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

Технология производства углеродистого феррохрома FeCr

Процесс производства углеродистого феррохрома основан на восстановлении углеродом окислов хрома и железа, содержащихся в хромовой руде.

Восстановление окиси хрома протекает по реакциям:

  • 2/3 Cr2O3 + 18/7С - 4/21 Cr7С3 + 2СO;
  • G0 = 510 730 — 339,17 Т Дж/моль (121 986 — 87,01 Т кал/моль);
  • 2/ЗCr2O3 + 2С = 4/3 Cr + 2СO;
  • G0 = 545 710 — 360,53 Т Дж/моль (130 340 — 86,11 Т кал/моль).

Теоретическая температура начала восстановления окиси хрома углеродом до карбида равна 1130, а до элементарного хрома 1240° С. Поэтому при восстановлении окиси хрома углеродом нельзя избежать науглероживания феррохрома из-за образования карбидов. Параллельно с восстановлением углеродом окиси хрома происходит частичное восстановление из руды других окислов.

Восстановление окислов железа облегчает процесс плавки, так как при этом снижается температура плавления сплава. При избытке восстановителя получает значительное развитие реакция восстановления кремнезема.

Производство углеродистого феррохрома требует, чтобы было обеспечено рафинирование сплава от кремния и углерода, достигаемое в результате создания над сплавом так называемого рудного слоя, представляющего собой смесь частично расплавившихся кусков руды со шлаком.

Феррохром в виде капелек, проходя при высокой температуре через этот слой, частично рафинируются от углерода и кремния по реакциям:

  • (Cr, Fe), С3 + Cr2O3 = 2Cr + 7 (Cr, Fe) + 3СO;
  • 3Cr3Si + 2Cr2O3 = 13Cr + 3SiO2.

При производстве передельного феррохрома, наоборот, нужно обеспечить условия для получения высокого содержания кремния в сплаве, что обеспечивается использованием легковосстановимых руд, избытком восстановителя в шихте и дачей кварцита.

Температура плавления шлака должна составлять 1650° С. Оптимальный состав шлака определяется следующими содержаниями его компонентов: 30—35% SiO2, 32—36% MgO, 22—28% Аl2O3 и 3—6% Cr2O3. Кратность шлаков равна 0,8—1,2.

Производство углеродистого феррохрома ведут непрерывным процессом в открытых и закрытых печах мощностью от 10 до 20 и более МВА при рабочем напряжении 140—200 В. На печах применяют магнезитовую футеровку. При расчете шихты принимают использование хрома, равное 92%, и железа 95%, избыток восстановителя 11% для открытых и 2% для закрытых печей. В качестве восстановителя пользуются металлургическим коксиком, полукоксом и древесными отходами, реже — каменным углем.

Шихта должна состоять из 850 кг хромовой руды, 150 кг богатого шлака бесфлюсового производства среднеуглеродистого феррохрома, 30 кг кварцита, 215 кг коксика и 150 кг металлсодержащих отходов. Сдозированную шихту заваливают в печь по мере ее проплавления, в основном, к электродам. Расход электроэнергии на проплавление 1 т рудной части шихты составляет 5,95—6,3 МДж (1650—1750 кВт-ч).

Нормальный ход технологического процесса характеризуется равномерным проплавлением шихты, устойчивой и глубокой (2000 мм) посадкой электродов и равномерном выходом из печи жидкоподвижных сплава и шлака заданного состава.

Нарушение хода печи чаще всего вызывается недостатком или избытком восстановителя, а также неправильным составом шлака. Например, шлакование вокруг электродов, их чрезмерно глубокое погружение в шихту, повышенное содержание в шлаке окиси хрома и снижение содержания в сплаве углерода и кремния свидетельствуют о недостатке восстановителя. Высокая же посадка электродов, обвалы шихты с образованием свищей, выделение белого пламени на колошнике, повышение содержания в сплаве кремния и холодный феррохром, не выходящий полностью из печи, говорят об избытке восстановителя.

Жидкий и холодный шлак, темный колошник печи, холодный сплав с повышенным содержанием углерода указывают на повышенное содержание SiO2 в шлаке. Тугоплавкие и вязкие шлаки с низким содержанием SiO2 и пониженное содержание углерода в сплаве, высокая посадка электродов (слышна работа дуг) и свищи у них сигнализируют о недостатке кварцита и коксика в шихте.

Производство углеродистого сплава успешно осваивается в закрытых печах. Опыт показал, что наилучшие результаты достигаются при загрузке шихты через воронки вокруг электродов. Закрытые печи должны работать на усредненных хромовых рудах и на коксике с постоянной влажностью (8—10%). Количество кусковой хромовой руды фракции 70—10 мм должно быть не менее 50%.

При нормальной работе ферросплавной печи давление под сводом колеблется в пределах 5—10 Па (0,5—1,1 мм вод. ст.), а температура газов под сводом — в пределах 100—200° С. Газ характеризуется примерно следующим составом, %: 70—90 СО, до 8 Н2 и до 1,0 СO2. Теплота сгорания газа достигает 10,5—11,3 МДж/м3 (2500—2700 ккал/нм3).

Для снижения содержания серы при выплавке углеродистого феррохрома необходимо повысить содержание углерода в сплаве, уменьшить количество крупнокусковой руды и увеличить количество богатого шлака в шихте или ввести на колошу шихты 30—50 кг марганцевой руды или равноценное количество ферромарганца.

Сплав и шлак выпускают через одну летку одновременно 3—4 раза в смену. Углеродистый феррохром разливают в изложницы через очко в нижней части ковша, передельный сплав гранулируют. Получаемый сплав содержит примерно 67—72% Cr, 5—7% С, 1,5% Si, 0,03—0,06% Р, 0,,040S.

Таблица 1. Технико-экономические показатели производства феррохрома

Технико-экономические показатели производства феррохрома
Читать далее >>

Источник [4] → список литературы.


Читайте также:


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