Навигация
Источники поступления примесей в ферросилиций
28499
знаков
2
таблицы
0
изображений
5. Источники поступления примесей в ферросилиций
Содержание примесей в ферросилиции зависит, прежде всего, от состава шихтовых материалов. В процессе восстановительной плавки происходит восстановление не только кремнезема, но и содержащихся в кварците и золе восстановителя (кокс, полукокс, уголь) сопутствующих оксидов – А1203, Ti02, P2O5, СаО и т.д. Так, в кварците Антоновского месторождения, которое является основным источником кварцита для ОАО «Кузнецкие ферросплавы», содержание А1203 колеблется от 0,45 до 1,3%, Р205 – 0,1–0,06%; ТiO2 – 0,02–0,08%, СаО – 0,001–0,003%. Зольность коксового орешка колеблется от 9,5 до 14%, каменного угля – 2,7–13%. Содержание в золе коксового орешка или угля: А1203 – 15–26%, ТЮ2 – 0,5–1,3%, Р205 – 0,22–0,77%, СаО – 2,7–5,6%.
Примеси можно разделить на следующие группы:
1. Примеси с высокой долей (более 50%) перехода в металл (опасные) – Ti, Al, P, Сг, Мп; требуют постоянного контроля шихтовых материалов по их содержанию.
2. Примеси со значительной долей (20–30%) перехода в металл (малоопасные) – Са, Mg; требуют соблюдения технологического режима плавки (соблюдения регламентации дачи известняка).
3. Примеси с очень низкой долей (менее 1%) перехода в металл (неопасные) – С, S; примеси не требуют постоянного контроля по их содержанию в металле; повышение их содержания в ферросилиции обусловлено внешними источниками на других стадиях предела – разливке, дроблении, фракционировании, транспортировке и т.д. – или очень значительным отклонением состава шихтовых материалов от обычного, например, использование высокосернистого восстановителя.
С точки зрения понижения содержания в ферросилиции примеси возможно классифицировать в зависимости от их сродства к кислороду:
• примеси с большим, чем у кремния, сродством к кислороду – Mg, Ca, A1; возможно применение тех или иных методов окислительного рафинирования;
• примеси с меньшим, чем у кремния (в ферросилиции), сродством к кислороду – Ti*, P, S, Cr, Mn; применение методов рафинирования невозможно, снижение содержания этих примесей возможно только при использовании чистых шихтовых материалов;
• углерод; возможно рафинирование ферросилиция от углерода при создании условий, в которых сродство углерода к кислороду превышает сродство кремния к кислороду, например, продувка газом с низким содержанием СО или условий, обеспечивающих удаление углерода, поступившего из внешних источников, например, всплывание карбида кремния из жидкого ферросилиция за счет выдержки мета ига в ковше и т.п.
Специального рафинирования ферросилиция от Mg и Са не требуется, достаточно соблюдения технологического регламента плавки. Сродство к кислороду Mg и Са выше, чем у алюминия, поэтому все известные способы окислительного рафинирования ферросилиция от примесей рассчитаны на рафинирование от алюминия; при этом обеспечивается одновременное снижение содержания Mg, Са и С в сплаве.
Из примесей, снижение содержания которых возможно только при использовании чистых шихтовых материалов, следует выделить производство ферросилиция с пониженным содержанием Сг и Мп. Основными источниками поступления Сг и Мп в ферросилиций является стальная стружка. Поэтому значительное содержание этих примесей достигается в сплаве с высоким расходом стальной стружки ферросилиций марки ФС45. При этом содержание Ti, Al, Mg, Са в сплаве ФС45 невелико и рафинирования от них не требуется. Это накладывает свои технологические особенности на производство ферросилиция с пониженным содержанием Сг и Мп.
Таким образом, существуют следующие разновидности способов производства ферросилиция с пониженным содержанием примесей:
• производство ферросилиция с пониженным содержанием Al, Ti, и Р за счет использования чистых шихтовых материалов;
• производство ферросилиция с пониженным содержанием Al, Mg, Са и С за счет окислительного рафинирования;
• производство ферросилиция с пониженным содержанием Сг.
Содержание примесей в 75% высокочистом ферросилиции не должно превышать: [А1] – 0,05%; [Ti] -0,05%; [Са] – 0,02%; [С] – 0,02%; [Р] – 0,02%.
