Файл: Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие..pdf

Суммарная реакция образования карбида марганца имеет вид

4MnSi03 + 4СаО + 5С = Mn4C + 4CaSi03 + 4СО;

AG° = 710 400 — 713,8 Дж/моль (169 676 —

—170,5 Т кал/моль).

иее протекание возможно уже при температуре выше 724° С. Как видно, введение в систему извести оказывает решающее

влияние на условия восстановления марганца, одновременно свя­ зывая кремнезем и затормаживая его восстановление и, следова­ тельно, оно является нежелательным при производстве силикомарганца.

Однако при получении силнкомарганца из бедных руд, содержа­ щих много кремнезема, в шихту вводят известь во избежание полу­ чения сплава с чрезмерно высоким отношением Si/Mn и образова­ ния слишком вязкого шлака. Отношение CaO: S i0 2 в конечном шлаке при плавке силнкомарганца из таких руд составляет 0,52—0,58. Существенно облегчает восстановление марганца и кремния при­ сутствие в шихте железа.

с учетом перегрева шлака на 100— 150° С температура в печи, в ко­ торой выплавляют снлнкомаргаиец, не превышает 1400° С.

Силикомарганец выплавляют непрерывным процессом с закры­ тым колошником в открытых, полузакрытых и закрытых печах со станционарной и вращающейся ванной мощностью до MBA при ра­ бочем напряжении 120— 160 В и силе тока на электродах 40—50 кА.

Примерный состав колоши при выплавке силикомарганца марки СМн17 определяется следующими цифрами: 300 кг марганцевой руды, 190 кг марганцевого агломерата, 130 кг кварцита, 25 кг доло­ мита, 130 кг коксика и 5 кг железной стружки.

Шихту загружают в печь равномерно, у электродов поддержи­ вают небольшие конуса высотой 250—300 мм. Расход электроэнер­ гии составляет 3,24 ГДж (900 кВт-ч) на колошу шихты. Глубина посадки электродов в шихте должна составлять 1,2— 1,5 мм для от­ крытых и 1,7— 1,8 м для закрытых печей.

Сход шихтовых материалов, загруженных в снликомарганцевую печь (открытую и закрытую), происходйт в узких зонах (шири­ ной 200—250 мм), окружающих электроды. Недопустима работа печи с высокой посадкой электродов или с короткими электродами (такая работа характеризуется наличием выбросов и обвалов шихты), что приводит к захолаживанию горна печи и снижению ее производи­ тельности.

Выпуск сплава производят 4—5 раз в- смену. Для окончатель­ ного отделения шлака от сплава последний разливают через про­ межуточную изложницу с сифоном в чугунные ребристые изложницы

486

грузку. В случае ее падения дают дополнительное количество коксика или несколько приподнимают электроды. В случае неудовлет­ ворительного выхода шлака под электроды дополнительно задают

должно быть в пределах 1,0—5,0 Па (0,1—0,5 мм вод. ст.). При нор­ мальной работе печи мощностью 60 MBA за 1 ч выделяется 1600— 2200 м3 газа, имеющего следующий состав: 70—85% СО, 12— 20% С 02, менее 1% 0 2 и менее 8% Н 2.

Передельный силикомарганец марки СМн26, применяемый при производстве металлического марганца, должен содержать мини­ мальное количество железа, углерода и фосфора, поэтому выплавку его ведут из бесфосфористого высокомарганцовнстого шлака.

Вязкость образующихся при этом шлаков снижается добавкой в шихту плавикового шпата и известняка и перегревом шлака, обе­ спечиваемым соответствующим электрическим режимом.

Бесфосфористый шлак применяют в кусках размером 25—80 мм, кварцит— в кусках 25—80 мм, коксик 5—20 мм, известняк 25—40 мм

счетный состав шихты определяется следующими данными: 100 кг бесфосфористого шлака, 33 кг кварцита, 27 кг коксика, 9 кг извест­ няка.

Выплавку передельного силикомарганца ведут непрерывным процессом с закрытым колошником в печах мощностью 3,0—4,0 MBA при рабочем напряжении 130— 140 В; шихту загружают по мере ее

487

проплавления. Нормальный ход печи характеризуется устойчивой

Таблица 31

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКОМАРГАНЦА

488

ПРОИЗВОДСТВО СРЕДНЕ- И МАЛОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА

Рафинированный ферромарганец марок ФМнО,5, ФМн1,0 и ФМн1,5 получают восстановлением окислов марганцевой руды м бесфосфористого шлака кремнием силикомарганца в присутствии извести, связывающей кремнезем в прочные силикаты. Процесс рафи­ нирования протекает по следующим реакциям:

2MnO + MnSi + 2СаО = ЗМп -|- 2Ca0-Si02;

AG° = — 115 867 — 3,91 Т Дж/моль (—27 673 —

— 0,935 Т кал/моль);

ЗМпО + MnSi -I- СаО = ЗМп + 1/2 (2Mn0-Si02)l/2 (2СаО X X S i02);

AG° = —43 996 — 15,1 Дж/моль (— 10 508 —

— 3,61 Т кал/моль);

2(MnO-SiOo) + MnSi + 6СаО = ЗМп + 3 (2Ca0-Si02);

AG° = 362 512 — 10,38 Дж/моль (86 585 — 2,48 Т кал/моль).

Плавку ведут в наклоняющихся и вращающихся печах мощностью 2500—3500 кВА с магнезитовой футеровкой при рабочем напряже­ нии 150—280 В. В шихте используют жидкий или дробленый бесфосфористый марганцевый шлак (>47% Мп и 0,011 — 0,017% Р), марганцевую руду, силикомарганец (эД9% Si, ^ 65% Мп, ==£ 1,0% С и =< 0,30% Р в куске до 30 мм) и известь ( ^ 90% СаО в кусках до 50 мм). Если в шихте отсутствует бесфосфористый шлак, то сили­ комарганец должен содержать <0,8% С. Руда должна быть просу­ шена до содержания влаги, равного 1—3%. Процесс периодический и состоит из следующих операций: 1) заправка ванны известью и отходами от очистки сплава; 2) заливка шлака и повышение мощ­ ности печи; 3) загрузка твердой части шихты; 4) расплавление шихты и доводка расплава; 5) выпуск плавки.

Шихта для малоуглеродистого сплава имеет следующий состав: 100 кг бесфосфористого марганцевого шлака, 25—35 кг марганце­ вой руды, 45—55 кг силикомарганца, 65—70 кг извести.

При производстве среднеуглеродистого ферромарганца обычно работают без ввода в шихту бесфосфористого марганцевого шлака. На проплавление 100 кг рудной части шихты (бесфосфористый мар­

жают 7500—8000 кг марганцевого шлака, 3700—4000 кг марганце­ вой руды, 7300—7500 кг извести и 5400—6000 кг силикомарганца.

Повышение нагрузки и плавление шихты ведут на напряжении 276—254 В, а рафинирование и доводку сплава — на напряжении 232 В. Для ускорения рафинирования ванну 1—2 раза перемеши­ вают сжатым воздухом.

Сплав и шлак выпускают одновременно. Разливку сплава ведут на разливочной машине конвейерного типа или в металлические

489

2)выплавка высококремнистого силикомарганца; '

3)выплавка металлического марганца.

Первые два передела были рассмотрены выше. Физико-химиче­ ские основы третьего передела аналогичны выплавке рафинирован­ ного ферромарганца.

Распределение элементов между продуктами плавки приведено в табл. 33.

490