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

Щихся печах мощностью 2,5—5,0 MBA с магнезитовой футеровкой. Рабочее напряжение 300—370В.

Чем ниже заданное содержание углерода в сплаве, тем выше рабочее напряжение. При выплавке феррохрома марок ФХ006 и ФХ010 обычно работают на вторичном напряжении 330—350 В и на графитированных электродах. Остальные сплавы феррохрома, как правило, плавят, используя более низкое напряжение и в ряде слу­ чаев самоспекающиеся электроды.

40 — решетка; 41 — барабан металлический для упаковки сплава

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

а) завалка 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) набор нагрузки и завалка руды и извести первых двух колош; в) проплавление первых двух колош;

181

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

силикохрома; з) выпуск сплава и шлака;

и) заправка ванны печи.

Полное проплавление шихты достигается при правильном обслу­ живании печи при расходе 145—150 кВт -ч электроэнергии на 10 кг загруженной руды.

После проплавления третьей завалки производят выпуск сплава и шлака. Перед выпуском сплав контролируют на содержание крем­ ния. Если в отобранных пробах сплава будет повышенное содержа­ ние кремния, то выпуск задерживают и сплав подвергают рафини­ рованию за счет увеличения длительности выдержки в печи и допол­ нительной дачи в расплавленную ванну шихты без силикохрома.

Причинами повышения содержания кремния в сплаве могут быть: а) избыток силикохрома, о чем свидетельствует сильное разъеда­

ние ванны и горячий ход печи; б) низкое содержание СаО в шлаке (нормальное содержание со­

ставляет 50—52%) вследствие малой навески извести или низкого содержания СаО в извести;

в) холодный ход печи вследствие неправильного обслуживания печи, работы на кусковой руде, работы после длительного простоя и чрезмерного переплава отходов.

Нормальное содержание окиси хрома в шлаке 3,5—4,5%. Повы­ шение содержания окиси хрома в шлаке свидетельствует о холодном ходе печи, недостатке извести или силикохрома. При повышении со­ держания кремния в сплаве нужно соответствующим образом скоррек­ тировать шихтовку или при необходимости увеличить расход электро­ энергии на плавку.

При выплавке малоуглеродистого феррохрома силикохром загру­ жают в печь в смеси с рудой и известью, и восстановление руды проте­ кает одновременно с расплавлением шихты, что сокращает длитель­ ность плавки и снижает удельный расход электроэнергии за счет лучшего использования тепла экзотермических реакций восстановле­ ния окислов хрома и железа кремнием.

Сплав и шлак выпускают через сливной носок или летку в сталь­ ной ковш, заполненный для образования шлакового гарниссажа шла­ ком от предыдущего выпуска. Разливка сплава производится в чу­ гунные или стальные плоские изложницы, покрытые известковым

•раствором, толщина слитка 100 мм.

Для получения плотного слитка и снижения содержания газов феррохром перед разливкой вакуумируют в специальной камере в течение 3—5 мин при остаточном давлении 4000—5300 Н/м2 (30—■ 40 мм рт. ст.) или разливают его под слой шлака.

Примерный химический состав шлака: 50—53% СаО; 26—29% S i0 2; 5—7% А120 3; 8—11 % MgO; 0,5—0,8% FeO и 3,5—5,5% Сг20 3.

При остывании такой шлак рассыпается в тонкий порошок. Шлак

182

ч&ч. vp

6 — шлак (30%Сг2О3); 7 — шлак (15%Сг20 3); 8 — феррохром; 9 — ферросиликохром (25% Si); 10 — ферросиликохром (45%Si); 11 — шлак в отвал; 12— шлак (<2% Сг20 3); 13 — шлак в отвал

необходимо сепарировать для извлечения содержащихся в нем король­ ков сплава (их около 3%). Полученный шлаковый порошок исполь­ зуют для нужд литейного производства, известкования кислых почв

ит. д.

Внастоящее время наиболее перспективным процессом произ­ водства безуглеродистого феррохрома является метод смешения руд­ ноизвесткового расплава с жидким силикохромом вне печи (рис. 63). Метод обеспечивает получение феррохрома с весьма низким содержа­

нием углерода при высоких технико-экономических показателях. В наклоняющейся электропечи при рабочем напряжении 150 В полу­ чают из хромовой руды (крупность до 20 мм) и извести (крупность до 40 мм) рудоизвестковый расплав, содержащий 30% Сг20 3; 7—8% MgO; 7—8% А120 3; 10—12% FeO; 1—3% S1O2h 40—45% CaO.

Такой расплав обладает довольно большой активностью при восста­ новлении кремнием и содержит достаточное количество СаО для свя­ зывания образующегося кремнезема в двухкальциевый силикат. Расплав сливают в ковш (смеситель), куда затем заливают вторичный силикохром с '-'--25% Si из второго ковша.

В результате реакции, идущей в условиях большого избытка окислителя, получают феррохром, содержащий около 70% Сг; 0,01— 0,04% С и <0,8% Si и промежуточный расплав с 14—16% Сг20 3; который во втором ковше смешивают с силикохромом, содержащим 45% Si и 0,01—0,02% С, получаемом в рудовосстановительной печи. В процессе, осуществляемом во втором ковше, применяют избыток восстановителя по отношению к окислам расплава. Поэтому в резуль­ тате смешения получают отвальный шлак с 2—3% Сг20 3 и промежу­ точный силикохром, используемый в первой стадии процесса. В целом процесс характеризуется очень высоким использованием кремния силикохрома (до 98%) и хрома (до 95%), а также низким расходом извести и электроэнергии.

