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

они садятся в шлак, теряется дуговой режим работы печи и беспо­ лезно расходуется электроэнергия.

При обнаружении отклонений хода печи от нормального важней­ шая задача персонала — своевременно определить причину наруше­ ния процесса и принять соответствующие меры, например повысить или снизить навеску восстановителя для исправления положения.

Глубину погружения электродов в шихту регулируют изменением электрического сопротивления печи или, что более желательно, изменением рабочего напряжения. Для изменения электрического сопротивления печи, выплавляющей сплавы кремния, увеличивают или уменьшают проводимость шихтовых материалов путем изменения состава шихтовой смеси или размеров кусков шихты. Увеличение в шихтовой смеси количества углеродистого восстановителя или уве­ личение его крупности повышает проводимость шихты, а замена части рядового коксика коксиком с повышенным электросопротивле­ нием, древесным углем или добавка древесных отходов снижают ее проводимость.

Выплавка кремния и его сплавов в печах с вращающейся ванной имеет ряд технологических особенностей. В этом случае объем газо­ вой полости под электродами уменьшается в три—четыре раза по сравнению с объемом при работе с неподвижной ванной. Газовая полость формируется в основном с набегающей стороны электрода, а со сбегающей стороны или совсем отсутствует, или развита весьма слабо.

При вращении ванны печи шихта как бы «вспахивается» неподвиж­ ными электродами, спекшиеся участки практически отсутствуют, что обеспечивает увеличение активной зоны более чем в два раза. Шихту примерно на 65% надо заваливать с набегающей стороны электрода.

Важнейшее значение имеет правильный выбор режима вращения ванны печи. Чрезмерная скорость вращения ванны приводит к ухуд­ шению работы колошника, неустойчивой посадке электродов, затруд­ нениям в работе летки и, как следствие, снижению технико-экономи­ ческих показателей производства. При уменьшении скорости враще­ ния ванны ниже оптимальной соответственно теряется эффект от вра­ щения ванны.

Оптимальная скорость вращения ванны печи составляет один оборот за 50— 100 ч (более высокая скорость нужна для выплавки низкопроцентных сплавов). Вращение ванны печи, выплавляющей кремний и его сплавы, должно быть реверсивным в секторе 80— 120°, что обеспечивает разрушение карбидов и разрыхление шихты на колошнике по всему сечению ванны, устойчивую работу летки и нор­ мальный выпуск сплава и шлака значительно улучшает условия службы электродов.

Технология производства ферросилиция в закрытых печах. В за­ крытых печах освоена выплавка ФС.18, ФС25, ФС45, ФС65 и осваи­ вается выплавка ФС75. Дополнительные трудности при выплавке высокопроцентных сплавов кремния в закрытых печах связаны с по­ вышенным спеканием шихты и значительно более высоким улетом кремния.

168

Правильное обслуживание закрытой печи заключается в поддер­ жании необходимой величины давления под сводом печи, обеспечении равномерного схода шихты в воронках и предупреждении забивания подсводового пространства и газоходов печи. Для обеспечения нор­ мальной работы закрытой печи необходимо всемерно ограничивать поступление в подсводовое пространство газообразных продуктов, способных при конденсации образовывать настыли из S i02, SiC, Si. Зарастание подсводового пространства является главным образом результатом недостатка углерода в ванне печи. Однако избыток восстановителя, ведущий к мелкой посадке электродов в шихте, также приводит к выходу колошниковых газов в большом количестве с более высокой температурой и с повышенным содержанием SiO.

Нормальный ход закрытой печи характеризуется равномерным выделением вокруг электродов невысокого и неяркого пламени и равномерным сходом рыхлой шихты во всех воронках и вокруг каж­ дого электрода, устойчивой глубокой (1500— 1700 мм) посадкой элек­ тродов в шихте, полной электрической нагрузкой, регулярным выхо­ дом жидкоподвижного шлака при каждом выпуске и появлением в конце его небольшого языка неяркого пламени. Давление под сво­ дом печи должно составлять 0—5 Н/м2 (0—0,5 мм вод. ст.), темпера­ тура газа под сводом 500—600 и в газоходе 200° С. Выход отходящих

стого газа 80—90% СО и в чистом газе менее 0,9% 0 2.

При выплавке ФС18 навеска восстановителя должна быть выше на 10— 15 кг на колошу, чем при выплавке ФС45, что объясняется повышенным содержанием углерода в сплаве (до 1,5%). Нормальный ход печи дополнительно характеризуется выходом графитовой спели. Обильный выход шлака при отсутствии графитовой спели является признаком подкварцевания печи.

Наиболее часто встречающиеся ненормальности в работе печи связаны с забиванием тракта газохода и подсводового пространства пылью из-за работы с недостатком восстановителя или на коротких электродах, подсоса воздуха в подсводовое пространство или наруше­ ниями в подаче воды на орошение газохода.

