Файл: Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие..pdf

ПРОИЗВОДСТВО СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА

Среднеуглеродистый феррохром выплавляют в основном по одной из трех технологических схем.

При применении бесфлюсового метода, основанного на рафини­ ровании бедного силикохрома, содержащего 27—34% Si и 40— 46% Сг, кусковой хромовой руды, обеспечивающей создание в печи рафинирующего рудного слоя, плавку ведут в печах с магнезитовой футеровкой мощностью 3—5 MBA при рабочем напряжении 260— 300 В. Процесс протекает по реакции

Параллельно идет восстановление окиси железа. По мере нако­ пления в шлаке кремнезема дальнейшее восстановление окиси хрома затрудняется и в конечных шлаках содержится 27—35% Сг20 3.

Навеску силикохрома меняют в зависимости от содержания Сг20 3 в руде; она составляет около 12 кг на 100 кг руды, содержащей 50% Сг30 3. В печь задают всю навеску хромовой руды (3—4 т) и 90% силикохрома, остальной силикохром присаживают после рас­

Расход электроэнергии составляет 3,6 ГДж (1000 кВт-ч) на 1 т руды. Сплав и шлак выпускают одновременно в футерованный шамотным кирпичом копильник. Разливку сплава производят через нижнее очко копильника в чугунные изложницы.

Процесс характеризуется высокой производительностью и низ­ ким сквозным расходом электроэнергии на 1 т руды, составляющим 23 ГДж (6400 кВт-ч). Получающийся при этом способе богатый шлак,

2,2—2,3, сообразно с чем процесс характеризуется низким использо­ ванием хрома, равным примерно 55—62%.

Флюсовый метод выплавки среднеуглероднстого феррохрома аналогичен производству малоуглеродистого феррохрома, который будет рассмотрен ниже, и отличается от него лишь дачей в шихту передельного феррохрома.

В настоящее время в СССР все большее значение приобретает получение среднеуглеродистого феррохрома методом обезуглерожи­ вания углеродистого феррохрома в конвертере (рис. 177) с кисло­ родным дутьем. Он футерован фасонным периклазошпинелидным кирпичом. Медная фурма расположена так, чтобы можно было осуществлять продувку кислородом как через сплав, так и сверху. Для охлаждения фурмы во время дутья через сплав в кислородное дутье впрыскивается 22—24% воды (по объему в пересчете на пар). Следует отметить, что пар активно участвует в окислении примесей. Продувку осуществляют в несколько периодов.

Заливку жидкого углеродистого феррохрома ведут при подаче кислорода, составляющей около 100 м3/ч, и наклоне конвертера

500

примерно на 35°, чтобы сплав не мог залить фурму. После заливки задают алюминий в количестве 0,5—0,8% от массы плавки, что обес­ печивает резкий подъем температуры до значений, обеспечивающих окисление углерода.

В I период после заливки сплава кислородное дутье подают в сплав. При этом протекают экзотермические реакции окисления кремния, железа, хрома и его карбидов, в результате чего сплав разогревается до 1725— 1825° С и повышается концентрация окиси хрома в шлаке.

Окисление углерода в этот период незначительно и происходит преимущественно вследствие взаимодействия с окисыо хрома.

Во II периоде конвертер наклоняют до достижения угла в 20°

400 м3 кислорода в час и расходе воды 2 л/мин. После окончания плавки в конвертер задают 200—600 кг отходов среднеуглероди­ стого феррохрома и температура расплава поднимается еще на 30— 40° С. Затем подачу кислорода прекращают и сплав выдерживают в конвертере 7— 10 мин для лучшего отделения шлака, после чего его сливают в изложницу. При сливе на струю расплава для восста­ новления окислов хрома из шлака задают силикохром из расчета 50 кг на 1 т сплава. Конечные шлаки содержат около 70—80% С г,03 и их используют при выплавке углеродистого феррохрома.

Технико-экономические показатели производства среднеуглеро­ дистого феррохрома, осуществляемого по различным технологиям, приведены в табл. 39.

501

П р и м е ч а л и е. Показатели даны на 1 базовую тонну (60% Сг).

ПРОИЗВОДСТВО МАЛОУГЛЕРОДИСТОГО И БЕЗУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА

Основное количество мало- и безуглеродистого феррохрома производят различными силикотермическими способами, т. е. путем восстановления кремнием силикохрома окислов хромовой руды в присутствии флюса — извести.

Реакция восстановления окиси хрома кремнием может быть опи­ сана уравнением

2Сг20 3 + 3Si = 4Сг + 3SiO.,; AG° = —45113 + 9.15Т.

С-иликотермическое восстановление окиси хрома протекает по схеме Сг20 3 — СЮ —>Сг по реакциям

2С г 20 3 + Si = 4СЮ + S i0 2, AG° = 21969 — 4,47 Т\

2СЮ -г Si = 2Сг + S i02; AG° = 10622 — 2,8 Т.

Так как по мере накопления в шлаке кремнезема дальнейшее восстановление окиси хрома затрудняется, в шлак вводят известь, связывающую $Ю2 в прочные силикаты по реакциям

СаО + S i02 = CaO-Si02;

2СаО 4 -S i0 2 = 2Ca0-Si02.

Благодаря этому процесс восстановления протекает более полно. Параллельно с рассмотренными в печи совершаются процессы восстановления окислов кальция, магния, фосфора, серы и других

элементов, о чем свидетельствует присутствие их в сплаве.

При производстве рафинированного феррохрома шихта состоит из хромовой руды, 50%-ного силикохрома и извести.

502

Хромовую руду перед подачей на печи усредняют и дробят до размеров кусков не более 20 мм. В зимнее время руду сушат до тех пор, пока содержание влаги не будет равно 0,5—1,5%. Это преду­ преждает шлакование в печи и повышает надежность автоматиче­ ского дозирования. Для производства феррохрома, содержащего

углерода в прокаленной руде не должно превышать 0,020%. Силикохром, предназначенный для выплавки феррохрома, содержащего

Выплавку мало- и безуглеродистого феррохрома ведут периоди­ ческим процессом в стационарных или наклоняющихся и вращаю­ щихся печах мощностью 2500—5000 кВА с магнезитовой футеровкой при рабочем напряжении 300—350 В.

Чем ниже заданное содержание углерода в сплаве, тем выше должно быть рабочее напряжение. При выплавке феррохрома марок ФХО06 и ФХОЮ обычно работают на вторичном напряжении, рав­ ном 330—350 В, и графитированных электродах. Феррохром осталь­ ных марок, как правило, плавят, используя более низкое напряже­ ние и самоспекающиеся электроды.

Выплавка мало- и безуглеродистого феррохрома в наклоняю­ щихся и вращающихся печах складывается из следующих операций:

а) завалки силикохрома из двух первых колош шихты (обычный состав колоши: 1700 кг хромовой руды, 1500 кг извести и 650—680 кг

силикохрома) на подину печи; б) подъема мощности и завалки руды и извести первых двух

колош; в) проплавления первых двух колош;

г) выпуска шлака в стальной нефутерованный ковш; д) завалки 80—90% силикохрома третьей колоши шихты;

е) подъема мощности и завалки руды и извести третьей колоши; ж) проплавления третьей колоши и завалки оставшейся части

силикохрома; д) выпуска сплава и шлака;

503