Файл: Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов.pdf

Периодическим процессом осуществляют производство ферро­ сплавов продувкой в кислородном конвертере, вакуумной обработ­ кой в твердом и жидком состоянии, получение азотированных спла­ вов и т. п.

Шлаковый и бесшлаковый процессы производства ферросплавов.

В зависимости от удельного количества образующегося шлака произ­ водство ферросплавов можно разделить на две группы: на шлаковые и бесшлаковые процессы. Количество образующегося шлака характе­ ризуется отношением массы выпущенного из печи шлака к массе выпущенного сплава, т. е. кратностью шлака. При бесшлаковом про­ цессе кратность шлака колеблется в пределах 0,05—0,1. Примерами бесшлакового процесса может служить производство ферросилиция всех марок, кристаллического кремния и др. Шлаковым процессом выплавляют феррохром, ферромарганец, ферровольфрам и др. Крат­ ность шлака в этих процессах составляет 0,4 и более.

Металлотермический способ позволяет получать ферросплавы с очень низким содержанием углерода (ниже 0,03%). Хотя в настоя­ щее время чистые металлы с очень низким содержанием углерода могут быть получены применением обработки в вакууме или электро­ лиза, однако в ряде случаев металлотермическое производство более эффективно.

Промышленное значение имеют алюминотермическое производ­ ство металлического хрома, безуглеродистого ферротитана, феррова­ надия, феррониобия и силикотермическое или алюминосиликотер-

а при применении электроподогрева шлака или в случае предвари­ тельного расплава части шихты печная ванна, в которой ведется плавка, делается сменной. В целях сокращения тепловых потерь, а значит, и снижения расхода восстановителя и повышения качества сплавов ведутся работы по осуществлению полунепрерывной или непрерывной внепечной плавки.

Важными преимуществами металлотермического способа произ­ водства ферросплавов являются низкие капитальные вложения на строительство новых цехов, отсутствие сложного оборудования и возможность быстрого увеличения производства без больших допол­ нительных затрат.

3. РАЗВИТИЕ ФЕРРОСПЛАВНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В СССР

Ферросплавное производство в России возникло в 1908 г., когда на Южном Урале был построен завод по производству ферросилиция, который давал в год 500 т сплава. Современное ферросплавное произ­ водство в нашей стране по сути дела начинается с 7 ноября 1930 г., когда была пущена первая печь Челябинского ферросплавного завода, в дальнейшем преобразованного в электрометаллургический комбинат. В годы довоенных пятилеток были построены и введены в эксплуатацию также Запорожский и Зестафонский заводы, а в годы Великой Отечественной войны и после нее Актюбинский, Кузнецкий,

158

Ключевской, Никопольский, Кадиевский и другие заводы ферро­ сплавов.

Отечественные заводы строили с использованием наиболее совре­ менного для того времени оборудования. Уже на первых отече­ ственных заводах устанавливали печи мощностью 7500— 12000 кВА. Усилиями советских ученых, инженеров и рабочих были созданы собственные методы производства ферросплавов, отличные от приме­ нявшихся на зарубежных заводах. Одним из них является произ­ водство ферровольфрама, когда сплав вычерпывают из печи. По сравнению со способом выплавки ферровольфрама на блок при указанном способе увеличивается производительность печи, сни­ жается расход электроэнергии и повышается извлечение вольфрама. На Челябинском электрометаллургическом комбинате было освоено производство силикокальдия одностадийным методом в отличии от двустадийного, применявшегося на зарубежных заводах, а затем впервые в мировой практике было освоено производство силикокальция силикотермическим методом. На Запорожском заводе вы­ плавка последнего сплава была налажена углетермическим способом.

В СССР успешно освоено производство ферросплавов в печах с вра­ щающейся ванной и в закрытых печах. Например, при выплавке богатого ферросилиция в печах с вращающейся ванной на Челябин­ ском электрометаллургическом комбинате производительность печи возросла на 3—5%, расход электроэнергии снизился на 200— 300 кВт-ч/т, повысилась производительность труда плавильщиков на 46% по сравнению с выплавкой этого сплава в стационарных печах.

В последние годы на Никопольском ферросплавном заводе ус­ пешно освоены в работе уникальные закрытые прямоугольные печи мощностью 63 MBA по выплавке сплавов марганца.

Предполагается значительное увеличение единичной мощности печных агрегатов для производства всего сортамента ферросплавов. Так, в строящемся цехе № 8 Челябинского электрометаллургиче­ ского комбината будут установлены закрытые печи мощностью 40 MBA для выплавки силикохрома и углеродистого феррохрома и печи мощностью 16,5 MBA для получения рафинированного ферро­ хрома. Разрабатываются круглые закрытые печи для рудовосстано­ вительных процессов мощностью 60, 80 и 100 MBA.

