Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Технология производства силикокальция CaSi

Производство силикокальция осуществляется исспользованием кварцита и восстановителя, требования к которым аналогичны предъявляемым при производстве ферросилиция. Крупность шихтовых материалов, поступающих в плавку силикокальция, должна быть: кварцита 50—100, коксика 5—20, древесного угля 8—100 и каменного угля 10—60 мм. Известь для плавки должна быть свежеобожженной и содержать не менее 92% CaO в кусках 40—100 мм. Применяемый при производстве ферросиликокальция ферросилиций должен быть гранулированным или дробленным (20 мм) и содержать 68—72% Si, что обеспечивает лучшее использование кремния. Содержание CaF2 в плавиковом шпате должно быть >55%, a SiO2 >7%; размер кусков не должен превышать 50 мм.

Производство силикокальция CaSi ведется в открытых ферросплавных печах с угольной футеровкой мощностью порядка 10—15 МВА при рабочем напряжении 120—140 В и силе тока на электродах 50—55 кА, что обеспечивает глубокую и устойчивую посадку электродов в шихте, нормально составляющую 500 мм. Вращение ванны печи (в пределах сектора 20—24° со скоростью 1 оборот за 70 ч) обеспечивает надлежащие условия для разрушения карбидов и позволяет вести производство силикокальция отдельными кампаниями длительностью по 2,5—3 месяца, после чего для разрушения образовавшегося в печи «козла» из карбидов и шлака печь должна быть переведена на 1—1,5 месяца на выплавку 45%-ного ферросилиция, а далее снова можно плавить 2—2,5 месяца силикокальций CaSi и т. д.

Ввиду зарастания ванны карбидами при производстве силикокальция приходится проводить в течение года не менее трех ремонтов с заменой футеровки на стационарной печи и одного ремонта на печи с вращающейся ванной. После очередного капитального ремонта печь для разогрева должна работать на выплавке 45%-ного ферросилиция около месяца.

При расчете шихты для выплавки сплава принимают, что использование кальция должно составлять 67%, а кремния 75%. Избыток твердого углерода (с учетом добавок) в шихте должен составлять для первичной кампании (на чистой печи) 10—12% и для вторичной кампании (после разрушения «козла») 15—16%. Примерный состав колоши шихты: 200 кг кварцита, 85 кг извести, 50 кг древесного угля, 30 кг каменного угля (марки ТК) и 90—100 кг коксика.

Производство силикокальция CaSi ведут непрерывным процессом. Для обеспечения хорошей работы печи необходимо как можно дольше сохранять низкий уровень колошника. С этой целью шихту непрерывно подгребают гребками с колошника к электродам и ежесменно в удаляют настыли карборунда с поверхности колошника.

Восстановительные процессы при выплавке силикокальция протекают в наиболее горячих зонах печи, т. е. у электродов, вокруг которых образуются газовые полости, имеющие в своей нижней части карбидные «чашки». Образовавшийся силикокальций скапливается в полости («щели»), находящейся на уровне выпускного отверстия. Сохранение этих «чашек» и наличие полости («щели») являются обязательным условием нормального протекания процесса. Этому способствует работа с большим избытком восстановителя, однако чрезмерное развитие процесса карбидообразования приводит к зарастанию печи карбидами, в основном карборундом, и перекрытию подлости и ходов из нее, т. е. к прекращению выхода силикокальция, шлака и газа из летки. Для предотвращения этого в печь вводят периодически (400—600 кг на плавку) добавки кварцита, загружаемые в несколько проплавленный тигель у электрода. При нормальной работе из печи должна зыходить минимальное чколичество шлака, содержащего примерно 45—55% SiO2, 15—20% СаО, 10% SiC, 10—15% CaC2, 2—3% Al2O3, остальное MgO, FeO, Vh др.

Когда избыток восстановителя превышает его нормальное количество то:

  • глубина посадки электродов в шихте и количество проплавляемой шихты уменьшаются,
  • летка плохо открывается,
  • увеличивается выход карборунда во время выпуска.
В этом случае необходимо уменьшить навеску коксика в колоше и при необходимости увеличить навеску извести в колоше или массу единовременно вводимых добавок кварцита. Если недостает восстановителя то:
  • увеличивается выход шлака
  • увеличивается время выпуска,
  • колошник работает вяло при большом расходе шихты,
  • содержание кальция в сплаве снижается,
  • силикокальций выходит холодный,
  • летка закрывается с трудом.

Для выправления работы печи необходимо увеличить навеску коксика в колоше и уменьшить подачу кварцита. При избытке извести в шихте уменьшается глубина посадки электродов и появляется жидкий шлак, количество которого быстро увеличивается от выпуска к выпуску, а при недостатке извести снижается содержание кальция в сплаве. Для исправления положения необходимо откорректировать навеску извести в колоше.

