有了明顯的提高。但是,與西方的一些發達國家相比,我國在這一方面還存在一些突出的實際問題。這些問題,在極大程度上制約了我國硅錳合金生產企業的健康、穩定發展。尤其是在其生產過程中存在的嚴重資源浪費以及環境污染問題,對于我國可持續發展戰略的切實實施是非常不利的。對此,相關企業以及研究人員應該樹立現代化的發展觀念,以創新的意識,積極實踐,不斷探索,針對在硅錳合金生產過程中存在的一系列問題,采取切實有效的科學手段,推進硅錳合金生產企業的可持續發展。

            3.1 科學設置配料比

            首先,在爐料之中的還原劑質量過剩時,爐料的導電性會明顯增強,此時電流呈上漲趨勢,坩堝縮小。并且,觀察爐火的外觀,應該與硅鐵還原反應過程中還原劑過剩的情況類似。此時,爐中二氧化硅的還原相對較多,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量不足時,電極下插相對較深,爐口火焰呈現不均勻狀態,電流明顯不穩。同時,由于還原劑成分的不足,爐渣之中的SiO2成分增高,出鐵時會出現鐵渣不分現象。對此,必須要通過嚴密的計算,來確定生產過程中的配炭量。并且,在計算的過程中,應該充分的考慮到爐中的一些實際情況。例如:在爐渣堿度相對較大時,爐渣較稀,出鐵時會帶出大量的生料。在這一情況下,可以適當的增加配炭量。同時,在對配炭量進行設置的過程中,應該考慮到出鐵口的實際情況,新出鐵口相對狹窄,出鐵時帶走的焦炭含量相對較少,此時,應該使配炭量少一點,如果是老出鐵口,口徑較寬,出鐵時會帶出較多的焦炭,此時,配炭量可以相對多一點。

            3.2 保證合理的爐渣堿度

            在進行硅錳合金的冶煉過程中,操作人員可以通過渣的流動性以及爐渣量對堿度進行判斷。當堿度處于一個正常的區間時,每一爐的爐渣量以及流動性都會在一定的區間之內變化。當出渣異常增多,出鐵量變小的時候,就表示爐渣中的堿度偏高。而當爐渣異常變少,流動性差的時候,就表示爐渣的堿度偏低。當發現這種狀況時,就代表爐渣的堿度不在正常的區間之內,需要及時的對爐渣堿度進行調節,以保證正常的合金質量。

            3.3 重視錳回收

            錳元素隨著爐渣排出主要是因為爐渣的堿度問題,當爐渣的堿度越高時,爐渣渣之中的含錳量就會相對降低。同時,經過長期的實踐證明,爐渣之中含有一定的氧化鎂,對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。對此,在進行硅錳合金的生產過程中,可以適當的在爐渣之中添加氧化鎂成分,以此更好的回收錳,以達到節約資源的實際目的。

            結語 

            綜上所述,由于生產工藝、設備、技術、操作等方面的原因,我國的硅錳合金生產還存在一定的問題。對此,相關人員應該積極實踐,推進我國硅錳合金生產企業的可持續發展。

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