Такой состав полностью удовлетворяет требованиям зарубежных фирм к качеству высокочистого ферросилиция.
Производство высокочистого ферросилиция указанного состава возможно только сочетанием выплавки чистого по титану и фосфору предельного 75% ферросилиция и рафинированием его в ковше методом продувки через донную пробку от алюминия, кальция, углерода.
Первая стадия – выплавка предельного 75% ферросилиция с низким содержанием титана и фосфора.
Как указано выше, выплавка ферросилиция с низким содержанием титана и фосфора возможна только с применением чистых по этим примесям шихтовых материалов.
В производстве чистых по титану и фосфору кремнистых сплавов традиционно используются следующие низкозольные восстановители: пековый кокс, нефтяной кокс и древесный уголь. Лучшими по физико-химическим свойствам из перечисленных является древесный уголь, но его стоимость в 2,5–3 раза превышает цену первых двух коксов.
Основным недостатком пекового и нефтяного коксов является высокая концентрация серы – до 3–4%. При работе на высокосернистых восстановителях в атмосферу будет выделяться значительное количество серного ангидрида, который сухой газоочисткой не улавливается. Требуется сооружение специальной сероочистки; это требует вложения очень значительных средств.
Древесный уголь производится на 40 предприятиях России и не является дефицитным материалом, его стоимость составляет от 55–65 $/т. Однако из-за его сравнительно высокой стоимости в настоящее время при выплавке ферросилиция он не используется.
В отличие от нефтяного и пекового коксов содержание серы в древесном угле незначительно. Зола древесного угля практически не содержит оксидов титана, однако содержание Р205 в золе достигает 3–5%.
При выплавке ферросилиция марки ФС75 с низким содержанием примесей для улучшения экономических показателей производства, возможно произвести частичную (до 30% по углероду) замену древесного угля каменным углем марки «СС» с зольностью 5–7%. Такой уголь добывается разрезом «Бачатский», содержание серы в угле, оксидов титана и фосфора в золе угля – обычное для углей региона и является приемлемым.
Наиболее пригодным для производства ферросилиция с пониженным содержанием примесей следует считать кварцит Черемшанского месторождения.
Опытная кампания выплавки ферросилиция марки ФС75 с использованием черемшанского кварцита, проведенная на ОАО «Кузнецкие ферросплавы» в 1999 году, показала возможность полной замены антоновского кварцита черемшанском без каких-либо изменений в технологии плавки. Вместе с тем, концентрация ТiO2 в черемшанском кварците в два раза ниже, чем в антоновском при примерно равном содержании Р205. Поэтому данный кварцит следует рассматривать как базовый для производства высокочистых марок фероссилиция.
Испытание кварцев различных месторождений, также содержащих пониженное содержание ТiO2, как указано выше, на ОАО «Кузнецкие ферросплавы» для производства высокочистых марок ферросилиция не дало положительного результата. Работа на кварцах приводила к спеканию колошников, расстройству хода печей, но не обеспечила желаемого снижения титана в сплаве.
Стальной стружкой нелегированных сталей в сплав вносится не более 3% титана и около 10% фосфора, вносимых шихтой, поэтому существующую стружку можно считать пригодной для производства высокочистых марок ферросилиция.
Таким образом, выплавка ферросилиция марки ФС75 с использованием в шихте черемшанского кварцита, древесного угля, угля разреза «Бачатский» обеспечивает выплавку содержанием не более 0,03% титана и не более 0,02% фосфора.
Вторая стадия – рафинирование ферросилиция от алюминия, кальция. углерода методом продувки в ковше через донную пробку
Рафинирование предельного 75% ферросилиция с низким титаном и фосфором наиболее рационально производить во время выпуска ферросилиция в ковш за счет продувки сжатым воздухом, обогащенным кислородом, через донную пробку методом «Tinject».
Метод не требует больших капитальных затрат и вписывается в существующих режим выпуска и разливки ферросилиция. Метод доказал свою надежность, эффективность и гибкость за время эксплуатации в течение 15 лет.
Предельный ферросилиций с низким титаном и фосфором на этой стадии производства подвергается рафинированию от алюминия, кальция и углерода. При этом без существенных потерь исходного металла достигается содержание в 75% ферросилиции: А1 – не более 0,05%; Са – не более 0,02%; С – не более 0,02%.