183

Для повышения технико-экономических показателей процесса ведут совместный обжиг хромовой руды и известняка и загрузку горя­ чей смеси (— 1100° С) в печь для выплавки рудоизвесткового расплава. Это также обеспечивает снижение температуры плавления расплава за счет образования хромитохромата кальция (9 СаО-4СЮ3).

Процесс можно вести в одну стадию. В этом случае расплав выпу­ скают при 1900—1970° С в футерованный магнезитом ковш. Количе­ ство заливаемого в тот же ковш 50%-ного силикохрома рассчитывают на 100%-ное полезное использование кремния.

Сплав разливают в металлические поддоны (толщина слитка 70 мм) или в ошлакованную емкость под 250—300-мм слоем шлака (толщина слитка 200 мм). Кратность шлака около 2,5 и основность — около 1,7.

Шлак содержит 2—5% Сг20 3; 40—47% СаО; 8—10% MgO; 6—8% А120 3; 24—28% S i02, <0,2% FeO и 1—2% металлических корольков.

При отсутствии на заводе печей для получения силикохрома или при затруднении с его транспортировкой в жидком состоянии из одного цеха в другой, а также при необходимости снизить содержание в сплаве азота, который переходит в сплав при контакте жидкого силикохрома с воздухом, для проведения процесса используют дро­ бленый силикохром.

Технико-экономические показатели производства мало- и безуглеродистого феррохрома силикотермическим способом, но при разли­ чиях в технологии приведены в табл. 25.

Феррохром с особо низким содержанием углерода производят ва­ куумированием жидкого малоуглеродистого феррохрома. Плавку ведут в индукционной печи периодического действия с емкостью тигля по стали 1 т. В период расплавления поддерживают остаточное давление около 67,0 Н/м2 (0,5 мм рт. ст.), а вакуумирование жидкой ванны ведут при 1640—1680° С и давлении 130—260 Н/м2 (1—2 мм рт. ст.) в течение 1 ч 10 мин—1 ч 20 мин.

Ванну периодически перемешивают токами промышленной ча­ стоты. Длительность плавки составляет 5 ч при расходе около

164

1800 кВт -ч электроэнергии. Потери сплава вследствие испарения в вакууме и в виде мелких брызг составляют 2,7%. Разливку сплава ведут максимально быстро при остаточном давлении 1,3 -103 Н/м2 (10 мм рт. ст.) в горизонтальную стальную изложницу. Выход ферро­ хрома с содержанием углерода 0,01% и менее составляет —80%, сплав весьма чист по содержанию газов и цветных металлов.

Обезуглероживание феррохрома в твердом состоянии в вакууме.

Вакуумтермический метод позволяет получить относительно дешевый феррохром с содержанием углерода 0,01—0,03%, который окисляют окисью хрома, кремнеземом, железной рудой и т. п. при темпера­ туре 1250—1400° С в вакууме. Шихту рассчитывают из условия полу­ чения в ней 2,5% избытка кислорода. Примерно на 100 кг передель­ ного феррохрома дают 100 кг окисленного феррохрома.

Исходные материалы тщательно перемешивают всухую, а затем со связкой, которой служит 10%-ный раствор хромового ангидрида или раствор сахарной патоки. Подготовленную шихту брикетируют на прессе. Полученные брикеты (—14 кг) сушат при 300—400° С и затем загружают на тележки вакуумной печи слоем толщиной 350 мм. Общая масса садки составляет около 7 т.

В СССР процесс ведут в однокамерных печах сопротивления мощностью 525 кВА. Футеровку печи выполняют из периклазошпинелидного кирпича. Технологический процесс обезуглероживания состоит из трех периодов: нагрева садки, изотермической выдержки и охлаждения. Оптимальная температура обезуглероживания бри­ кетов близка к 1300—1400° С.

Процесс ведут при остаточном давлении 65—133 Н/м2 (0,5—1 мм рт. ст.) и длится он 80—100 ч, его окончание определяется по прекра­ щению выделения газа и общему количеству выделившегося газа, которое составляет около 185м3 на 100кг углерода в садке. Поокончании обезуглероживания печь выключают и ведут охлаждение в ва­ кууме (около 30 ч). После снижения температуры до 400—500° С в печь впускают воздух и выгружают сплав.

При необходимости получения азотированного феррохрома в печь после обезуглероживания при температуре 1100° С и давлении 0,1 МН/м2 (1 ат) вводят газообразный азот чистотой выше 99,5% и поддерживают избыточное давление азота 3,3 ЛО4—4 ЛО4 Н/м2 (25—30 мм рт. ст.). Садку в печи охлаждают до 500—550° С и затем впускают в печь воздух.

На производство 1 т базового сплава (60% Сг) вакуумтермического феррохрома расходуется 1100 кг передельного феррохрома и 7800 кВт ч электроэнергии. При производстве азотированного фер­ рохрома расход азота составляет 150 м3/т и расход электроэнергии повышается до 9500 кВт -ч/т. Использование хрома составляет около

90%.

Очень чистый и по углероду (0,02%), и по кислороду феррохром получают в вакуумных печах сопротивления по методу ДМЕТИ путем выдержки тонких пластин сплава марок ФХ006—ФХ010 при темпе­ ратуре —400° С и остаточном давлении 133—266 Н/м2 (1—2 мм рт. ст.) в трехкамерной вакуумной печи сопротивления типа СЛВ-16. При

185