Описание углевосстановительного, силикотермического и алюминотермического способов получения ферросплавов. Описание конструкции восстановительных и рафинировочных ферросплавных печей, а также их классификация. Анализ принципов работы ферросплавных печей.
Аннотация к работе
Особенности тепловой работы ферросплавных печейВводить в сталь нужный элемент не в виде чистого металла, а в виде его сплава с железом удобнее вследствие более низкой температуры его плавления и выгоднее, так как стоимость ведущего элемента в сплаве с железом ниже по сравнению со стоимостью технически чистого металла. Для производства основных сплавов - ферросилиция, ферромарганца; силикомарганца и феррохрома - пользуются рудами, так как в них высоко содержание окислов элемента, подлежащего восстановлению. При производстве ферровольфрама, ферромолибдена, феррованадия, ферротитана и других сплавов руду вследствие малой концентрации в ней полезного элемента обогащают, получая концентрат с достаточно высоким содержанием окислов основного элемента.Наиболее дешевым является углерод, поэтому его используют при производстве углеродистых ферромарганца и феррохрома, а также всех сплавов с кремнием (кремний препятствует переходу углерода в сплав). Выплавку ферросплавов углевосстановительным процессом осуществляют в так называемых восстановительных (рудовосстановительных) ферросплавных печах с трансформаторами мощностью 10-115 MB•А, работающих непрерывным процессом, т.е. с непрерывной загрузкой шихты печь и периодическим выпуском продуктов плавки.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. Большая часть печей оборудована тремя электродами, а печи большой мощности иногда имеют шесть электродов. Для выпуска продуктов плавки печь имеет одну-две, а иногда три летки. У строившихся ранее открытых печей через колошник выделяется много тепла и отходящих газов, что вызывает нагрев оборудования и затрудняет работу персонала; кроме того, на колошнике окисляется часть восстановителя, а над печью бесполезно сгорает содержащийся в отходящих газах оксид СО (отходящие газы содержат ~ 85% СО). Снизу свод футерован огнеупорным бетоном, имеются три отверстия для электродов и при необходимости отверстия для загрузочных воронок.· по способу выдачи из печи сплава и шлака - неподвижные, наклоняющиеся (быстро и удобно выпускать сплав) и печи с выкатными ваннами. Эти печи пригодны для ряда электротермических производств: получения ферросплавов, электроплавки чугуна, производства карбида кальция, фосфора и др., и их часто объединяют под более общим названием рудовосстановительных или руднотермических печей. Ферросплавную печь характеризуют следующие параметры: номинальная мощность (мощность трансформатора) Р, КВА; производительность G, т/сут; интервал вторичных напряжений, В; максимальная сила тока в электроде, КА; удельный расход электроэнергии w, МДЖ (КВТ ч/т); коэффициент мощности cos ф; электрический к.п.д.; диаметр электрода d3, мм (для прямоугольных электродов сечение b * l мм, где b и l - соответственно ширина и длина поперечного сечения электрода, мм); диаметр распада электродов dp, мм (для прямоугольных печей расстояние между осями электродов одной фазы, мм); внутренний диаметр ванны DB, мм (для печей прямоугольной формы ширина В и длина L ванны, мм); глубина ванны h, мм; диаметр кожуха DKT мм (для прямоугольной печи ширина Вк и длина LK кожуха, мм); высота кожуха H, мм. В зависимости от формы ванны печи бывают круглыми, прямоугольными и овальными. По тому, как выдаются из печи сплав и шлак, агрегаты могут быть неподвижными или наклоняющимися.Чтобы шихта в печи плавилась равномерно и во избежание образования спеков, некоторые печи оборудуются механизмом вращения, для чего в конструкции предусматриваются ходовые колеса и кольцевые рельсы. Чтобы электроды все время находились погруженными в шихту, через загрузочные воронки материал (агломерат, флюсы, окатыши, топливо) подается порциями (колошами). На колошниках (верхней части агрегата) постоянно должна лежать шихта в виде конуса вокруг каждого электрода. Электрическая дуга, проходя между электродами, создает под слоем шихты зону реакции, имеющую форму стакана. Когда шихта поступает непосредственно в зону реакции, она уже достаточно хорошо прогрета газообразными продуктами и из нее удалены все летучие компоненты.Ферросплавы получают, в основном, в специальных дуговых печах, которые могут быть круглыми или прямоугольными открытого, закрытого или герметичного типа. Открытая ферросплавная печь (без свода) представляет собой емкость с тремя электродами, сваренную из толстого листового железа, футерованную изнутри огнеупорными материалами. При выплавке кремнистых сплавов и углеродистого ферромарганца футеровку выкладывают из угольных блоков, а для выплавки феррохрома применяют магнезитовую футеровку. Основными недостатками открытых ферросплавных печей являются потери больших количеств теплоты через открытый колошник и загрязнение цеха отходящими газами, что затрудняет работу оборудования и обслуживающего персонала. Печи закрытого типа имеют уплотнение в виде песочного затвора между сводом и ванной.
