yandex.metrica
Феррохром

Производство углеродистого хрома

Процесс основан на восстановлении оксидов хрома и железа, содержащихся в хромовой руде, углеродом. Технологическая схема производства передельного углеродистого феррохрома приведена на рис. 49.

Технологическая схема производства углеродистого передельного феррохрома

Восстановление оксида хрома происходит по реакциям

2/3 (Cr2O3) + 18/7Cт = 4/21 [Cr7C3] + 2 {СО};           (115)

2/3 (Cr2O3) + 2Cт = 4/3 [Cr] + 2 {СО}.                         (116)

Теоретическая температура начала восстановления оксида хрома углеродом до карбида равна 1130° С, а до элементарного хрома 1240° С. Поэтому при восстановлении оксида хрома углеродом нельзя избежать науглероживания сплава вследствие образования карбидов. Про­ходящее одновременно восстановление оксидов железа облегчает процесс плавки. Происходит также частичное восстановление кремния, о чем свидетельствует его при­сутствие в сплаве.

При производстве углеродистого феррохрома необхо­димо обеспечить рафинирование сплава от кремния и углерода, что достигается в результате создания над сплавом так называемого рудного слоя, представляюще­го смесь частично расплавившихся кусков руды со шлаком. При производстве передельного феррохрома, на­оборот, нужно обеспечить условия для получения высо­кого содержания кремния в сплаве, что обеспечивается использованием легковосстановимых руд, избытком вос­становителя и включением кварцита в состав шихты.

Шлак должен иметь температуру плавления ~ 1650° С. Оптимальным является следующий состав шлака: 30—35% SiO2; 32—36% MgO; 22—28% Al2O3 и 3—6% Cr2O3. Кратность шлака составляет 0,8—1,2.

Выплавку углеродистого феррохрома ведут непрерыв­ным процессом в открытых или закрытых печах с магнезитовой футеровкой мощностью от 10 до >40 МВ·А при рабочем напряжении 140—250 В.

При расчете шихты исходят из следующего: исполь­зование хрома составляет 92%, железа 95%, избыток восстановителя 11% для открытых и 2% для закрытых печей. В качестве восстановителя используют металлургический коксик, реже — каменный уголь, полукокс и древесные отходы или их смесь. Дозированную шихту загружают в печь (к электродам) по мере проплавле­ния.

Закрытые печи должны работать на усредненных хромовых рудах и на коксике с постоянной влажностью (8—10%). Количество кусковой хромовой руды фракции 70—10 мм должно быть не менее 50%. При нормальной работе печи давление под сводом колеблется в пределах 5—11 Па (0,5—1,1 мм вод. ст.), температура газов под сводом 100—200° С. Примерный состав газа следующий: 70—90% СО, до 8% Н2 и до 1,0% O2. Теплота сгорания газа достигает 10500—11300 Дж/м3 (2500—2700 ккал/м3).

При производстве углеродистого и передельного фер­рохрома в закрытых печах необходимо соблюдать все особенности ведения процесса (определенные состав и температура газа, а также расход воды на газоочистку и количество пыли в газе и т. д.), характерные для экс­плуатации закрытых печей.

Сплав и шлак выпускают через одну летку одновре­менно три-четыре раза в смену в ковш, футерованный шамотным кирпичом с защитным слоем огнеупорной об­мазки, или в стальной ковш со шлаковым гарниссажем от предыдущей плавки. Углеродистый феррохром разли­вают в чугунные изложницы или в изложницы, футерованные шлаком, через отверстие в нижней части ковша; передельный феррохром гранулируют. Расход материа­ла для передельного (числитель) и углеродистого (зна­менатель) феррохрома приведен ниже, кг на 1 т базового сплава:

  • Хромовая руда (50%) — 1891/1875
  • Шлак богатый (30%) — —/101
  • Коксик — 433/365
  • Кварцит — 44/40

Затраты электроэнергии при выплавке передельного и углеродистого феррохрома составляют ~3300 кВт·ч и извлечение хрома 91 %.

Дальнейшее улучшение технико-экономических пока­зателей возможно при улучшении подготовки хромовых руд (использовании предварительно восстановленных окатышей, моношихты и т. п.) и выплавки углеродистого феррохрома в мощных закрытых печах.