Выпуск готового силикокальция проводится каждые два часа в футерованый графитовой плиткой ковш. Разливку ведут в чугунную изложицу. Силикокальций CaSi содержит примерно 29—33% Ca, 3—5% Fe, 1,1,—1,3% Al, 0,15 — 0,35% C и остальное Si.

Производство силикокальция силикотермическим процессом ведется в печи с вращающейся ванной мощностью 2,5 МВА с угольной футеровкой при рабочем напряжении 127 В и силе тока 11 350А. Свод ферросплавной печи закрывающий ее, выполняют из магнезитохромитового кирпича. Шихту загружают по труботечкам через воронки, которые в периоды между загрузками шихты закрывают крышками.

Расчет шихты ведут по использованию свободного кремния ферросилиция, количество которого определяют по формуле:

%Siсв = 2,25*SiOобщ — 121,25.

При расчете принимают следующее его использование, %:

  • Используется на восстановление CaO - 15
  • Переходит в сплав - 55
  • Окисляется кислородом воздуха - 20
  • Связывается во время выпуска сплава с железом прутьев - 10

Избыток извести принимают равным 10%, а расход плавикового шпата 15 кг на 100 кг ферросилиция. Для колоши шихты принимают следующий расчетный состав, кг: извести 200; ферросилиция 196, плавикового шпата 30.

Оптимальное отношение в шихте CaO и свободного кремния колеблется в пределах 1,7—2,0. Увеличение этого отношения вызывает повышение содержания в сплаве Ca и снижение содержания Fe. Силикркальций становится более легким, дуга начинает гореть непосредственно на сплаве, что приводит к увеличению потерь Са и Si, снижению используемой мощности печи, ухудшению отделения сплава от шлака и, следовательно, к увеличенным потерям сплава в шлаке. Плавиковый шлак уменьшает плотность шлака и улучшает разделение сплава и шлака, что сокращает угар и потери сплава.

Производство силикокальция представляет собой периодический процесс, завершающийся каждый раз полным проплавлением шихты. Вращение ванны печи происходит реверсивно в пределах сектора в 70° со скоростью 1 оборот за час. На плавку в течение 2—2,5 ч заваливают 8—10 колош шихты. Расход электроэнергии на колошу шихты составляет 1,37—1,51 Гдж (380—420 кВт-ч).

Нормальная работа ферросплавной печи характеризуется устойчивым электрическим режимом и содержанием Ca в сплаве в пределах 14—17%. Шлак должен выходить из печи равномерно и при остывании рассыпаться.

Пониженное содержание Ca в сплаве объясняется избытком ферросилиция в шихте или низким содержанием CaO в извести. Силикокальций содержащий много Ca является следствием недостатка восстановителя. Это сопровождается уменьшением зоны плавления и всплыванием части сплава над шлаком, что приводит к возрастанию потерь сплава.

Сплав и шлак выпускают из печи одновременно 4 раза в смену в ковш, футерованный графитовой плиткой с теплоизоляционным слоем из шамотного кирпича, и после тщательного удаления шлака разливают в чугунные изложницы. Силикокальций содержит примерно 15—18% Ca, 19—22% Fe, 59—63% Si, 0,5—0,7% Al, по 0,01% S и Р, 0,05% С. В шлаке содержится 63—68% CaO, 30—33% SiO2 и 2—5% корольков сплава.

Силикокальций марок ФК-10, ФК-15 производят и углетермическим способом в открытой печи. Колоша шихты состоит из, кг: 220 кварцита, 85 коксика, 50 древесного угля, 30 каменного угля и 55 железной стружки. Плавку ведут непрерывным процессом.

Колошник по внешнему виду холоднее, чем при выплавке 75%-ного ферросилиция, и несколько горячее, чем при выплавке 45%-ного ферросилиция. При выплавке наблюдаются определенные затруднения в работе летки и разливке сплава из-за выхода большого количества жидкого шлака. Сплав характеризуется повышенным содержанием алюминия (1,0%) и загрязнен шлаковыми включениями. Содержание кальция составляет 13—16%. Шлак содержит примерно 20% SiО2, 45% СаО, 30% CaC2 и другие соединения.

Сплав примерно такого же состава может быть получен проще и дешевле смешением в ковше жидкого силикокальция и ФС18. Процесс технологичен и характеризуется более низким сквозным расходом электроэнергии, составляющим 25,2—26,8 ГДж (7000— 7300 кВТ/Ч) на базовую тонну (15% Ca) сплава.

Таблица 1. Расход шихтовых материалов и электроэнергии при производстве силикокальция

Расход шихтовых материалов и электроэнергии при производстве силикокальция
Читать далее >>

Источник [4] → список литературы.


Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Производство ферросплавов
Вернуться на главную: Черная металлургия