Зависание шихты в воронках может привести к раскрытию ко­ лошника, прогару свода и воронок и т. д. Повышение давления под сводом и большой перепад его в различных точках свидетельствует о забивании подсводового пространства, образовании в нем перегоро­ док и скоплении пыли в устье газохода. Повышение температуры подсводового пространства может быть вызвано появлением разре­ жения в какой-либо части подсводового пространства, а также про­ плавлением колошника печи, вызванным зависанием шихты в во­ ронках. Повышение содержания водорода в подсводовом простран­ стве свидетельствует о повышении влажности шихты или о наличии течи воды из воронок или секций свода, причем в случае течи воды содержание водорода в газе резко повышается (20% и более).

Выпуск ферросилиция из печи производится периодически по мере его накопления. При выплавке ФС18 и ФС25 производят 6—7

169

выпусков и при выплавке ФС45, ФС65, ФС75 и ФС90 — 4—5 выпусков-, в смену. Слишком частые выпуски сплава приводят к большим поте­ рям тепла и понижению температуры в районе выпускного отверстия,, что затрудняет выход сплава и шлака, а также увеличивает потери: при выпуске и разливке его. При слишком редких выпусках замед­ ляется процесс восстановления кремнезема, ухудшается посадка электродов и увеличиваются потери кремния в улет.

Выпуск следует производить через равные промежутки времени,, продолжительность его составляет 15—20 мин. Летка при этом: должна быть открыта широко для обеспечения полного выпуска спла­ ва и шлака. С этой целью целесообразно производить шуровку летки: железными прутьями. По окончании выпуска летку закрывают воз­ можно глубже конической пробкой из смеси электродной массы и пека, или смеси огнеупорной глины и коксика.

Ферросилиций выпускают в ковш, футерованный шамотным кир­ пичом или графитовой плиткой и затем разливают в слитки в чугун­ ные изложницы или в чушки на разливочной машине конвейерноготипа. Для получения порошков и гранул применяется водная гра­ нуляция ферросилиция на специальной установке. Кристалли­ ческий кремний выпускают в цельнолитую чугунную изложницу,, подкатываемую под летку или в ковш.

Технико-экономические показатели процесса. Основным показате­ лем, характеризующим степень совершенства технологии и обору­ дования, квалификацию обслуживающего персонала при производ­ стве кремния и его сплавов, является удельный расход электроэнер­ гии. Советские ферросплавщики добились хороших результатов по

Расход сырья и вспомогательных материалов при выплавке спла­ вов кремния приведен в табл. 17. Резервы повышения технико-эконо­ мических показателей производства имеются в улучшении методов подготовки шихты, использовании специальных восстановителей, применении закрытых печей, повышении точности дозирования шихты и повышении квалификации персонала.

Простои печи приводят к нарушению установившегося теплового и электрического режима, требуют затрат электроэнергии на после­

170

дующий разогрев печи. Поэтому необходимо всячески снижать про­ стои печей, увеличивать надежность работы оборудования, сокра­ щать время и одновременно увеличивать периодичность ремонтов печей.

Значительный резерв для улучшения технико-экономических показателей производства кремнистых ферросплавов имеется в уве­ личении мощности печных агрегатов, с ростом которой сокращаются как капитальные вложения, так и эксплуатационные расходы на тонну продукции.

2. ФЕРРОХРОМ

Хром является одним из наиболее широко используемых легирую­ щих элементов. Сортамент хромовых сплавов и металлического хрома приведены в табл. 18, 19. Сплавы, содержащие менее 2% С, называют рафинированным феррохромом.

Сырые материалы для выплавки сплавов хрома. Среднее содержа­ ние хрома в земной коре составляет 0,035%. Основными хромсодер­ жащими минералами являются хромшпинелиды, часто называемые хромитами, в которых находится около 99,9% всего хрома, содержа­ щегося в земной коре.

Хромиты образуют несколько разновидностей: собственно хромит

FeCr20 4 (46,5% хрома), магнохромит (Mg, Fe) Cr20 4 (42% хрома)

и т. д.

СССР располагает крупнейшими в мире запасами хромовых руд. Потребности отечественной ферросплавной промышленности пол­ ностью покрываются хромовыми рудами Донского месторождения (Актюбинская обл. Казахской ССР), примерный состав которых при­ веден в табл. 20.

Технология выплавки феррохрома различных марок требует при­ менения определенных сортов хромовых руд, которые значительно отличаются по поведению в плавке. Так, например, при выплавке углеродистого и среднеуглеродистого феррохрома бесфлюсовым мето­ дом доля богатых кусковых руд в шихте должна составлять около

171