ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА ВУГЛЕЦЕВОГО ФЕРОХРОМУ

Хром як легуючий елемент входить до складу багатьох сталей і сплавів. Промисловість випускає ферохром із різним вмістом вуглецю — від 8 до 0,02 %. Що нижче вміст вуглецю в сплаві, то більше електроенергії та матеріалів витрачається на його виробництво і вища вартість сплаву. Вуглецевий ферохром виплавляють двох марок, %:

Сr С Р

ФХ800 > 65 < 8,0 < 0,03

ФХ650 > 65 < 6,5 < 0,03

Сировинні матеріали. Для виплавки ферохрому застосовують хромову руду, мінералами якої є хромшпінеліди, що містять до 62 % інше FеО, МgО, До хромових руд ставлять досить жорсткі вимоги: а) вміст оксиду (II) хрому не менше ніж 40 %; 6) співвідношення не нижче ніж 2,5 (таке співвідношення забезпечує отримання сплаву з 65 % Сr); в) для отримання найчастіше використовуваного вуглецевого ферохрому марки ФХ650 (зі зниженим вмістом вуглецю) частина хромової руди має бути у шматках, яка важко відновлюється і містить мінімальну кількість легкоплавкої пустої породи.

Як відновник застосовують відсортований коксик розміром 10—25 мм, що містить не більше ніж 0, 5 % S і не більше ніж 0, 04 % Р.

До складу хромової руди входять оксиди феруму, з якими у сплав надходить потрібна кількість заліза.

Фізико — хімічні умови процесу плавки. Відновлення оксидів хрому відбувається за такими реакціями:

Дж; (4.38)

Дж; (4.39)

Зіставлення величин зміни вільної енергії доводить, що термодинамічно легше здійснюється відновлення з утворенням карбіду хрому. Відновлене залізо розчиняє карбід хрому з утворенням складного карбіду внаслідок чого рівновага зміщується у бік відновлення оксиду хрому (III).

Відновлення руди передує плавленню. Воно починається за температури близько 1150 °С, продовжується зі зростаючою швидкістю у гарячіших зонах печі та закінчується в горні, де хром відновлюється з оксиду хрому (III) шлаку.

Під час відновлення вуглецем вміст хрому в сплаві може перевищувати 8 %. Для отримання ферохрому марки ФХ650, що містить менше ніж 6,5 % С, потрібно забезпечити часткове зневуглецювання сплаву

Дж. (4.40)

Для проведення цієї реакції підбирають руду з тугоплавкою пустою породою, щоб створити над рідким сплавом «рудний шар», багатий на оксиди хрому. Оскільки рудний шар дуже грузький, то він не виходить із печі під час випускання сплаву.

Відновлення заліза з оксиду феруму (II) відбувається з великою повнотою (до 95—97 %) одночасно з відновленням оксиду хрому (III). За наявності заліза температура плавлення сплаву знижується, завдяки чому полегшується процес плавки.

У процесі роботи на кислих шлаках відновлюється значна кількість силіцію (до 8 %). Рудний шар забезпечує окиснення силіцію до 2—3 %. Фосфор і сірка вносяться у сплав переважно з коксиком, тому вміст цих елементів у коксику обмежують відповідно до 0,04 і 0,05 % .

Температура в горні печі залежить від складу шлаку. Якщо в ньому міститься 40 % то температура плавлення шлаку становить близько 1600 °С. Якщо склад пустої породи не забезпечує в шлаку вмісту 40 % то до складу шихти додають потрібну кількість кварциту.

Технологія плавки. Плавку ведуть безперервно за напруги 140—160 В. Глибина занурення електродів у шихту має бути 800—1000 мм. Шихта у змішаному стані надходить у піч із пічних бункерів по рукавах та рухливих лотках і розподіляється рівномірно по колошнику, не утворюючи конусів біля електродів. Шихту добавляють у міру її осідання на колошнику, а загальні витрати її впродовж 1 год зіставляють з витраченою електроенергією.

За нормальної роботи печі по всій поверхні колошника рівномірно виділяється жовте полум’я. Порушення ходу печі найчастіше зумовлюється недоліком або надлишком флюсу (кварциту) або відновника. Кожне відхилення зумовлюється характерними причинами (глибокою або високою посадкою електродів, зниженням або підвищенням вмісту силіцію чи вуглецю у металі), за ознаками можна швидко відновити нормальний хід печі.

Кратність шлаку дорівнює приблизно 1,0. Сплав і шлак випускають тричі за зміну в ківш, у якому сплав осідає вниз, а шлак переливається у шлакову чашу. Сплав розливають у плоскі виливниці. Щоб полегшити розливання сплаву, товщина виливків не має перевищувати 200 мм.

Техніко-економічні показники. Нижче наведені витрати матеріалів і енергії, віднесені до 1 т вуглецевого ферохрому (60 % Сr): хромова руда — 1850 кг, коксик — 450 кг, кварцит — 50 кг, електроенергія — 3500—3600 кВт × год, вилучення хрому — 92 %.

У собівартості вуглецевого ферохрому близько 45 % припадає на частку електроенергії та приблизно 30 % на частку руди, відновника і кварциту.

Поиск по сайту: