Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Апрель » 15 » Технология производства ферросплавов
21:14
Технология производства ферросплавов

   История производства ферросплавов насчитывает более ста лет, за этот период было освоено более десятка технологий. Основная классификация технологий базируется на типе используемого восстановителя и температуре процесса. Эти два фактора диктуются температурой плавления легирующего элемента и его содержанием в конкретном ферросплаве. Кроме того, играют роль экологические и экономические показатели.

   Классическими восстановителями в металлургии железа и легирующих элементов являются: кокс, нефтяной пек и древесный пек, кремний и алюминий. В этом ряду растет температура процесса восстановления и чистота полученных ферросплавов. Следовательно, кокс используют для наиболее дешевых ферросплавов, в том числе, содержащих мало легирующих добавок и/или легкоплавкие добавки. Например, ферросилиций и феррохром. Наиболее тугоплавкими легирующими элементами являются бор и вольфрам, содержащие их ферросплавы получают только алюмотермией.

   Часто, для полноценного протекания процесса недостаточно даже теплоты, выделенной алюминием, тогда используют электрическую дугу. Этот метод называют алюмотермическая электроплавка, в этом случае можно вести процесс с любой заданной скоростью и при любом содержании легирующего элемента в ферросплаве. Так как, температура поддерживается электрической дугой. Процесс восстановления легирующих элементов только энергией горения алюминия не нашел применения в промышленности, в виду сложностей с управлением интенсивности и полноты протекания процесса.

   Следует отметить, что все ферросплавы отличаются различным содержанием углерода, в пределах 0,03 – 4,5%. Это требуется для обеспечения высокой точности содержания углерода в готовой стали. Восстановление оксидов железа в раскисляемых сталях происходит под действием не только углерода, но и кремния, которого в ферросплавах содержится 0,5 – 95%. Минимальное содержание соответствует ферросплавам вроде ферротитана или ферровольфрама, содержащим дорогие легирующие добавки. Наибольшее содержание кремния наблюдаем в ферросилиции марки ФС90.

   Восстановление оксидов кремнием, с одной стороны хорошо, так как, при восстановлении образуется диоксид кремния, который тихо всплывает на поверхность в виде пористого шлака. Выполняя при этом даже некоторую рафинирующую функцию. С другой стороны, диоксид кремния – тугоплавкое вещество, медленно всплывающее на поверхность расплава, что замедляет процесс раскисления и требует долгого поддержания в конвертере высокой температуры. При этом диоксид кремния не улетает из конвертера как оксид углерода, и не уносит с собой тепло. Он даже образует дополнительный теплоизолирующий слой на поверхности расплава, что компенсирует недостатки кремния при раскислении стали. На раннем этапе развития металлургии чаще использовали богатые углеродом ферросплавы, так как, это способствовало экономии кокса на восстановление компонентов ферросплава при его производстве.

   Технология производства ферросплавов при восстановлении только коксом или пеком напоминает доменную плавку и сегодня используется только для получения наиболее дешевых марок ферросилиция, ферромарганца или феррохрома.

   Более прогрессивный метод восстановления кремнием заключается в получении ферросилиция с высоким содержанием кремния. Затем ферросилиция, пек, железные опилки и концентрат руды легирующего элемента загружают в печь и нагревают электрической дугой или поджигают термитным запалом (если процесс нормально протекает без дополнительного подогрева). После окончания восстановления сливают расплавленный шлак (богатый некоторыми полезными примесями вроде свинца, вольфрама или олова), а готовый ферросплав разливают по формам для кристаллизации.

   Электро-алюмотермическое восстановление проводят в три стадии: зажигание запала и плавление образовавшейся небольшой массы рабочей смеси, загрузка основной массы сырья и ее сплавление, повышение температуры и окончательное восстановление смеси. В качестве исходных компонентов выступают: пек (источник необходимого количества углерода), железная руда или железные опилки (начальная затравка для образования расплава и плавень для легирующего элемента), флюс (для рафинирования), руда легирующего элемента и алюминий. Предварительное спекание массы и ее плавление необходимо для более равномерного протекания процесса и достаточно полного контакта всех компонентов смеси.

   После восстановления материала первой плавки сливают шлак (он идет на переработку для выделения ряда металлов) и загружают новую порцию руды. Такая специфика работы требуется для экономии времени и равномерного протекания процесса. В начале процесса восстановление протекает достаточно быстро при невысоких температурах и малом содержании восстановителей. Ближе к концу процесса требуется больше восстановителя, причем, более активного, и выше температура. Если поднимать температуру сразу, то процесс происходит слишком бурно и масса закипает. Одновременное внесения пека и алюминия приводит к протеканию побочных реакций между алюминием и углеродом пека. Поэтому первоначально свежую руду сплавляют с остатками готового ферросплава от предыдущей партии и восстанавливают при сравнительно не высокой температуре за счет углерода и кремния. Затем вносят алюминия и поднимают температуру. В конце добавляют пек для доведения содержания углерода до заданного уровня.

   С целью повышения качества продукта процесс завершают вакуумированием, это способствует быстрому удалению из материала всего оксида углерода и ускоряет всплытие остатков шлака.

Категория: Металлургия | Просмотров: 2359 | Добавил: Chemadm | Теги: ферросплавы, выплавка стали, черная металлургия | Рейтинг: 4.7/12
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]