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

Т А Б Л И Ц А 18

172

50%. Эти руды трудновосстановимы, тугоплавки и плохо растворимы в шлаках и образуют в печи на разделе шлак—металл рудный слой.

Руды для выплавки рафинированного феррохрома должны быть порошковыми и содержать минимальное количество кремнезема, поскольку чем выше содержание кремнезема в руде, тем больше тре­ буется окиси кальция для связывания кремнезема и тем больше будут потери хрома в шлак. Особенно нежелательно применение кусковых руд с содержанием окиси магния, так как при этом повышается на 5—8% расход электроэнергии и силикохрома. Хромовые руды с по­ вышенным содержанием кремнезема целесообразно использовать при выплавке углеродистого и передельного феррохрома и одностадий­ ного силикохрома.

Легковосстановимые руды с железистым цементом рационально употреблять в смеси с другими рудами, что обеспечивает улучшение восстановимости рудной смеси.

Порошковые руды целесообразно окомковывать, например, в ока­ тыши размером 20 мм. Не встречает затруднений изготовление пред­ варительно восстановленных рудоугольных окатышей, использова­ ние которых снижает расход электроэнергии при выплавке углеро­ дистого феррохрома на 35%.

Требования к углеродистому восстановителю и кварциту анало­ гичны предъявляемым при производстве ферросилиция, кроме более жестких требований по содержанию серы в коксике при производстве углеродистого феррохрома.

Известь, используемая при выплавке сплавов хрома, должна со­ держать не менее 90% СаО и не более 0,01% Р.

в твердом и жидком состоянии (рис. 60). С углеродом и кремнием хром образует соответственно ряд карбидов (Сг,С3, Сг2С3 и т. д.) и сили­ цидов (Cr3Si, CrSi и др.), отличающихся относительно высокой тем­ пературой плавления (1550—1810° С).

173

Силициды хрома прочнее его карбидов. Поэтому в железохромкремниевых сплавах повышение содержания кремния понижает со­ держание углерода. В железохромуглеродистых сплавах имеются

хромовых сплавах образуются сложные силициды и одновременно имеются растворы кремния и хрома.

С кислородом хром образует три окисла: СгО, Сг20 3 и Сг03. Первый окисел разлагается при температуре около 870° С, а второй

Рис. 60. Диаграмма состояния системы F e —Cr

итретий плавятся соответственно при 2265 и 1950° С. Наиболее проч­ ным является окисел Сг20 3; в таком виде хром в основном и находится в рудах и шлаках. С серой и фосфором хром образует ряд сульфидов

ифосфидов (CrS, Cr2S3, Сг3Р и т. д.), а с азотом — прочные нитриды

(Cr2N и CrN).

Производство углеродистого феррохрома. Процесс основан на восстановлении окислов хрома и железа, содержащихся в хромовой руде, углеродом. Технологическая схема производства передельного углеродистого феррохрома приведена на рис. 61.

Восстановление окиси хрома идет по реакциям:

Теоретическая температура начала восстановления окиси хрома углеродом до карбида равна 1130° С, а до элементарного хрома — соответственно 1240° С. Поэтому при восстановлении окиси хрома углеродом нельзя избежать науглероживания сплава из-за образова­ ния карбидов. Идущее параллельно восстановление окислов железа облегчает процесс плавки. Также идет частичное восстановление кремния, о чем свидетельствует его наличие в сплаве.

При производстве углеродистого феррохрома необходимо обеспе­ чить рафинирование сплава от кремния и углерода, что достигается за счет создания над сплавом так называемого рудного слоя, пред­ ставляющего смесь частично расплавившихся кусков руды со шлаком.

174

При производстве передельного феррохрома, наоборот, нужно обес­ печить условия для получения высокого содержания кремния в сплаве, что обеспечивается использованием легковосстановимых руд, избыт­ ком восстановителя и дачей в шихту кварцита.

Шлак должен иметь температуру плавления 1650° С. Оптималь­ ный состав шлака: 30—35% S i0 2; 32—36% MgO; 22—28% А120 3 и 3—6% Сг20 3. Кратность шлаков составляет 0,8—1,2.

Рис. 61. Технологическая схема производства углеродистого передельного феррохрома:

Выплавку углеродистого феррохрома ведут непрерывным процес­ сом в открытых и закрытых печах мощностью от 10 до 20 MBA и более при рабочем напряжении 140—200 В. Футеровка печей магнезитовая.

При расчете шихты исходят из следующего: использование хрома составляет 92%, железа 95%, избыток восстановителя 11% для от­ крытых и 2% для закрытых печей. В качестве восстановителя ис­ пользуют металлургический коксик, реже — каменный уголь, полу­ кокс и древесные отходы. Сдозированную шихту загружают в печь по мере проплавления в основном к электродам.

Закрытые печи должны работать на усредненных хромовых рудах и на коксике с постоянной влажностью (8—10%). Количество куско­ вой хромовой руды фракции 70—10 мм должно быть не менее 50%. При нормальной работе печи давление под сводом колеблется в пре­ делах 5—11 Н/м2 (0,5—1,1 мм вод. ст.), температура газов под сводом 100—200° С. Примерный состав газа следующий: 70—90% СО,

175