Файл: Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 153
Скачиваний: 0
а) образование сплава железа с ограниченным содержанием угле рода
FeCr 20 4 + С = Fe + Сг20 3 -f- СО; (XV-6)
б) усвоение хрома сплавом с повышением содержания в нем угле
рода |
|
|
FeCr20 4 + 6С = (Fe, |
Сг)3С2 + 4СО; |
(XV-7) |
в) усвоение кремния при понижении содержания углерода |
||
(Fe, Cr)3С2 + 3Si02 + |
4С = 3 (Fe, Сг) Si + 6СО; |
(XV-8) |
г) образование наряду со сплавом Fe—Сг—Si после достижения в нем 50% Si (ат) карборунда.
Обслуживание колошника печи, в которой выплавляют силикохром, не отличается от обслуживания при производстве ферросили ция. Выпуск сплава производят 4—5 раз в смену в ковш, футерован ный шамотным кирпичом. Следует помнить, что содержание углерода в сплаве повышается при частых выпусках и недостаточно тщательном отделении сплава от шлака, всегда содержащего значительно больше углерода.
Содержание углерода в сплаве снижается по мере увеличения
внем содержания кремния и времени выдержки сплава в ковше, так как карбид кремния нерастворим в силикохроме и постепенно всплывает из сплава. Поэтому снижение содержания углерода дости гается выдержкой сплава (около 1,5 ч) в ковше перед разливкой. После удаления шлаковой корки сплав гранулируют или разливают
вслитки. Когда требуется особо чистый по содержанию углерода сплав, среднюю часть сплава в ковше, наименее загрязненную углеро дом, гранулируют отдельно.
Снижение содержания фосфора в силикохроме примерно в два раза может быть достигнуто за счет обработки жидкого сплава от вальными шлаками производства рафинированного феррохрома. При этом одновременно происходит довосстановление хрома из отвальных шлаков примерно на 70% от начального его содержания, что улучшает технико-экономические показатели выплавки сплава.
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А 22 |
|
СОСТАВ ФЕРРО СИ Л И КО ХРО М А И СИЛИКОХРОМА . % |
|||
|
Сг |
С |
р |
S |
М арка |
Si ‘ |
|
|
|
(не менее) |
|
|
|
|
|
|
не более |
|
|
|
|
|
|
|
ФСХ18 * |
18,0 |
45,0 |
3,5 |
0,06 |
0,04 |
ФСХЗО * |
30,0 |
40,0 |
1,0 |
0,05 |
0,04 |
ФСХ40 * |
40,0 |
30,0 |
0,1 |
0,04 |
0,04 |
СиХрП ** |
44—55 |
28 |
0,027—0,1 |
0,04 |
— |
|
|
|
|
|
|
* Ферросиликохром для легирования и раскисления стали (ГОСТ |
1 1861 —66). |
* * Силико- |
|||
хром для производства рафинированного феррохрома. |
|
|
|||
12 З ак аз 918 |
177 |
Выплавку ФС18 ведут на пониженном колошнике при толщине слоя шихты 1300—1500 мм и глубине посадки электродов 500—700 см и избытке твердого углерода в шихте 3—6%.
Сравнительно невысокая температура восстановления низкопро центного сплава и хорошая газопроницаемость колошника опреде ляют спокойный ход плавки. Сплав выпускают из печи 5—7 раз в смену и после 15—20-мин выдержки в ковше и удаления шлака гранулируют или разливают по слиткам.
В последнее время находит все более широкое применение шла ковый метод производства силикохрома, который обеспечивает повы шение качества сплава; для получения сплава с-—0,02% С достаточно, чтобы в сплаве содержалось около 45% Si вместо 53 при бесшлаковом способе. Соответствующее увеличение содержания хрома в сплаве, снижение трудовых затрат за счет исключения добавочного передела и повышенное использование хрома обеспечивают экономичность про цесса.
Процесс ведется в открытых печах мощностью примерно 10 MBA при рабочем напряжении 130—140 В. В табл. 23 приведены технико экономические показатели производства силикохрома.
