Раздел 4. Производство ферросплавов

 

Цель раздела:

Ознакомиться с современными технологиями производства ферросплавов

 

План раздела:

4.1. Способы производства ферросплавов

4.2. Основы технологии производства различных видов ферросплавов

 

4.1. Способы производства ферросплавов

 

Ферросплавная печь

Ферросплавная печь – это вид электрических агрегатов, предназначенный для выплавки ферросплавов.

Ферросплавная печь – электрическая печь для выплавки ферросплавов (ферросилиция, ферромарганца, феррохрома и др.) посредством теплоты, создаваемой электрической дугой переменного тока. Часто применяется и другое определение ферросплавной печи: это рудно-термическая печь для выплавки ферросплавов. В свою очередь, рудно-термическая (или рудовосстановительная) печь – электрическая дуговая печь для выплавки металлов и сплавов из рудных материалов.

Конструкция ферросплавной печи определяется технологическими процессами выплавки ферросплавов: электротермическими и металлотермическими. В основу классификации ферросплавных печей принята мощность печного трансформатора, выраженная в МВА. В условных обозначениях печи приняты правила: первая буква – метод нагрева: рудно-термический (Р); вторая буква – форма ванны: круглая (К) и прямоугольная (П); третья буква – конструктивный признак: открытая (О), закрытая (З) герметичным сводом, полузакрытая (П). Например, печь РКЗ-16,5 является круглой с закрытым сводом и мощностью 16,5 МВА.

Ферросплавные печи могут быть непрерывного (восстановительные) и периодического (рафинировочные) действия.

 

Восстановительные ферросплавные печи

 

Восстановительные ферросплавные печи работают непрерывно. В работающей печи электроды погружены в твер­дую шихту и дуга горит под слоем шихты. Шихту пополняют по мере ее проплавления; сплав и шлак выпускают периоди­чески. Печи этого типа оснащены мощными трансформаторами: 10-115 MB×А. Печи трехфазные, стационарные или вращаю­щиеся   вокруг   вертикальной   оси; ранее   печи   изготавливали открытыми, а новые печи делают закрытыми, т.е. с рабочим пространством, закрытым сверху водоохлаждаемым сводом.

В поперечном сечении большая часть ферросплавных печей круглые, а ряд новых мощных печей имеют прямоугольную форму. Большая часть печей оборудована тремя электродами, а печи большой мощности иногда имеют шесть электродов. В круглых печах электроды расположены по вершинам равно­стороннего треугольника, а в прямоугольных печах — в ли­нию. Для выпуска продуктов плавки печь имеет одну-две, а иногда три летки. Если технологический процесс связан с раздельным выпуском металла и шлака, имеются две летки (металлическая и шлаковая), расположенные на различных уровнях.

Механизм вращения ванны предусмотрен на многих ферро­сплавных печах. Вращение ванны позволяет предотвратить зависание шихты и образование настылей. В таких печах ванна крепится на железобетонной плите, опирающейся на ходовые колеса, которые катятся по кольце­вому рельсу, заложенному в фундаменте. Вращение осуществ­ляют от электродвигателя с двумя редукторами, выходные шестерни которых входят в зацепление с зубчатым венцом 16, прикрепленным к плите 2. Вращение ванны происходит со скоростью один оборот за 35-130 ч. Вращение печи ревер­сивное в секторе 130°. При повороте печи свод остается неподвижным.

 

Электроды и электрододержатели

 

В основном, применяются графитированные, угольные и самоспекающиеся электроды. Графитированные электроды получены прессованием чистых углеродистых материалов с дополнительным обжигом при 2600 °С. Угольные электроды получены прессованием дробленного антрацита и каменноугольного кокса на основе связующего с последующим обжигом при 1300 °С. Самоспекающиеся электроды получают из электродной массы, которая заполняет формообразующий стальной кожух и которая спекается в твердый электрод по мере опускания кожуха в рабочее пространство печи. Самые качественные – это графитированные электроды со специальной пропиткой. Но преимущество самоспекающихся электродов – их дешевизна, например, они в 3 раза дешевле угольных, но плотность тока в них только 5-7 А/см2 и, соответственно, диаметр самоспекающихся электродов в 1,5-2 раза больше диаметра угольных и графитированных электродов.

В восстановительных ферросплавных печах применяют само­спекающиеся непрерывные электроды, причем формирование электрода (обжиг и спекание электродной массы) происходит в процессе работы ферросплавной печи. Эти электроды в три раза дешевле графитированных электродов, применяемых в дуговых сталеплавильных печах.

Самоспекаюшийся электрод представляет собой заполненный электродной массой кожух из стального листа толщиной 1-3 мм с продольными ребрами внутри. Кожух изго­тавливают отдельными секциями длиной 1,4-1,8 м, которые впоследствии сваривают друг с другом. В основном приме­няют круглые электроды диаметром 900-2000 мм, а на прямо­угольных печах - плоские электроды размером до 3200x800 мм. Кожух, служащий пресс-формой для электродной массы, предохраняет электрод от окисления воздухом, облегчает прохождение тока от электрододержателя к обож­женной части электрода. Электродную массу изготавливают из термоантрацита, кокса, каменноугольной смолы и пека. Электродную массу забрасывают в кожух сверху в холодном состоянии. Под действием тепла печи масса размягчается и плотно заполняет кожух. В процессе работы печи по мере сгорания и опускания электрода необожженная его часть постепенно приближается ко все более нагретым зонам печи; масса постепенно теряет летучие. Под контактные щеки масса поступает еще пластичной, при даль­нейшем нагреве на участке щек электродная масса спекается (коксуется); сопротивление электрода снижается. Из-под контактных щек электрод выходит с нормальными свойствами угольного   электрода.   По   мере   сгорания   электрод   опускается, а сверху с дозировочной площадки к железному кожуху приваривают, не выключая тока, новую секцию, которую на­полняют электродной массой.

Допустимая плотность тока в самоспекающихся электродах составляет 5-8,5 А/мм2 (меньшее значение относится к малым электродам).