Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Для выплавки феррохрома используютхромовую руду, содержащую до 62% Cr2O3. в качестве восстановителяприменяют коксик. В состав хромовой руды входят оксиды железа, необходимыедля внесения в сплав требуемого количества железа.Восстановление оксидов хрома идёт по реакциям1 Cr2 O 3 + C = 2 Cr + CO331 Cr2 O 3 + 9 C = 2 Cr7 C 3 + CO2173В ходе процесса восстановленное железо растворяет карбид хрома собразованием сложного карбида (Cr, Fe)7C3. В результате чего равновесиесдвигается в сторону восстановления оксида хрома, температура плавлениясплава снижается и облегчается процесс плавки.Восстановления руды начинается до плавления и заканчивается в горячихзонах печи, где хром восстанавливается из оксида хрома шлака.В ходе восстановления углеродом содержание его в сплаве может возрасти ипревышать требуемую норму. Для снижения количества углерода в сплавепроводят частичное обезуглероживание сплава по реакции1 Cr7 C 3 + 1 Cr2 O 3 = 3Cr + CO33Для этого подбирают руду с тугоплавкой пустой породой, чтобы создать наджидким сплавом так называемый рудный слой, богатый оксидом хрома.
Привыпуске сплава этот слой не выходит из печи, так как имеет очень большуювязкость.Плавку ведут непрерывно. Шихта в смешанном виде поступает в печь избункеров и распределяется равномерно по колошнику. При нормальной работепечи по всей поверхности колошника равномерно выделятся желтое пламя.Плавка заканчивается выпуском сплава и шлака в ковш, в котором сплавоседает вниз, а шлак переливается через носок ковша в шлаковую чашу.Состав выплавляемых некоторых марок феррохрома приведены в таблице 3.Таблица 3 – Состав феррохромаМарка феррохромаСодержание, %CrCФХ 800более 65до 8,0ФХ 650более 65до 6,5Для производства и раскисления сталей требуются сплавы феррохрома сболее низким содержанием углерода (от 1,0 до 0,01%С).
Для производства такихсплавовприменяютспециальныеспособы.Например,смешиваниехромоизвесткового расплава с жидким силикохромом. Сущность такого способасостоит в том, что в разных печах выплавляют:- рудно-известковый сплав, содержащий 28 – 32% Cr2O3, 40 – 45% CaO,около 10% Fe2O3;- силикохром, содержащий около 50% Si, около 30% Cr.Рудно-известковый расплав вливают в ковш, куда затем с определённойскоростью вливают силикохром. Соотношение между количествами расплава исиликохрома выбирают такое, чтобы восстановить кремнием силикохрома весьхром и железо рудно-известкового расплава. Таки способом получают феррохром,содержащий от 0,01 до 0,5% С.6.6 Производство ферротитанаОсновное количество ферротитана используют при производственержавеющей стали и при выплавке некоторых конструкционных сталей.Ферротитан получают алюминотермическим способом, при которомвыделяется большое количество тепла, достаточного для образования жидкихметалла и шлака.
Поэтому пользуются внепечным методом полученияферротитана.Исходным материалом является шихта, состоящая из:- ильменитового концентрата, содержащего 40 – 42% TiO2 и 50 – 55% (FeO+ Fe2O3), полученного методом магнитной сепарации титаномагнетитовойруды;- железной руды с высоким содержанием оксидов железа и малымсодержанием кремнезёма;- алюминия, используемого в качестве восстановителя и в виде порошка;- извести, содержащей не менее 90% CaO.Плавильный агрегат представляет собой оборудованную вентиляционнойустановкой плавильную камеру, в которую вкатывают тележку с поддоном. Наподдон устанавливают чугунную разъёмную шахту.
На дно шахты насыпаютчасть шихты и зажигают её запальной смесью, состоящей из магниевой стружки иселитры. Смесь воспламеняют электрической искрой. От тепла сгорающейзапальной смеси начинается экзотермический процесс восстановления. В шахтуравномерно при помощи лотка или шнека подаётся остальная часть шихты.Восстановление титана и железа из их оксидов идет по реакциямTiO 2 + 4 Al = Ti + 2 Al 2 O 3332FeO + 4 Al = 2Fe + 2 Al 2 O 3332 Fe O + 4 Al = 4 Fe + 2 Al O3 2 3333 2 3Если шихта хорошо измельчена и тщательно перемешана, то процесспротекает с большой скоростью.
Образующийся шлак достаточножидкоподвижен и корольки восстановленного сплава проходят через слой шлакаи собираются в блок на дне шахты.Шлак внепечной плавки ферротитана очень тугоплавкий, так как содержитбольшое количество Al 2 O 3 . По окончанию плавки на поверхность шлакапомещают термитную осадочную смесь из железной руды, алюминиевогопорошка, ферросилиция и извести.
Под действием тепла, выделяющегося привзаимодействии оксидов руды и восстановителей, шлак разжижается.Запутавшиеся в шлаке корольки ферротитана получают возможность осесть надно.После затвердевания блок шлака снимают, блок металла охлаждают, дробятна куски и упаковывают в железные ёмкости.Выплавленный ферротитан содержит 23 – 30%Ti, 6 – 8%Al, 4 – 6%Si, до0,2%С, до 4%Cu.
Медь, алюминий и кремний являются нежелательными, нонеизбежными примесями.7 Перспективы развития производства чёрных металлов7.1 Перспективы развития доменного производстваОдной из важных проблем современной металлургии является перспективаразвития доменного производства, и быстро развивающихся в последние годыспособов внедоменного получения железа и стали.