План
Содержание
Введение
1. Описание технологических процессов
1.1 Способы получения ферросплавов
2. Виды и характеристика ферросплавных печей
2.1 Конструкция ферросплавных печей
2.2 Типы ферросплавных печей
3. Принцип работы ферросплавной печи
Заключение
Список литературы
Введение
Ферросплавы - это сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом и другими элементами, применяемые в производстве стали для улучшения ее свойств и легирования. Вводить в сталь нужный элемент не в виде чистого металла, а в виде его сплава с железом удобнее вследствие более низкой температуры его плавления и выгоднее, так как стоимость ведущего элемента в сплаве с железом ниже по сравнению со стоимостью технически чистого металла.
Исходным сырьем для получения ферросплавов служат руды или концентраты. Для производства основных сплавов - ферросилиция, ферромарганца; силикомарганца и феррохрома - пользуются рудами, так как в них высоко содержание окислов элемента, подлежащего восстановлению. При производстве ферровольфрама, ферромолибдена, феррованадия, ферротитана и других сплавов руду вследствие малой концентрации в ней полезного элемента обогащают, получая концентрат с достаточно высоким содержанием окислов основного элемента.
Ферросплавы получают восстановлением окислов соответствующих металлов. Для получения любого сплава необходимо выбрать подходящий восстановитель и создать условия, обеспечивающие высокое извлечение ценного (ведущего) элемента из перерабатываемого сырья.
Восстановителем может служить элемент, обладающий более высоким химическим сродством к кислороду, чем элемент, который необходимо восстановить из оксида. Иначе говоря, восстановителем может быть элемент, образующий более химически прочный оксид, чем восстанавливаемый элемент. Восстановительные процессы облегчаются, если они проходят в присутствии железа или его оксидов. Растворяя восстановленный элемент или образуя с ним химическое соединение, железо уменьшает его активность, выводит его из зоны реакции, препятствует обратной реакции - окислению.
Вывод
Ферросплавные печи. Ферросплавы получают, в основном, в специальных дуговых печах, которые могут быть круглыми или прямоугольными открытого, закрытого или герметичного типа.
Открытая ферросплавная печь (без свода) представляет собой емкость с тремя электродами, сваренную из толстого листового железа, футерованную изнутри огнеупорными материалами. При выплавке кремнистых сплавов и углеродистого ферромарганца футеровку выкладывают из угольных блоков, а для выплавки феррохрома применяют магнезитовую футеровку. Фактически футеровкой открытых печей является гарнисаж, образующийся из застывших руды и сплава.
Основными недостатками открытых ферросплавных печей являются потери больших количеств теплоты через открытый колошник и загрязнение цеха отходящими газами, что затрудняет работу оборудования и обслуживающего персонала. Эти недостатки устраняются при работе закрытых печей, которые снабжены сводом из жаропрочного железобетона или из шамотного фасонного кирпича в каркасе из водоохлаждаемых труб. Печи закрытого типа имеют уплотнение в виде песочного затвора между сводом и ванной.
Открытые и закрытые круглые ферросплавные печи могут иметь вращающую ванну для предотвращения зависания шихты и образования настылей. Вращение ванны реверсивное, в секторе 130? происходит со скоростью один оборот за 35-100 ч. При повороте ванны свод остается неподвижным.
Ферросплавные печи работают в непрерывном режиме. Сплав из них выпускают по мере надобности отдельными порциями через специальные летки.
Шихту загружают в открытые печи сверху через колошник отдельными порциями, а в закрытые - через специальные загрузочные устройства в своде. Применяются три варианта загрузки шихты в закрытые печи: в кольцевое пространство вокруг электродов, при этом создается уплотнение электрода в своде; в воронки, расположенные в своде симметрично электродам, при этом воронки доверху заполняются шихтой; через трубы - течки наглухо заделанные в своде.
Ферросплавные печи трехфазные с тремя (круглые печи) или шестью ( прямоугольные печи) сомоспекающимися электродами. Трехэлектродные печи имеют по одному трансформатору, от которого через короткую сеть ток подается на каждую фазу, а у шестиэлектродных печей по три трансформатора - по одному на два электрода.
Рассмотрим технологию получения ферросплавов на примере ферросилиция, углеродистого ферромарганца и ферротитана, получаемого металлотермическим способом.
Список литературы
1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия - М.: Академкнига, 2002
2. Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Мальков Н.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М.: Металлургия, 1995
3. Севрюков Н. Н, Кузьмин Б.А., Челищев Е.В. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 1976
4. Тарасов А.В., Уткин Н.И. Общая металлургия. Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1997