Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Глава 6. ПРОИЗВОДСТВО УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА



Из всех легирующих элементов в сталях наибольшее примене­ние находит хром. Для легирования стали хромом в нашей стране производят 17 марок феррохрома. Эти сплавы в основном отличаются по содержанию углерода, которое изме­няется от 0,01 до 9 %. Углеродистый феррохром производят четырех марок: ФХ650, ФХ800, ФХ850 и ФХ900, которые со­держат более 65% Сг и соответственно углерода менее 6,5; 8; 8,5 и 9 %. Они содержат до 2 % Si, до 0,05 % Р и до 0,06% S.

Шихтовые материалы

Для выплавки углеродистого феррохрома применяют хромовые руды в основном Донского месторождения (Казахстан), кото­рые содержат 30—58 % Сг203, остальное FeO, MgO, Al203, Si02. В связи с истощением богатых руд в последние годы используют бедные (с содержанием до 30% Сг2Оэ) руды, подвергая их обогащению и иногда агломерации. К рудам и концентратам предъявляют следующие требования: содержание Сг203 не менее 47%; отношение Cr203/FeO не менее 3,0, такое соотношение обеспечивает получение сплава с содер­жанием хрома более 60%; содержание Si02 не более 7—9%. Высокое содержание Сг203 и низкое содержание Si02 позво­ляют уменьшить количество шлака и потерь хрома со шлаком, снизить расход электроэнергии. Иногда в шихту добавляют шлак производства среднеуглеродистого феррохрома, содер­жащий 27—32 Сг203 и иногда оборотные отходы сплава.

В качестве флюса применяют кварцит, необходимый для получения требуемых свойств и состава (27—32% Si02) шлака.


В качестве восстановителя применяют отсортированный коксик размером 10—25 мм, содержащий не более 0,5 % S и не более 0,04% Р.

В состав хромовой руды входят оксиды железа, они вно­сят в сплав требуемое количество железа.

Выплавка сплава

Углеродистый феррохром выплавляют непрерывным процессом в открытых и закрытых печах с магнезитовой футеровкой мощ­ностью до 40 MB • А и более при рабочем напряжении 140—

250 В.

Шихту, содержащую хромовую руду, коксик и кварцит рас­считывают, исходя из того, что восстанавливаются и пере­ходят в сплав 92% хрома и 95% железа и так, чтобы шлак содержал, %: Si02 27-32, MgO 30-34, А12Оэ 26-30, Сг2Оэ < 8. Такой шлак имеет высокую температуру плавления (рас­плавляется при ~ 1650 °С), что необходимо для достаточно­го нагрева сплава. Примерная пропорция между составляющи­ми шихты: хромовой руды 700 кг, коксика 160-170 кг, квар­цита до 250 кг (иногда оборотных отходов сплава до 180 кг). Хромовую руду (или ее часть) берут тугоплавкую, трудновосстановимую (содержащую магнохромит MgO • Cr203, восстанавливающийся углеродом при 1546 °С) и плохо раст­воримую в шлаке, что обеспечивает формирование над расп­лавом феррохрома так называемого "рудного слоя", необхо­димого для окисления избыточных углерода и кремния в образующемся феррохроме (см. ниже).

Шихту загружают равномерно по поверхности колошника. Процесс плавки характеризуется следующим строением ванны по высоте: слой твердой шихты с проходящими здесь процес­сами твердофазного восстановления, зона плавления пустой породы и восстанавливающегося металла со слоем жидкого шлака внизу (у конца электродов), "рудный слой", слой жидкого сплава. Газовых полостей под электродами нет. Восстановление хрома протекает по следующим реакциям:

1/ЗСг203 + С = 2/ЗСг + СО - 270100 Дж;

l/3Cr203 + 9/7C = 2/21Сг7С3 + СО - 250200 Дж.

Температура начала восстановления по первой реакции равна 1240 °С, по второй ИЗО °С; сопоставление этих тем-


ператур и тепловых эффектов показывает, что термодинами­чески легче идет восстановления с образованием карбида хрома Сг7С3, и эта реакция наиболее вероятна. Из оксидов железа руды углеродом легко восстанавливается железо, причем этот процесс опережает восстановление хрома; желе­зо, растворяясь в карбиде хрома, облегчает восстановление последнего.

Процессы восстановления протекают в основном в твердой' фазе, начиная с 1100—1200 °С, и с возрастающей скоростью в более горячих зонах. Основная часть хрома оказывается восстановленной при 1400—1600 °С, при этих температурах идет восстановление кремния. В связи с образованием кар­бидов хрома формирующийся сплав содержит до 8—12 % С.

При температурах ~ 1550 °С происходит плавление вос­становленного металла с образованием феррохрома, капли которого стекают вниз; при температурах ~ 1650 °С начи­нают расплавляться невосстановленные оксиды с образова­нием жидкого шлака.

Благодаря тому, что хромовая руда тугоплавка, трудно­восстановима и плохо растворима в шлаке, на границе раз­дела шлак — жидкий феррохром формируется "рудный слой" — вязкий слой шлакового расплава с множеством кусочков руды.

Во время прохождения капель сплава через "рудный слой" происходит частичное окисление углерода и кремния сплава за счет реагирования с кислородом оксидов руды (например, Сг7С3 + Сг2Оэ = 9Сг + ЗСО) с одновременным восстановлени­ем хрома из рудного слоя. В результате этого снижается содержание углерода и кремния в сплаве (например, в спла­ве ФХ650 получается менее 6,5 % С и менее 2 % Si).

Содержащийся в руде фосфор восстанавливается и перехо­дит в сплав; основная часть серы кокса переходит в сплав, часть ее улетучивается. Количество шлака равно 0,8— 1,3 т/т шлака.

Сплав и шлак выпускают через одну летку одновременно три-четыре раза в смену в футерованный ковш или в сталь­ной ковш со шлаковым гарнисажем от предыдущего выпуска, избыток шлака из ковша перетекает в чугунные шлаковни. Сплав разливают в чугунные изложницы (толщина слитка должна быть менее 200 мм для удобства дробления) или в чушки на разливочных машинах конвейерного типа.


Расход материалов и электроэнергии при выплавке 1т углеродистого феррохрома: хромовой руды (50% Сг203) 1900, хромового шлака (30% Сг2Оэ) 100, коксика 450, кварцита 40 кг, электроэнергии 3300—3400 кВт • ч.

Гл а в а7. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.