一种硅锰合金高效冶炼方法与流程

本发明涉及硅锰合金冶炼，尤其涉及一种硅锰合金高效冶炼方法。

背景技术：

1、随着工业生产和科技发展的需求，硅锰合金作为一种重要的铁合金材料，在钢铁冶炼行业中扮演着不可或缺的角色，广泛应用于生产优质钢种，特别是高强度、耐磨、耐蚀钢材。传统的硅锰合金冶炼方法存在诸多挑战，如原料混合不均匀、炉料坍塌导致的电极损耗、冶炼效率低下等问题，严重制约了硅锰合金产品的质量和产量。

2、矿热炉电极通常承载着巨大的电流，电极本身及其连接结构设计较为复杂且需承受高温和高压，直接对电极进行旋转可能会增加电气连接点的磨损、断电风险和电极断裂的可能性，从而影响生产安全。

技术实现思路

1、为了解决上述提出的至少一个技术问题，本发明提供一种硅锰合金高效冶炼方法，以解决硅锰合金冶炼过程中原料混合不均匀成品质量不高的问题。

2、提供了一种硅锰合金高效冶炼方法，包括：

3、将冶炼硅锰合金的原材料进行混合，所述原材料中包括锰矿石、焦炭、硅石和碳渣；

4、将所述原材料分批次倒入双相电极矿热炉中进行冶炼；

5、实时监测电极相电压、反应区压力值和反应区温度值，并根据所述电极相电压、所述反应区压力值和所述反应区温度值确定当前时刻的炉况类型，所述炉况类型包括全固态矿料炉况、半固态半熔融态矿料炉况和出硅锰合金炉况；

6、根据当前时刻的所述炉况类型，控制所述双相电极矿热炉的炉体沿炉体中轴线旋转的转速，直至冶炼完成。

7、优选地，所述并根据所述电极相电压、所述反应区压力值和所述反应区温度值确定当前时刻的炉况类型，包括：

8、将所述电极相电压、所述反应区压力值和所述反应区温度值输入操作电阻预测模型，得到操作电阻；

9、监测所述操作电阻，当所述操作电阻大于第一操作电阻阈值且变化率为负时，确定所述炉况类型为所述全固态矿料炉况；当所述第一操作电阻阈值小于所述操作电阻小于第二操作电阻阈值时，确定当前时刻的所述炉况类型为所述半固态半熔融态矿料炉况；当所述操作电阻大于所述第二操作电阻阈值且变化率为正时，确定当前时刻的所述炉况类型为所述出硅锰合金炉况；

10、其中，所述第一操作电阻阈值大于所述第二操作电阻阈值。

11、优选地，所述操作电阻预测模型表示为：

12、

13、

14、

15、

16、

17、其中，rab为操作电阻，ra为电弧电阻，rb为反应区料层电阻，u为电极相电压，β为相关系数，p为反应区压力值，μ为中间参数，θ为矿料配比相关参数，m为矿料质量，c为矿料比热容，t为反应区温度，l为双相电极极间距离，d为双相电极的直径。

18、优选地，所述根据当前时刻的所述炉况类型，控制所述双相电极矿热炉的炉体沿炉体中轴线旋转直至冶炼完成，包括：

19、若当前时刻的所述炉况类型为所述全固态矿料炉况，控制所述双相电极矿热炉的炉体保持静止；

20、若当前时刻的所述炉况类型为所述半固态半熔融态矿料炉况，控制所述炉体沿炉体中轴线以第一转速旋转；

21、若当前时刻的所述炉况类型为所述出硅锰合金炉况，控制所述炉体保持静止；

22、持续冶炼，直至冶炼完成。

23、优选地，所述炉况类型还包括矿料坍塌炉况，当检测到所述操作电阻的变化率超过第一变化率阈值且变化率为正时，确定所述炉况类型为所述矿料坍塌炉况；检测到当前时刻的所述炉况类型为所述矿料坍塌炉况，控制所述炉体沿炉体中轴线以第二转速旋转，检测到至少一相电极位于坍塌的矿料区域时，保持所述炉体沿炉体中轴线以第三转速旋转；

24、其中，所述第二转速大于所述第一转速大于所述第三转速。

25、优选地，所述检测到至少一相电极位于坍塌的矿料区域时，保持所述炉体沿炉体中轴线以第三转速旋转，包括：

26、在炉体以所述第二转速旋转过程中，检测所述操作电阻预设单位时间内的变化率是否大于第二变化率阈值；

27、若是，则控制所述炉体沿炉体中轴线以所述第三转速旋转，直至所述操作电阻低于所述第一操作电阻阈值；

28、若否，则保持所述炉体沿炉体中轴线以所述第二转速旋转。

29、优选地，所述则控制所述炉体沿炉体中轴线以所述第三转速旋转，包括：

30、控制所述炉体沿炉体中轴线以所述第三转速双向交替旋转。

31、优选地，所述原材料中碳渣、锰矿石、焦炭、硅石的质量用量比为：3：3：2：2。

32、优选地，所述第一转速为1r/h，所述第二转速为2r/h，所述第三转速为0.5r/h。

33、优选地，所述将冶炼硅锰合金的原材料进行混合之前，还包括：

34、对所述原材料进行粉碎，以使所述原材料的平均粒径在1cm至5cm之间。

35、本发明的有益效果在于：

36、(1)本发明通过设计不同的炉体旋转速度，实现了对炉内熔融状态下矿料搅拌的精准调控。这种动态调整炉体旋转速度的方式，确保了矿料在熔炼过程中的均匀性，显著提高了炉内物料的熔炼效率，同时增强了整个冶炼过程的稳定性。特别是在处理矿料坍塌问题时，通过第二转速和第三转速的切换，既能快速定位并处置坍塌区域，又能保证坍塌矿料得以均匀熔融，避免了电极损伤，确保了冶炼过程的连续性和安全性；

37、(2)本发明采用了操作电阻预测模型，能够实时监测并预测电极相电压、反应区压力值和反应区温度值与操作电阻的关系，以此准确判断炉内的炉况类型，突破了传统依赖人工经验判断炉况的局限，使得冶炼过程更为智能化和精确化，有效提升了硅锰合金冶炼的整体效能和产品质量，通过实时调整炉况控制策略，进一步降低了能源消耗，延长了设备使用寿命，实现了高效、环保的冶炼目标。

38、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

技术特征：

1.一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述并根据所述电极相电压、所述反应区压力值和所述反应区温度值确定当前时刻的炉况类型，包括：

3.根据权利要求2所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述操作电阻预测模型表示为：

4.根据权利要求2所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述根据当前时刻的所述炉况类型，控制所述双相电极矿热炉的炉体沿炉体中轴线旋转的转速，直至冶炼完成，包括：

5.根据权利要求4所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述炉况类型还包括矿料坍塌炉况，当检测到所述操作电阻的变化率超过第一变化率阈值且变化率为正时，确定所述炉况类型为所述矿料坍塌炉况；检测到当前时刻的所述炉况类型为所述矿料坍塌炉况，控制所述炉体沿炉体中轴线以第二转速旋转，检测到至少一相电极位于坍塌的矿料区域时，保持所述炉体沿炉体中轴线以第三转速旋转；

6.根据权利要求5所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述检测到至少一相电极位于坍塌的矿料区域时，保持所述炉体沿炉体中轴线以第三转速旋转，包括：

7.根据权利要求6所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述则控制所述炉体沿炉体中轴线以所述第三转速旋转，包括：

8.根据权利要求1所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述原材料中碳渣、锰矿石、焦炭、硅石的质量用量比为：3：3：2：2。

9.根据权利要求5所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述第一转速为1r/h，所述第二转速为2r/h，所述第三转速为0.5r/h。

10.根据权利要求1所述的一种硅锰合金高效冶炼方法，其特征在于，所述将冶炼硅锰合金的原材料进行混合之前，还包括：

技术总结本发明公开了一种硅锰合金高效冶炼方法，包括：将冶炼硅锰合金的原材料进行混合，原材料中包括锰矿石、焦炭、硅石和碳渣；将原材料分批次倒入双相电极矿热炉中进行冶炼；实时监测电极相电压、反应区压力值和反应区温度值，并根据电极相电压、反应区压力值和反应区温度值确定当前时刻的炉况类型，炉况类型包括全固态矿料炉况、半固态半熔融态矿料炉况和出硅锰合金炉况；根据当前时刻的炉况类型，控制炉体沿炉体中轴线旋转的转速，直至冶炼完成。本发明针对不同炉况类型对炉体进行不同转速的旋转，有效提高了炉内物料的熔炼效率和稳定性。技术研发人员：周金平,潘信久,劳有清,潘尚专受保护的技术使用者：广西田东晟锦新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13