Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Дляэтой цели выплавляют ферросплавы с низким содержанием углерода, напримербезуглеродистый феррохром, металлический хром и марганец, ферросплавы ститаном, вольфрамом, ванадием и другими металлами. В этом случае привыплавке ферросплавов в качестве восстановителя используют кремний,алюминий или другой элемент, обладающий большим сродством к кислороду посравнению с восстанавливаемым. Процесссиликотермическим и алюминотермическим.называетсясоответственно6.2 Ферросплавная печьДля производства ферросплавов применяются в основном дуговые печисталеплавильного типа, так как реакции восстановления в ферросплавных печахидут с большим поглощением тепла.Печи, применяемые для выплавки ферросплавов, могут быть стационарнымиили вращающимися, открытыми сверху или закрытыми сводом.
Внедряемые впоследние годы печи являются закрытыми и вращающимися (рисунок 42). Вработающей печи электроды погружены в твёрдую шихту, которую пополняют помере её проплавления. Сплав и шлак выпускают периодически. Ферросплавныепечи работают непрерывно.Кожух печи выполняют из толстолистового железа и усиливают ребрами ипоясами жесткости. Материалы, применяемые для футеровки печи, выбирают взависимости от выплавляемого сплава. Так, для выплавки кремнистых сплавов иуглеродистого ферромарганца рабочее пространство печи выкладывают изугольных блоков, а для выплавки углеродистого феррохрома – из магнезитовогокирпича. Верх стен выкладывают шамотным кирпичом.В большинстве ферросплавных печей рабочим слоем футеровки служит такназываемый гарниссаж или настыль, образованный из проплавляемой руды,шлака и сплава.Рабочее пространство печи закрыто сводом, в котором расположеныэлектродержатели, отверстия для загрузочных воронок, предохранительныхклапанов и газоотводов.В ферросплавных печах используются самоспекающиеся непрерывныеэлектроды, изготовляемые в печи в процессе работы.
Электроды состоят изжелезного кожуха, заполняемого специальной электродной массой, состоящей изтермоантрацита, литейного кокса, каменноугольной смолы и пека. Электроднуюмассу забрасывают в кожух в холодном состоянии. Под действием тепла печимасса размягчается и плотно заполняет кожух. В процессе работы печи по мересгорания электрода необожженная часть постепенно опускается и придальнейшем нагреве электродная масса спекается.
Электрод по мере сгоранияопускается, а верхняя часть его наращивается.Для более равномерного проплавления шихты и разрушения образующихсянастылей печи оборудованы механизмом вращения ванны. Вращениеосуществляется с помощью привода, который находится в зацеплении с зубчатымвенцом, закреплённым к железобетонной плите. Нагрузка от печи черезжелезобетонную плиту передаётся на ходовые колёса, опирающиеся на кольцевойрельс. Вращение ванны реверсивное в пределах сектора, соответствующегоповороту на 130 °.6.3 Производство ферросилицияФерросилиций с содержанием кремния 18-50 и 60-95% выплавляют вферросплавных печах.
Сплав с содержанием кремния 50-60% не выплавляется,так как при загрязнении его фосфором и алюминием он рассыпается свыделением ядовитых летучих соединений. Наибольшее распространениеполучила выплавка 45 и 75%-ного ферросилиция.Рудной составляющей шихты являются кварциты, содержащие свыше 95%SiO2 и небольшое количество глинозёма (Al2O3). Кварцит дробят и отмывают отглины.В качестве восстановителя применяют металлургический коксик. Основныетребования, предъявляемые к восстановителю:- низкая зольность;- высокое электросопротивление;- низкое содержание летучих;- прочность кусков при нагреве.Для получения нужной концентрации кремния в сплаве в шихту вводятизмельчённую стружку углеродистых сталей.
В присутствии железа облегчаетсяход процесса.Кремний восстанавливается углеродом по реакции:SiO2 + 2C = Si + 2COПри избытке восстановителя образуется и карбид кремнияSiO2 + 3C = SiC + 2COНаличие карбида кремния нежелательно, так как из-за его тугоплавкости (Tпл≈ 2700 °С) загромождается нижняя часть печи и снижается произво-дительность.В присутствии железа карбид кремния разрушается свободным кремнеземом(SiO2) по реакциям:2SiC + SiO2 = 3Si + 2COSi + Fe = FeSiЧем больше железа в шихте, тем при более низкой температуре проис-ходитполучение ферросилиция.Несмотря на применение углеродистого восстановителя ферросилицийсодержит незначительное количество углерода (менее 0,1%C). Объясняется этотем, что силициды прочнее карбидов.
