Печь типа РПЗ-48. Печь оборудована тремя однофазными трансформаторами мощностью 21 МВА. Общая мощность ее составляет 63 МВА. Благодаря установке на печи РПЗ-48 мощных трансформаторов есть возможность повысить их мощность за счет увеличения рабочего тока при относительно медленном увеличении рабочего напряжения. Однако при этом снижается коэффициент мощности [cos ф] электропечного агрегата.

Отличие открытой и закрытой печей состоит в отсутствии на открытой печи водоохлаждаемого металлического свода. Это определило место подачи шихты по труботечкам в печь: на закрытой печи шихта подавалась в загрузочные воронки электродов, а на открытой — шихта поступала непосредственно на колошник. Представление о геометрических размерах зон превращения шихты в открытой и закрытой печах можно получить из рассмотрения рис. 1.2.

В закрытой печи перед выпуском плавки шлаковый расплав достигает более высоких горизонтов, чем в открытой печи. Освобождающиеся объемы ванн в процессе выпуска заполняются холодной сыпучей шихтой и температурное поле имеет несколько отличный характер. На открытой печи по мере погружения зондов плотность тока увеличивается.

Рис.1.2 Вертикальные разрезы открытой (а) и закрытой (б) ванн печей РКЗ-16,5, выплавляющих силикомарганец:

1— холодная шихта; 2— разогретая шихта; 3— оплавленная шихта;4— расплав.

Вокруг электрода ток распределяется крайне неравномерно, что обусловлено системой загрузки шихты и размещением выходных отверстий труботечек на колошнике. На закрытой печи наибольшее значение плотности тока достигает 1,28 А/см²на участке электрод—футеровка; в сторону от каждого электрода величина плотности тока была в 2—3 раза ниже [19].

В шихту для выплавки силикомарганца иногда используют необожженный доломит фракции 25—80 мм, имеющий следующий химический состав, %: 33,6— 35,7 СаО; 16,0—18,2 MgO; 1,1—1,3 SiO₂; 0,6— 0,8 А1₂О₃; 0,1—0,3 Fe₂O₃; 0,005—0,0008 Р; 0,03 S; 45—46 п.п.п. В некоторых случаях используют известняк состава, %: 54,6 СаО; 0,49 MgO; 1,67 SiO₂; 0,2 Fe₂O₃; 1,5 А1₂О₃; 0,005 Р; 0,04 S; 41,3 п.п.п.

1.3 Технология производства ферросиликомарганца

1.3.1 Сортамент

По химическому составу силикомарганец должен удовлетворять требованиям ДСТУ 3548 – 97, что приведено в таблице 1.10.

Таблица 1.10Требования к химическому составу силикомарганца по ДСТУ 3548 - 97, %

Марка	Si	Мn,Неменее	С	Р		S
Группа силикомарганца
А		Б
не более
МнС25		25,0—35,0	60,0	0,5	0,05	0,25	0,03
МнС22		20,0—25,0	65,0	1,0	0,10	0,35
МнС17	15,0—20,0	2,5	0,10	0,60
МнС12	10,0—15,0	3,5	0,20	0,60

Таблица 1.11 Требования к фракционному составу ферросиликомарганца

Класс крупности	Размер кусков ферросиликома-ргаица, мм	Массовая доля кусков по размерам в партии		Максимальный размер надрешетных кусков по усредненным измерениям в трех направлениях, мм
в процентах не более
надрешетного	подрешетного
1	20 - 200	10	10	300
2	20 - 100	10	10	200
3	5 - 100	10	10	200
4	5 - 50	10	10	100
5	5 - 25	10	15	50
6	0 - 300	10	-	350

1.3.2 Технологические особенности выплавки силикомарганца

Выплавка силикомарганца ведется непрерывно. Шихта загружается в печь непрерывно самотеком по труботечкам из бункеров. Рабочие концы электродов, погруженные в шихту, необходимо держать от подины на расстоянии 900—1200 мм. Давление газа под сводом должно быть 2,8—4,9 Па при температуре 750 °С, а в газоходе — не выше 300 °С. Допустимое содержание водорода в газе не выше 8 %, окиси углерода — 70—80 % и кислорода — не более 1 %.

При пониженном содержании кремния в сплаве шихта корректируется добавкой 400 - 600 кг кварцита с коксом, а в случае повышенной концентрации кремния – 500 - 700 кг марганцевого концентрата с коксом.

Выпускают сплав и шлак через 2 ч работы печи. Летки открывают машиной. Шлак выпускают в стальные ковши вместимостью 11 м³. Продолжительность выпуска – 20 - 40 мин. Летки закрывают огнеупорной глиной в смеси с коксовой мелочью. Ковши с металлом и шлаком выкатывают в разливочный пролет. Перед разливкой сплава сливают шлак из ковша с металлом так, чтобы исключить потери силикомарганца. Оставшийся в ковше над металлом шлак загущают песком с целью

предотвращения попадания плохо отделяющегося кислого шлака в слитки сплава при разливке. Силикомарганец разливают на разливочной машине, характеристика которой приведена ниже:

Такие машины используются также для разливки ферромарганца и малофосфористого шлака. Производительность машины зависит от вида разливаемого продукта.

