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

Электрододержатель предназначен для подвода тока к электроду, удержания электрода и его перемещения по вертикали. Электрододержатель состоит из несущего цилиндра, контактных щек и нажимного кольца. Контактные щеки (их число четыре-десять) служат для подвода рабочего тока к электроду, их делают из высокотеплопроводной меди или ее сплавов и для обеспечения водяного охлаждения – полыми или с залитыми внутри трубками; с помощью медной трубки к щеке подводят ток и воду.

Несущий цилиндр выполнен из стального листа толщиной 10-16 мм и охватывает электрод по высоте до механизма перемещения электрода, причем верх цилиндра закреплен в этом механизме. Диаметр цилиндра превышает диаметр электрода на 150-200 мм, и в зазор между ними сверху подают вентилятором воздух. К низу несущего цилиндра подвешены нажимное кольцо и контактные щеки (кольцо с помощью четырех водоохлаждаемых труб, а каждая щека на стальной тяге). Прижатие контактных щек к электроду осуществляют с помощью нажимных устройств кольца, в которых размещены пружины или гидравлические зажимы.

Механизм перемещения, т.е. подъема и опускания электродов (на современных печах гидравлический и управляемый автоматизированной системой) обеспечивает по ходу плавки движение электрода вниз с тем, чтобы поддерживать длину дуги и электрический режим в заданных пределах и при необходимости перемещает электроды вверх. Механизм закреплен на междуэтажном перекрытии цеха, он движет несущий цилиндр и через него электрод.

По мере сгорания нижнего конца электрода возникает необходимость перепускания электрода, что осуществляют с помощью механизма перепускания, в котором зажат верх электрода. Механизм обеспечивает периодическое опускание электрода относительно несущего цилиндра или подъем цилиндра относительно  электрода  на  50-200 мм,  что увеличивает длину рабочего конца электрода (располагаемого ниже контактных щек).

Рафинировочные ферросплавные печи

Рафинировочные ферросплавные печи имеют мощность 3,5-7 MB×А и служат для выплавки ферросплавов с низким содержанием углерода; они работают с выпуском сплава и шлака после окончания плавки. Они имеют круглую открытую ванну, а в остальном по своему устройству они ближе к дуговым сталеплавильным печам, на базе которых их конструируют.

Печи делают наклоняющимися, в связи с чем ванну крепят на люльке с механизмом ее наклона; ванна оборудована механизмом вращения, обеспечивающим ее круговое или возвратно-поступательное вращение в процессе плавки. Механизмы перемещения электродов и электрододержатели такие же, как в дуговых сталеплавильных печах; эти механизмы опираются не на люльку, а на пол цеха и при наклоне ванны электроды не наклоняются. Электроды применяют как самоспекающиеся, так и графитированные. Загрузка шихты такая же, как в восстановительных ферросплавных печах.

Шихту в ферросплавные печи загружают сверху из специальных   печных   карманов (бункеров), расположенных на  некоторой высоте  над печью  и  оборудованных затворами. После     открывания     затвора     материал     по труботечке ссыпается в печь.

В закрытые печи материалы подают двумя способами. Один из них предусматривает поступление материала из течки в воронку, расположенную концентрически вокруг электрода и далее в печь через кольцевой зазор между отверстием в своде и электродом. Во втором случае материал из труботечки попадает в печь через отверстие в своде.

В первом случае шихта располагается в печи конусом вокруг электродов, во втором – в стороне от электродов под загрузочными течками.

Температура плавления ферросплава зависит от его состава. Например, температура плавления ферромарганца составляет 1220-1260 °С. Температура разливки ферромарганца на ленточных машинах – 1340-1380 °С. Температура выпуска из печи ~ 1500-1600 °С.

При восстановлении окислов в ферросплавных печах образуется много СО в соответствии с реакциями, типа

MnO + C = Mn + CO – 288,288 кДж/моль.

Образующийся колошниковый газ отводится из-под свода печи и не всегда полезно используется. Иногда ферросплавный газ применяют для обжига известняка и для отопления котельных. В некоторых случаях его сжигают в свечах над крышей цеха. Теплота сгорания газа как топлива довольно высокая – 9÷10 МДж/м3 .

Удельный расход энергии в ферросплавных печах следующий:

· при выплавке ферросилиция (75 % Si) – 570 кг у.т./т кварцита или 8500-8800 кВт⋅ч/т ферросилиция, что составляет 1040-1080 кг у.т./т ферросилиция;

· при выплавке ферромарганца (76 % Mn) – 120÷130 кг у.т./т концентрата или 3800-4100 кВт⋅ч/т ферромарганца (флюсовый процесс), что составляет 460-510 кг у.т./т ферромарганца;

· при выплавке высокоуглеродистого феррохрома (60 % Cr) – 230÷240 кг у.т./т концентрата или 3700-4000 кВт⋅ч/т феррохрома, что составляет 450-490 кг у.т./т.

По объёму производства разделяют так называемые «большие» и «малые» ферросплавы.

Большие ферросплавы:

- кремнистые ферросплавы

- марганцевые ферросплавы

- хромистые ферросплавы

Малые ферросплавы:

- ферровольфрам

- ферромолибден

- феррованадий

- сплавы щёлочноземельных металлов

- феррониобий

- ферротитан и титансодержащие сплавы

- ферробор, ферроборал и лигатуры с бором

- сплавы с алюминием

- сплавы с редкоземельными металлами

- ферросиликоцирконий, ферроалюминоцирконий

- ферроникель и феррокобальт