Таким образом, после реализации указанных двух стадий производства может быть получен ферросилиций марки ФС75 с пониженным содержанием примесей, содержащий:
• [Si] – не менее 75,00%;
• [А1] – не более 0,05%;
• [Ti] – не более 0,05%;
• [Са] – не более 0,02%;
• [С] – не более 0,02%;
• [Р] – не более 0,02%.
Далее полученный высокочистый ферросилиций разливают, фракционируют, упаковывают по существующей на ОАО «Кузнецкие ферросплавы» технологии и отправляют потребителям.
Существуют следующие разновидности разливки ферросплавов:
• разливка в изложницы;
• разливка на разливочных машинах;
• полигонная разливка.
Разливка ферросплавов в изложницы – один из наиболее ранних способов разливки, однако до сих пор применяется для разливки кремнистых и хромистых ферросплавов. Существует две разновидности разливки в изложницы:
• разливка в водонеохлаждаемые чугунные изложницы (поддоны);
• разливка в медные водоохлаждаемые изложницы.
Разливка в чугунные изложницы
Применяется для разливки кремнистых (ферросилиций, кремний кристаллический) и хромистых (низкоуглеродистый феррохром) сплавов.
Изложницы устанавливают стационарно на специальных металлических стендах. Высота изложниц над уровнем пола должна обеспечивать доступ обслуживающему персоналу к верхней поверхности изложницы и, как правило, составляет 1000–1100 мм по верхнему обрезу изложницы.
Изложницы должны быть установлены горизонтально для обеспечения их равномерного заполнения. Для сокращения потерь металла изложницы устанавливают вплотную друг к другу. Углы изложниц, а также разрушенные места бортов подсыпают порошком выплавляемого сплава. Для предотвращения изложницы от размывания на место падения струи кладут кусок сплава того же состава, что и выплавляемый металл. Кремнистые сплавы разливают в стационарные чугунные изложницы с толщиной слитка до 100 мм, хромистые – до 60 мм. Большая толщина слитков металла способствует развитию ликвации и получению неоднородного слитка. Для хромистых сплавов с большой толщиной слитка существенно возрастают трудности по их дроблению.
Остывшие до 500–800°С слитки металла вручную подрывают с поверхности изложницы и с помощью навесных клещей электромостовым краном снимают и укладывают металлические короба. Слитки кремнистых сплавов вручную дробят до кусков размером менее 315 мм.
Список используемой литературы
1. Технологическая инструкция ТИ – Ф–01–01 ОАО «Кузнецкие ферросплавы» / Новокузнецк 2001. – 110 с.
2. Технологическая инструкция ТИ 44–01-2007 ОАО «Кузнецкие ферросплавы» / Новокузнецк 2007. – 18 с.
3. Еднерал Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. – М.: 1977. – 488 с.
Похожие работы
... в печные карманы. В ряде цехов материалы из дозировочных бункеров шихтового отделения доставляют системой конвейеров непосредственно в печные карманы. 2. Производство ферросплавов 2.1. Производство ферросилиция Ферросилиций применяют для раскисления и легирования стали и в качестве восстановителя при производстве некоторых ферросплавов. В электрических печах выплавляют ферросилиций ...
... печи с круглой вращающейся ванной с тремя электродами, расположенными по вершинам рам постороннего треугольника. Таких печей для производства ферросплавов у нас в стране и за рубежом подавляющее большинство (свыше 95 %). В рудовосстановительных печах преимущественно используют самоспекающиеся электроды системы Седерберга, позволяющая создать непрерывно наращиваемые электроды любых размеров и ...
... , Польша, Люксембург, Франция, Бельгия, США, Корея, Япония и др., где успешно конкурирует с основными производителями ферросплавов. Основными конкурентами являются: «Ермак», Актюбинский ферросплавный завод, Никопольский ферросплавный завод. Система менеджмента качества На предприятии принята модель системы менеджмента качества, основанной на процессном подходе. На ОАО «СЗФ» разработана и ...
... У ФПГ нет и целенаправленной маркетинговой политики, а дефицит высококвалифицированных управленцев не позволяет четко планировать и контролировать их хозяйственную деятельность. Таким образом, повышение концентрации производства в Украине является важным фактором обеспечения международной конкурентоспособности национальной экономики, ее роста на инновационных принципах. Но, к сожалению, в начале ...
0 комментариев