Средний расход изложниц составляет 5,14 кг/т сплава. С целью уменьшения расхода изложниц разработаны и внедрены новые составы чугунов и конструкции изложниц. Слитки силикомарганца вследствие малой механической прочности сплавов системы Мn—Si также имеют низкие характеристики прочности, что приводит к образованию некондиционной мелочи. Применение в шихту малофосфористого шлака обеспечивает получение силикомарганца с относительно низким содержанием фосфора (табл. 1.12).

Таблица 1.12 Химический состав силикомарганца, %

Р	Si	Mn	Fe	Al	С	S	Ti	Ni	Cu	Cr
0,4	17,8	74,2	5,8	0,019	1,34	0,008	0,13	0,04	0,020	0,018
0,35	18,0	74,2	5,9	0,017	1,21	0,011	0,14	0,04	0,011	0,014
0,25	18,3	73,6	6,0	0,020	1,20	0,015	0,15	0,03	0,014	0,020

Отвальный шлак силикомарганца имеет следующий химический состав, %: 49,0-49,8 SiO₂; 12,2-14,0 СаО; 2,9-3,1 MgO; 13,4-15,3 Мn; 0,002-0,003 Р; 0,5-0,6 S; 7,2-8,0 А1₂О₃.

С целью повышения использования марганца отвальный шлак частично можно использовать в качестве компонента шихты при выплавке литейного и бессемеровского чугуна в количестве 22—25 кг/т чугуна.

Таким образом, как видно из выше перечисленных сведений особое место занимает сера, которая является одной из вредных примесей. Но полностью удалить ее невозможно, удается лишь снизить процентное содержание [14].

2. Исследование сульфидных компонентов ферросиликомарганца

2.1 Сера в структуре стали и ферросплавов

2.1.1 Влияние серы на свойства стали и методы ее снижения

Сернистые включения сильно снижают механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность в поперечном направлении вытяжки при прокатке и ковке, а также предел выносливости. Работа зарождения трещины не зависит от содержания серы, а работа развития трещины с увеличением содержания серы резко падает. Свариваемость и коррозионную стойкость сернистые включения ухудшают.

Источниками серы в стали служат руда, восстановители, а также ферросплавы, которые применяют для раскисления и легирования. Химический состав некоторых ферросплавов приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Химический состав ферросплавов

Марка сплава	Химический состав, %
Марка сплава	Si	V	C	Cr	S	W	P	Мо	Mn	Тi
Ферросилиций ФС90	>89	–	–	–	<0,02	–	<0,03	–	<0,2	–
Феррохром ФХ001	<0,8	–	<0,01	>68	<0,02	–	0,02	–	–	–
Ферромарганец ФМн75	<2,0	–	<7,0	–	<0,03	–	<0,45	–	>75	–
Феррованадий Вд1	<2,0	>35	<0,75	–	<2,0	–	<0,10	–	–	–
Ферровольфрам В3	<1,2	–	<0,7	–	<0,15	65	<0,10	–	<0,6	–
Ферротитан Ти0	–	<0,2	<0,10	–	<0,03	–	<0,04	–	–	35
Ферромолибден ФМ2	<1,5	–	<0,10	–	<0,15	<1,0	<0,10	>55	–	–

В исходных углях сера находится в виде сульфидов (FeS₂, FeS), сульфатов (CaSO₄, FeSO₄), а также в виде органических соединений. Содержание сульфатной серы невелико (0,1-0,2%).

Содержание серы в коксе является важнейшим показателем его качества (например, при работе на коксе 70— 95% всей вносимой в доменную печь серы составляет сера кокса). Практикой установлено, что повышение содержания серы в коксе на 0,1% вызывает увеличение удельного расхода кокса на 0,8—1,2% и снижает производительность печи на 1—1,4%. Этим объясняется непрерывная борьба за снижение содержания серы — от добычи угля до загрузки кокса в печь.

При обогащении углей 15—20% серы отделяется с породой, что соответствует снижению содержания ее на 0,4—0,8%. В процессе коксования 5—20% серы шихты удаляется с летучими веществами, а остальная остается в коксе. Сера в коксе находится в органической массе (67—76%) в виде органических горючих соединений и в минеральной части— золе (20—25% в сульфидах, 6—8% в сульфатах).

Одной извредных примесей железных руд является сера [20]. По действующим стандартам, содержание ее в передельном чугуне не должно превышать 0,015—0,06%. Наиболее часто сера встречается в магнетитах, где содержание ее не должно превышать 0,2%. Если же руда подвергается агломерации, то этот предел может быть значительно повышен (до 2%). Такое резкое изменение объясняется тем, что при агломерации уходит с газами до 95% всей серы.