Важно определитьнаправление дальнейшего развития производства чугуна и стали. Или продолжатьстроительство доменных печей, совершенствуя их конструкцию и технологиюдоменного производства, или отдать предпочтение технически болеесовершенным устройствам внедоменного получения железа. Для этогонеобходимо рассмотреть современное состояние доменного производства испособов прямого получения железа.В настоящее время распространены доменные печи с полезным объёмомоколо 2000 м. Наиболее крупной доменной печью является печь полезнымобъёмом 5580 м Череповецкого металлургического комбината. С увеличениемобъёма возрастает экономичность и производительность печи.
В крупных печахне образуется неподвижный осевой столб шихтовых материалов, неподдающихсяобработке печными газами, так как возрастает мощность воздуходувных машин иувеличивается склонность к образованию устойчивого осевого потока газов.Это создаёт реальные возможности для дальнейшего увеличения объёмадоменных печей. Кроме того, для строительства печей большого полезногообъёма требуются меньшие земельные участки, чем для нескольких малых печейодинакового суммарного объёма.
Уменьшается длинна газопроводов, кабелей,бункерных эстакад, число воздухонагревателей, пылеуловителей, скиповыхподъемников или конвейерных загрузок. Все это позволяет снизить капитальныезатраты на строительство доменных цехов.В настоящее время в некоторых индустриальных зарубежных странах начатопроектирование печей полезным объёмом 10000 – 12000 м3, производительностьюоколо 30000 т чугуна в сутки.Важнейшимипоказателямиработыдоменныхпечейявляютсясреднесуточная производительность и расход кокса на единицу выплавляемогочугуна.Максимальная производительность доменныхпечей с применениемприёмов интенсификации процесса плавки составляет 12000 т/сутки, а удельныйрасход кокса на лучших печах в настоящее время составляет 0,4 т/т чугуна.Для сравнительной оценки производительности доменных печей пользуютсякоэффициентом использования полезного объёма печи (КИПО), представляющимсобой отношение величины полезного объёма печи к её среднесуточнойпроизводительности.
В настоящее время рекордный коэффициент использования3полезного объёма составляет 0,35 м ⋅ т / сутки .Основными способами, позволяющими интенсифицировать процессдоменной плавки, являются:- повышение давления газа на колошнике;- обогащение дутья кислородом;- вдувание в горн природного газа и угольной пыли;- плавка на металлизированной шихте.Повышение давления газов на колошнике ведёт к увеличению давления ихво всём объёме доменной печи.
Объём газов уменьшается, понижается скоростьдвижения газов. Это приводит к увеличению времени пребывания их в печи,уменьшению потерь напора при прохождении через столб шихтовых материалов,лучшему использованию тепловой и химической энергии газов. В результатесоздаются условия для лучшего распределения газового потока по сечению иплавного схода шихтовых материалов по высоте печи.Обогащение дутья кислородом вызывает ряд существенных изменений втепловых и физико-химических процессах протекающих в доменной печи,приводит к повышениютемпературы газов и сосредоточению теплапреимущественно в горне печи. Основным результатом использованияобогащённого кислородом дутья является форсирование плавки, обусловленноеувеличением скорости горения углерода у фурм и уменьшением потери напора впечи, что приводит к росту производительности доменной печи.Однако с увеличением содержания кислорода в дутьё возрастает вероятностьнарушения ровного хода печи (подвисание, осадки, тугой ход).
Это объясняетсяперераспределением температур по высоте печи.Вдувание в горн природного газа и угольной пыли связана со стремлениемснизить расход кокса и повысить роль водорода как восстановителя.Улучшение технико-экономических показателей плавки при вдуванииприродного газа связано главным образом с улучшением условий восстановленияв доменной печи. Выходящий из горна газ содержит повышенное количествоводорода, который является активным восстановителем оксидов железа.Повышение количества водорода связано с регенерацией его и повторнымвзаимодействием с оксидами железа.При вдувании угольной пыли основным эффектом воздействияизмельчённого угля на процесс плавки является непосредственная заменауглерода кокса углеродом угля. В связи с дефицитностью коксующихся каменныхуглей для этого могут быть использованы некоксующиеся угли с пониженнымсодержанием серы и золы.Доменная плавка на металлизированной шихте в последние годывызывает всё больший интерес.
При этой плавке в процессе окускования шихты ввиде окатышей или агломерата или на отдельной стадии после окускованияматериал подвергается восстановительной обработке с использованиемнедефицитного восстановителя. Частично восстановленную шихту направляют вдоменную печь. При этом уменьшается расход кокса и повышаетсяпроизводительность печи. Главное преимущество плавки на металлизированнойшихте заключается в снижении затрат на производство дорогого и дефицитногококса. Переход на предварительно металлизированную шихту позволяетотказаться от вдувания природного газа в доменную печь и снизить удельныйрасход кокса до 0,3 т/т чугуна.Развитие доменного производства в дальнейшем во многом будет зависетьот перехода от работы на коксе к работе на формованном коксе, который можетбыть получен практически из любого угля.
Промышленное использование такогококса показало, что его качество полностью отвечает требованиям доменнойплавки.Такимобразом,процессдоменногопроизводствапостоянносовершенствуется, улучшается профиль и конструкция печей, разрабатываются ивнедряются технологические приёмы, позволяющие повысить эффективностьдоменного процесса. В ближайшие годы доменное производство будет и дальшесовершенствоваться и развиваться наряду с развитием новых нетрадиционныхметодов получения железа и стали.7.2 Перспективы развития производства сталиСуществующая технологическая схема получения чёрных металлов (чугунаи стали) рассчитана на потребление качественного сырья и выплавки металлаобыкновенного качества. Но качество природного сырья непрерывно снижается, атребования к качеству металла постоянно повышается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