Т А Б Л И Ц А 23
ТЕХН И КО -Э КО НО М И ЧЕСКИ Е П О К А ЗА ТЕЛ И П РОИЗВОДСТВА СИЛИКОХРОМА В Р А С Ч Е Т Е НА 1 т БАЗОВОГО СПЛАВА С 40% Si
|
|
Шлаковый метод |
|
Показатели |
Бесшлаковый |
без обога |
с обогаще |
метод |
|||
|
|
щения |
нием шлаков |
|
|
шлаков |
|
Расход материалов, кг: |
890 |
|
1040 |
кварцита ............................................... |
1120 |
||
хромовой руды ................................... |
— |
1000 |
954 |
передельного феррохрома ................ |
432 |
— |
— |
коксика ................................................... |
320 |
600 |
570 |
отходов процесса графитизации . . . |
30 |
— |
— |
щепы древесной ................................... |
— |
113 |
107 |
Расход электроэнергии, кВт-ч/т . . . . |
4500 |
6550 |
6220 |
Извлечение хрома:, % ............................... |
96,8 |
83,0 |
94,0 |
Выплавка среднеуглеродистого феррохрома. Выплавка среднеугле родистого феррохрома в ферросплавных печах осуществляется в ос новном по трем технологическим схемам. При бесфлюсовом методе, основанном на рафинировании кусковой хромовой рудой бедного силикохрома, содержащего 27—34% Sin 40—46% Сг, и обеспечиваю щем создание в печи рафинирующего рудного слоя, плавку осуще ствляют в печах с магнезитовой футеровкой мощностью 3,0—5,0 MBA при рабочем напряжении 260—300 В. Процесс идет по реакции
FeCr 20 4 + SiCrSi = Сг + VBFe + S i02. |
(XV-9) |
Параллельно идет восстановление окиси железа. По мере накопле ния в шлаке кремнезема затрудняется дальнейшее восстановление окиси хрома и в конечных шлаках содержится 27—35% Сг20 3.
178
Навеску силикохрома меняю! в зависимости от содержания Сг20 3 в руде: она составляет около 12 кг на 100 кг руды с 50% Сг20 3. В печь задают всю навеску хромовой руды (3—4 т) и 90% силикохрома остальной силикохром присаживают в виде добавки после расплавле ния всей завалки, ориентируясь на характер отбираемых из ванны проб сплава.
Расход электроэнергии составляет 1000 кВт -ч на 1 т руды. Сплав
ишлак выпускают одновременно в футерованный шамотным кирпичом
иобмазанный песчано-глинистым раствором ковш. Разливку сплава производят через нижнее очко ковша в чугунные изложницы, за правленные кварцевым песком.
Процесс характеризуется высокой производительностью и низким общим расходом электроэнергии, составляющим 6400 кВт -ч/т. Полу чающийся при этом способе богатый шлак (27—35% Сг20 3) исполь зуют при выплавке передельного и углеродистого феррохрома. Крат ность шлака составляет 2,2—2,3. Поэтому процесс характеризуется низким использованием хрома, составляющим около 55—62%.
Экономика процесса в значительной степени определяется каче ством используемой хромовой руды. При условии полного использо вания получающегося богатого шлака этот способ может быть весьма экономичным, дающим низкофосфористый сплав и бесфосфористый шлак — ценное сырье для производства углеродистого феррохрома. Использование хрома в этом случае может быть увеличено до 90%.
Второй метод выплавки среднеуглеродистого феррохрома—флюсо вый; он аналогичен производству малоуглеродистого феррохрома, который будет рассмотрен ниже, отличие состоит лишь в даче в шихту передельного феррохрома (табл. 24).
