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硅鐵冶煉的基本反應(yīng),是利用焦碳中的碳,將硅石中二氧化硅的硅還原出來的反應(yīng)。要使這一反應(yīng)順利進(jìn)行,必須有良好的爐況。正確的加料方法,是獲得良好爐況、達(dá)到高產(chǎn)量低消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。每批料必須混合均勻后加入爐內(nèi),不準(zhǔn)偏加料。
均勻地混合爐料是保證爐內(nèi)反應(yīng)正常進(jìn)行的重要操作條件。如果爐料未經(jīng)均勻混合或任意選擇性的加入爐內(nèi),這就是同常所說的“偏加料”,其結(jié)果是在爐內(nèi)局部區(qū)域造成硅石過剩或焦碳過剩,這兩種情況都不利于爐內(nèi)反映順利進(jìn)行,而使?fàn)t況惡化。硅鐵加入鑄鐵中可作球墨鑄鐵的孕育劑,且能阻止碳化物形成,促進(jìn)石墨的析出和球化,改善鑄鐵性能??梢?,爐料混合均勻是十分重要的。
硅鐵特別適用于連鑄鋼水脫氧要求,實(shí)踐證明,硅鐵不但滿足煉鋼脫氧要求,還具有脫硫性能且具有比重大,穿透力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
在鑄鐵工業(yè)中用作孕育劑和球化劑。鑄鐵是現(xiàn)代工業(yè)中一種重要的金屬材料,它比鋼便宜,容易熔化冶煉,具有優(yōu)良的鑄造性能和比鋼好得多的抗震能力。特別是球墨鑄鐵,其機(jī)械性能達(dá)到或接近鋼的機(jī)械性能。在鑄鐵中加入一定量的硅鐵能阻止鐵中形成碳化物、促進(jìn)石墨的析出和球化,因而在球墨鑄鐵生產(chǎn)中,硅鐵是一種重要的孕育劑和球化劑。硅石中的含硫量,由于冶煉過程中硫﹙S﹚和硅﹙Si﹚形成硫化硅,如SiS、SiS2等化合物,這些化合物在高溫下易揮發(fā)跑掉,因此對(duì)硅石含硫量不作要求。
液態(tài)硅鐵在緩慢冷卻過程中,密度小的富硅部分上浮,密度大的硅化鐵下沉,使硅鐵的成分產(chǎn)生偏析。為減少硅鐵錠的偏析,必須降低硅鐵澆鑄溫度,控制錠厚度,或分層澆鑄和加快錠的冷卻速度。硅鐵中的雜質(zhì)大多以磷化物的形態(tài),聚集于晶粒間界。當(dāng)空氣中的水分滲入鐵錠內(nèi)的裂縫后與聚集在晶粒間界的磷化物反應(yīng),生成有毒的PH3和AsH3氣體,使晶粒間界遭到徹底破壞,也是硅鐵粉化的另一因素。硅的熔點(diǎn)較高,冷凝時(shí)先凝固,硅化鐵的熔點(diǎn)較低,與空氣接觸被氧化,呈褐色。
硅鐵的生產(chǎn)設(shè)備是埋弧還原電爐。硅鐵的含硅量通過鐵原料的配加量來控制。生產(chǎn)高純硅鐵除選用純凈的硅石和還原劑外,還要進(jìn)行爐外精煉以降低合金中的鋁、鈣、碳等雜質(zhì)。
硅石加入爐內(nèi)預(yù)熱時(shí)均有不同程度的爆裂,這是因二氧化硅晶格變化時(shí)體積膨脹造成的。不同產(chǎn)地的硅石,其爆裂程度不同。
選礦源時(shí)要把硅石先做爐內(nèi)試驗(yàn),再確定是否能用。小爐子用的硅石,可因地制宜,適當(dāng)酌情降低質(zhì)量要求。對(duì)硅石粒度也有要求,粒度過大,反應(yīng)速度減慢,粒度過小或粉末多,會(huì)影響料面的透氣性。粉末多的硅石帶入泥土也多,使渣量增加。