yandex.metrica
Технология ферросплавов

Комплексные ферросплавы

Силикоалюминий. Комплексные ферросплавы содержат два или более элемента раскислителя. Силикоалюминий содержит кpeмний и алюминий. Использование силикоалюминия и других ком­плексных раскислителей имеет ряд преимуществ перед тем слу­чаем, когда используются обычные раскислители.

Силикоалюминий содержит 25—40% Аl; 50—60% Si и до 10% Fe. Исходными материалами для получения ферросиликоалюминия являются глиноземистые руды (бокситы и др.), бедные по глинозему, с повышенным содержанием кремнезема. Такие руды невыгодно использовать для получения чистого алюминия. В ка­честве восстановителя используется древесный уголь. Плавку ведут в мощных электропечах по технологии, близкой к техноло­гии получения богатого ферросилиция. В процессе плавки идет восстановление кремния и алюминия по реакциям:

1/2SiO2 + С = 1/2Si + СО;   ΔG0 = 343,673 —

—    0,190T кдж/моль (82,085 — 0,045Т ккал/моль);

1/ЗАl203 + С = 2/ЗАl + СО;   ΔG0 = 427,263 —

—    0,180Т   кдж/моль (102,050 — 0,043Т  ккал/моль).

Термодинамический расчет показывает, что температура вос­становления алюминия по последней реакции (2095° С) сущест­венно выше, чем для кремния (1541° С). Однако при получении силикоалюминия восстановленный алюминий переходит в раствор с кремнием и железом, в результате равновесие реакции сдви­гается вправо и температура начала восстановления понижается. Применение силикоалюминия для раскисления экономически более выгодно, чем применение чистого алюминия, так как расход электроэнергии на тонну чистого алюминия существенно (на 40— 50%) выше, чем на тонну алюминия в силикоалюминии.

Силикокальций. Силикокальций является комплексным рас- кислителем, широко используемым при выплавке высококачест­венных сталей. Силикокальций содержит 23—31% Са, около 60% 51 и до 10% Ре. Шихта для получения силикокальция содер­жит кварцит, известь или карбид кальция и восстановитель (коксик и древесный уголь). В процессе плавки в результате взаимо­действия окислов кальция и кремния с углеродом и карбидом кальция протекают реакции восстановления, которые можно пред­ставить уравнениями:

1/2SiO2 + С = 1/2S + СО,   СаО + С = Са + СО,

ΔG = 684,123 — 0,283Т  кдж/моль (163,400 — 0,068Т ккал/моль);

2/5SiO2 + 1/5СаО + С = 1/5Са + 2/51/2Si + СО;

ΔG0 =  408,246 — 0,207Т  кдж/моль (99,508 — 0,049Т   ккал/моль);

1/2SiO2 + 1/2СаС2 = 1/2Si + 1/2Са + СО,

ΔG = 448,343 — 0,215Т  кдж/моль (107,085 — 0,051 Т ккал/моль).

Температура начала восстановления извести твердым углеро­дом 2147° С. Кремний и кальций образуют соединение — силицид кальция Са2Si— по реакции:

1/4SiO2 + 1/2СаО + С = 1/4Са2Si+ СО;

ΔG = 467,113 — 0.240Т   кдж/моль (111,568 — 0,057 Т   ккал/моль).

Для этой реакции температура, при которой рсо = 1 ат, равна 1667° С. При выплавке силикокальция очень важным яв­ляется правильная дозировка шихтовых материалов. При недо­статке восстановителя возможно образование легкоплавкого шлака, в результате чего понижается активность кремнезема и из­вести и затрудняется восстановление кремния и кальция. При избытке восстановителя образуются карбиды SiС и СаС2.

Во избежание зарастания печи, карбиды периодически разру­шаются путем добавления кварцитов:

SiС + 1/2SiO = 3/2Si + СО,

ΔG0 = 333,834 — 0,105Т  кдж/моль (79,735 — 0,026Т ккал/моль);

1/2СаС2 + 1/2SiO2  = 1/2Si  + 1/2Са + СО.

Поскольку процесс идет при высоких температурах, то в про­цессе плавки происходит испарение кремния и кальция. В резуль­тате извлечение кремния и кальция в сплав составляет около 75 и 60%, соответственно.

Силикомарганец. Силикомарганец используется в качестве комплексного раскислителя при производстве стали, а также в качестве исходного материала для получения малоуглеродистого 4 и среднеуглеродистого ферромарганца. Силикомарганец содержит не менее 65% Мп, 14—20% 81 и 1,0—2,5% С. В состав шихты входят марганцовистый шлак от выплавки ферромарганца, мар­ганцевая руда, кварцит, стружка и коксик.

Плавка ведется в тех же печах, что и для выплавки ферро­силиция и ферромарганца. В процессе плавки идет одновремен­ное восстановление марганца и кремния. Восстановление марганца термодинамически значительно легче по сравнению с кремнием.

Для повышения активности кремнезема в расплаве необходимо, чтобы шлак был кислым. Тем не менее необходимо иметь доста­точно высокие температуры, чтобы получить нужное содержание кремния в силикомарганце. Так, на выпуске температура силикомарганца составляет 1500° С по сравнению с 1350° С для углеро­дистого ферромарганца . Переход марганца и кремния в сплав составляет около 70 и 40%, соответственно.