Т А Б Л И Ц А 24
РАСХОД НА 1 т БАЗОВОГО СПЛАВА (60% Сг) М А ТЕРИ А Л О В
ИЭЛ ЕК ТРО Э Н ЕРГИ И , А Т А К Ж Е ИСПОЛЬЗОВАНИ Е ХРОМА
ПРИ В Ы П Л А В К Е |
С РЕД Н ЕУ ГЛ ЕРО Д И СТ О ГО |
ФЕРРО ХРО М А |
|
Наименование |
|
Флюсовый |
Бесфлюсовый |
|
метод |
метод |
|
|
|
||
Хромовая руда (50% СггОз), к г ........................ |
|
1370 |
1940 |
Силикохром (50% Si), к г .............................................. |
|
525 |
— |
Силикохром (30% Si), к г .................................... |
|
— |
750 |
Известь, к г ............................................................... |
. . . . |
1280 |
— |
Феррохром передельный (60% Сг), кг |
ПО |
25 |
|
Масса электродная, к г ............................................ |
|
13 |
|
Железо, к г ............................................................... |
|
4,5 |
2,5 |
Электроэнергия, к В т - ч ....................................... |
|
2080 |
1800 |
Извлечение хрома, % ........................................... |
|
87 |
62 |
В настоящее время в СССР, в основном, получают среднеуглеро дистый феррохром методом обезуглероживания углеродистого ферро хрома в конвертере с кислородным дутьем. Заливку жидкого углеро дистого феррохрома ведут при расходе около 100 м3/ч кислорода и наклоне конвертера около 35°, чтобы сплав не мог залить фурму.
12 |
179 |
После Заливки задают 0,5—0,8% алюминия (от массы плавки), что обеспечивает резкий подъем температуры до значений, обеспечиваю щих окисление углерода.
В1-ом периоде после заливки сплава кислородное дутье подают
всплав. При этом идут экзотермические реакции окисления кремния, железа, хрома и его карбидов. Это обеспечивает разогрев сплава до 1725—1825° С и повышение концентрации окиси хрома в шлаке. Окисление углерода в этот период незначительно и идет преимуще ственно за счет взаимодействия с окисью хрома.
Во 2-ом периоде наклоняют конвертер на угол до 20° и дают дутье сверху. При этом интенсивно окисляется углерод и его содержание снижается с 5—8 до 1,0—1,7%; расход кислорода 250—400 м3/ч, расход воды 1 л/мин. В конце плавки в конвертер задают 200—600 кг отходов среднеуглеродистого феррохрома и температура расплава поднимается еще на 30—40° С. Затем прекращают подачу кислорода
исплав выдерживают в конвертере 7—10 мин для лучшего отделения шлака, после чего его сливают в изложницу.
Конечные шлаки содержат 70—80% Сг 20 3 и используются для вы плавки углеродистого феррохрома.
Выплавка малоуглеродистого и безуглеродистого феррохрома.
Основное количество мало- и безуглеродистого феррохрома произво дят силикотермическим способом, т. е. путем восстановления силикохромом окислов хромовой руды в присутствии флюса-извести. Техно логическая схема процесса приведена на рис. 62.
Реакция восстановления окиси хрома кремнием описывается урав
нением |
|
2Cr30 3 + 3Si = 4Сг + 3Si02. |
(XV-10) |
Так как по мере накопления в шлаке кремнезема затрудняется дальнейшее восстановление окиси хрома, то в шлак вводят известь, связывающую S i02 в прочный силикат 2Ca0Si02. Благодаря этому процесс восстановления будет протекать более полно. Параллельно в печи идут процессы восстановления окислов кальция, магния, фос фора, серы и т. д.
При производстве рафинированного феррохрома шихта состоит из хромовой руды, 50%-ного силикохрома и извести. Хромовую руду перед подачей на печь усредняют и дробят до размеров кусков не бо лее 20 мм. В зимнее время руду сушат до содержания влаги 0,5— 1,5%. Это предупреждает шлакование в печи и повышает надежность автоматического дозирования. Для производства феррохрома с с 0,060% С и ниже руду прокаливают при температуре 1100° С для удаления карбонатного и элементарного углерода. Содержание угле рода в прокаленной руде не должно превышать 0,020%. Силикохром для выплавки феррохрома с содержанием 0,06% С и ниже должен содержать 50—57% Si и до 0,027% С. Известь необходимо применять свежеобожженной в кусках ^ 4 0 мм.
Выплавка мало- и безуглеродистого феррохрома ведется периоди ческим процессом в стационарных или наклоняющихся вращаю-
180