Перевод выплавки ферросилиция, углеродистого феррохрома и силикомарганца в закрытые печи позволил улучшить условия обслу­ живания печей, утилизировать отходящий из печи высококалорий­ ный газ и снизить загрязнение воздушного бассейна.

Большой интерес представляет разработанный ЦНИИчерметом совместно с Серовским ферросплавным заводом и с Челябинским электрометаллургическим комбинатом метод смешения силикохрома с рудоизвестковым расплавом, обеспечивающий высокое извлечение хрома, повышение стойкости футеровки печей и получение ферро­ хрома, содержащего менее 0,03% С. ■

Совместными усилиями Днепропетровского металлургического института и Запорожского завода ферросплавов решена задача полу­

159

чения феррохрома с содержанием углерода ниже 0,02% путем вакуу­ мирования твердого феррохрома.

Освоено производство феррохрома с содержанием углерода 0,01— 0,02% путем вакуумирования в печах сопротивления брикетов из смеси углеродистого феррохрома и окислителя или из безуглеродистого феррохрома с 0,06—0,07% С. Выявлена перспективность полу­ чения в вакууме в твердом состоянии феррованадия и ферроволь­ фрама. Вакуумирование в индукционной печи ферромолибдена обеспечивает его очистку от примесей ряда цветных металлов. На Челябинском электрометаллургическом комбинате в содружестве

сЧелябинским НИИМом разработан способ получения феррохрома

ссодержанием 0,01% С и азотированного феррохрома в вакуумных индукционных печах.

На Ключевском заводе ферросплавов разработан эффективный ком­ бинированный метод выплавки алюминотермических ферросплавов с предварительным расплавлением части шихты в электропечи. Ус­ пешно начато применение кислорода в металлургии ферросплавов. Это — получение рафинированного феррохрома путем продувки угле­ родистого сплава кислородом в конвертере или рафинирование ферро­ хрома от углерода продувкой кислородом в ковше.

Внедряются методы внепечной обработки сплавов шлаками в це­ лях снижения в них содержания вредных примесей, например де­ сульфурации углеродистого феррохрома. В последние годы получают распространение процессы получения ферросплавов из бедных руд методом селективного восстановления.

Ведутся опытные работы по использованию электроннолучевой плавки в вакууме, плазменной и зонной плавок и электрошлакового переплава для получения особо чистых ферросплавов и легирующих металлов. Дальнейшее развитие получит также производство экзо­ термических ферросплавов путем брикетирования и окомковывания шихт. Усиленно ведутся исследования по усовершенствованию подго­ товки шихты к плавке за счет внедрения различных методов обога­ щения, брикетирования, окомкования и агломерации руд, их предва­ рительного нагрева и восстановления, а также создания моношихт.

Значительное внимание уделяется вопросам утилизации побочных продуктов плавки, шлаков и т. д. В частности, успешно решены во­ просы утилизации таких ценных металлов, как висмут и свинец при выплавке ферровольфрама и ферромолибдена, использования шлаков выплавки рафинированного феррохрома для известкования почв, изготовления самотвердеющих стержневых смесей в литейном про­ изводстве, варки тарного стекла и др.

Большие работы проведены на отечественных заводах по механи­ зации трудоемких процессов: механизирована загрузка шихты в от­ крытой печи с помощью машины П. С. Плюйко, внедрены в ряде слу­ чаев машины для обработки колошника, закрытия летки, разливоч­ ные машины и т. д. Эти работы будут всемерно расширены, так как они являются базой для дальнейшей автоматизации производства.

В настоящее время полностью автоматизировано управление электрическим режимом ферросплавных печей, созданы автоматиче-

160

ские системы дозирования и подачи шихты с использованием элек­ тронно-вычислительных машин (ЭВМ), автоматизированные системы перепуска электродов и т. д.

Сейчас важнейшей задачей является создание автоматических систем управления как технологическим процессом, так и всем про­ цессом производства с помощью ЭВМ. Для этого усиленно ведутся работы по созданию различных датчиков, уровнемеров, автоматиче­ ских анализаторов, автоматических весовых устройств и на их базе локальных автоматических систем, которые затем будут объединены в единую автоматическую систему управления производством (АСУП).

Ферросплавная промышленность Советского Союза получит даль­ нейшее развитие как по объему производства, гак и по сортаменту и качеству выплавляемых сплавов, что диктуется развитием каче­ ственной металлургии, увеличением производства специальных ста­ лей и сплавов.

Г Л А В А XV

ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОСПЛАВОВ

1. ФЕРРОСИЛИЦИЙ

Кремний и его сплавы очень широко используются для раскис­ ления и легирования стали и в качестве восстановителей при получе­ нии металлов и сплавов методом силикотермии, а также при произ­ водстве кремнийорганических соединений. Состав сплавов кремния приведен в табл. 13.