В присутствии кремния растворимостьуглерода в сплаве уменьшается и чем больше в сплаве кремния, тем меньше сплавсодержит углерода.В процессе плавки, которая ведётся непрерывно, электроды глубокопогружены в шихту. При загрузке шихтовых материалов стремятся создать иподдерживать вокруг электродов шихту в виде конусов. Назначение конусовшихты состоит в том, чтобы затруднить выход газам, образующимся в зонереакций, уменьшить потери тепла.
Чем шире конус шихты, тем больше активнаязона печи, лучше оседает шихта, стабильней ход печи.В зоне дуг в шихте образуется полость с очень высокой температурой.Стенки этой полости непрерывно оплавляются, кремний восстанавливается ирастворяется в жидком железе, образуя сплав ферросилиция. Сплав опускается взону реакций.При нормальном ходе печи электроды медленно опускаются по мересгорания и происходит равномерное оседание шихты вокруг электродов.Выплавленный ферросилиций выпускают в ковш 12 – 15 раз в сутки иразливают.6.4 Производство ферромарганцаИсходными материалами при производстве ферромарганца являетсямарганцевые руды, коксик и стальная стружка.Восстановителем является углерод.
Восстановление оксидов марганцапротекает достаточно легко при сравнительно низких температурах по схеме отвысших оксидов к низшимMnO2 → Mn2O3 → Mn3O4 → MnOПроцесс восстановления определятся реакциейMnO + C = Mn + COОдновременно в присутствии углерода протекает реакция образованиякарбида марганца3MnO + 4C = Mn3C + 3COТаким образом, восстановление марганца ведётся в условиях избыткауглерода и выплавляемый ферромарганец содержит высокий процент углерода(до 7,0%C).Кроме углеродистого ферромарганца в ходе выплавки получают ещёбефосфористый марганцевый шлак (около 50% MnO и 0,04%P). Такой шлакиспользуют вместо марганцевой руды для выплавки малофосфористыхмарганцевых сплавов, а также силикомарганца.Иногда плавку ведут с недостатком восстановителя, чтобы понизить степеньвосстановления марганца и обеспечить получение оксидов марганца, получая приэтом попутный металл, содержащий до 65% Mn.
Использование этого металлазатруднено из-за высокого содержания фосфора (до 2,0% P), которыйвосстанавливается и переходит в сплав.При производстве ферромарганца плавку ведут непрерывно. Электродыпогружают глубоко в шихту, вследствие чего над зоной высоких температурнаходится большой слой шихты. Пройдя такое расстояние, шихтовые материалыпопадают в зону восстановления подготовленными, когда из них удаляютсялетучие и они нагреваются.
Этим обеспечивается спокойный ход плавки.Сплав ферромарганца и шлак выпускают примерно через каждые 1,5 ч. Привыпуске шлак отделяется от сплава. Состав ферромарганца марки ФМн75: Mnболее 75%, С – меньше 7%, P – меньше 0,45%, Si – около 1,5%.Для раскисления и производства сталей необходимы не только углеродистыйферромарганец, но сплав с более низким содержанием углерода. Дляпроизводства таких сплавов применяют различные способы. Одним из нихявляется способ выплавки с использованием в качестве восстановителя кремния.Для этого выплавляют силикомарганец из марганцевых руд с добавлениемкварцита и железной руды.
Восстановителем служит углерод кокса. Но благодарятому, что кремний способен уменьшать растворимость углерода, силикомарганецполучается с низким содержанием углерода (менее 2,5%C). Таким образом,ферромарганец с пониженным содержанием углерода получают восстановлениеммарганцевой руды кремнием силикомарганца.Другим способом является процесс получения металлического марганца, прикотором выплавляют отдельно передельный шлак с высоким содержаниеммарганца, а также передельный силикомарганец с повышенным содержаниемкремния и низким содержанием углерода. Далее эти продукты применяют длявыплавки металлическогомарганца. Таким образом осуществляетсятрёхстадийный прцесс, который сводится к восстановлению марганца из шлакакремнием передельного силикомарганца.6.5 Производство феррохромаВыпускаемый отечественной промышленностью феррохром можетсодержать углерода от 0,02 до 8%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
