Технология углевосстановительного, силикотермического и алюминотермического способов получения ферросплавов. Механизм эксплуатации восстановительных и рафинировочных ферросплавных печей. Анализ производства углеродистого ферромарганца и феррохрома.
Аннотация к работе
Курсовая работаВводить 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 - руду вследствие малой концентрации в ней полезного элемента обогащают, получая концентрат с достаточно высоким содержанием окислов основного элемента. Для получения любого сплава необходимо выбрать подходящий восстановитель и создать условия, обеспечивающие высокое извлечение ценного (ведущего) элемента из перерабатываемого сырья.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 или т. н.: рудовосстановительных ферросплавных печах с трансформаторами мощностью 10-115 MB/А, работающих непрерывным процессом, т. е., с непрерывной загрузкой шихты печь и периодическим выпуском продуктов предназначенных для плавки.В работающей печи электроды погружены в твердую шихту и дуга горит под слоем шихты, процесс протекает так: - шихту пополняют по мере ее проплавления; ранее печи изготавливали открытыми, а новые печи делают закрытыми, т. е., с рабочим пространством, закрытым сверху охлаждаемым 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).В электрических печах выплавляют ферросилиций различных марок с содержанием кремния от 19-23% (сплав ФС20) до 92-95% (сплав ФС92). При содержании кремния в сплаве в пределах 50-60% и при загрязнении его фосфором и алюминием сплав рассыпается в порошок с выделением ядовитых летучих соединений. Помимо кремния ферросилиций содержит железо и ряд примесей. В сплавах, содержащих 41-47% кремния и более, имеется до 0,1-0,2% С, до 0,2-0,6% Мп, до 0,05% Р, до 0,02% S и до 1,5-2,5% Al. Для получения заданного содержания кремния в сплаве в шихту вводят рассчитанное количество железа в виде измельченной стружки углеродистой стали, железо, кроме того, облегчает восстановление кремния.В ферросплавных печах выплавляют углеродистый ферромарганец двух марок: ФМН78 и ФМН70, которые содержат марганца соответственно 75-82 и 65-75%. Марганцевые руды содержат много фосфора, поэтому и в ферромарганце содержание этого вредного элемента высокое. В рудах марганец находится в виде МПО2, Мп2О3, МПЭО4 и МПСО3, основной примесью является SIO2: - содержание марганца в рудах составляет 16-57%, большая часть добываемых марганцевых руд бедные; При не флюсовом процессе шихтой служит марганцевый концентрат (агломерат), содержащий более 48% Mn, кокс и железорудные окатыши либо железная стружка (соответственно в количестве 2100-2600, 450-500 и 100-200 кг/т сплава). Плавку ведут непрерывным процессом при напряжении 110-160 В, невысокое напряжение желательно, чтобы уменьшить перегрев ванны и потери марганца в результате его испарения и улета (марганец обладает высокой упругостью пара и при высоких температурах значительная часть его испаряется, в нормальных условиях производства потери в результате испарения достигают 8-10%).Углеродистый феррохром производят четырех марок: ФХ650, ФХ800, ФХ850 и ФХ900, которые содержат более 65% Сг и соответственно углерода менее 6.5, 8, 8.5 и 9%. Для выплавки углеродистого феррохрома применяют хромовые руды в основном Донского месторождения (Казахстан), которые содержат 30-58% СГГО3, остальное FEO, MGO, ALAO3, SIOZ.8 связи с истощением богатых руд в последние годы используют бедные (с содержанием до 30% Сг2О3) руды, подвергая их обогащению и иногда агломерации. К рудам и концентратам предъявляют следующие требования: содержание СГГО3 не менее 47%, отношение Cr3O3 и FEO не менее 3,0, такое соотношение обеспечивает получение сплава с содержанием хрома более 60%, а содержание SIO2 не более 7-9%. Шихту, содержащую хромовую руду, кокс и кварцит рассчитывают, исходя из того, что восстанавливаются и переходят в сплав 92% хрома и 95% железа и так, чтобы шлак содержал, %: Такой шлак имеет высокую температуру плавления (расплавляется при ~1650°С), что необходимо для достаточного нагрева сплава.