Реферат
Тема:
"Производство ферросилиция"
Новокузнецк, 2007
1. Назначение ферросплавов и способ производства
Ферросилиций – сплав кремния с железом.
Основное назначение ферросплавов в сталеплавильном производстве – раскисление и легирование стали, а также легирование и модифицирование чугуна и сплавов; производство химических соединений, как исходных материалов для защитных покрытий на металлических конструкциях; обогащение полезных ископаемых.
Способ получения ферросилиция на предприятии ОАО «Кузнецкие ферросплавы» электротермический с углевосстановительным процессом.
Получение ферросилиция в рудовосстановительных дуговых электрических печах ведётся непрерывным способом, при котором шихта загружается в печь непрерывно по мере её проплавления.
Производимый ферросилиций по маркам и химическому составу должен соответствовать требованиям ГОСТ 1415–93 (ИСО 5445–80).
Ферросилиций поставляется в кусках массой не более 25 кг, в чушках массой не более 45 кг и виде дробленых просеянных частиц.
2. Шихтовые материалы для выплавки ферросилиция
Удовлетворенная работа ферросплавной печи может быть обеспечена только при тщательной подготовке шихтовых материалов.
Фракционный состав компонентов шихты должен обеспечивать хорошую газопроницаемость колошника печи при максимально возможной однородности шихтовой смеси и оптимальной ее проводимости, обеспечивающей глубокую посадку электродов при заданном электрическом режиме.
При производстве ферросилиция (или железокремниевых лигатур) используются следующие основные шихтовые материалы:
a) источник кремнезема – кварцит;
b) углеродистые востоновители кремнезема – коксовый орешек, полукокс, малозольные марки слабоспекающихся каменных углей;
c) в качестве рыхлителя колошника (отчасти и как востоновителя) – щепа древесная; источники поступления железа в сплав:
- стружка стальная углеродистых сталей (реже окалина),
- неофлюсованный агломерат,
- железная руда,
- отходы кремнистых сталей.
3. Характеристика рудовосстановительных электропечей, выплавляющих ферросилиций
По своему назначению ферросплавные печи делятся на рудовосстановительные и рафинировочные.
Рудовосстановительные печи относятся к дуговым печам смешанного действия с закрытой дугой и делятся по конструктивному исполнению на открытые и закрытые, с вращающейся или неподвижной ванной. Ванна печи может быть круглой или прямоугольной.
Наибольшее распространение получили печи с круглой (вращающейся) ванной с тремя электродами, расположенными по вершинам равностороннего треугольника.В рудовосстановительных печах, работающих, как правило, непрерывным процессом, электроды погружены в твёрдую шихту, которую загружают порциями по мере её проплавления; металл с некоторым количеством шлака выпускают из печи периодически.
Размеры ванны печи (диаметр и глубина ванны, диаметр и высота кожуха ванны) определяются требованиями технологии выплавки конкретного сплава, диаметром электродов и диаметром распада электродов с учётом необходимой плотности мощности в реакционной зоне, оптимальным расстоянием от образующей электрода до футеровки.
Для каждого технологического режима и каждой ферросплавной печи существует определённый электрический режим, то есть определённое соотношение между основными электрическими параметрами печи (мощностью, электрическим током и напряжением), при которых печь работает наиболее эффективно, то есть даёт максимальную производительность при низком расходе электрической энергии на одну тонну выплавленного сплава. Такой электрический режим является оптимальным.
Открытые печи завода оборудованы трёхфазными трансформаторами типа ЭБТЦ – 20 000/10,5 установленной мощностью 20000 кВА (печи №14:5) и трансформаторами ЭТЦНК – 36 000/10.5 установленной мощностью 29000 кВА (печи №6:8, 14).
Ступени напряжения трансформаторов типа ЭТЦНК-36000/10,5 переключаются под нагрузкой.При обычной работе выводы первичных обмоток трансформатора соединены на «треугольник», а во время разогрева печи после ремонта или после длительного простоя могут быть соединены на «звезду» с целью получения более низкого напряжения на электродах.
Большое значение имеет величина отношения (I/U) тока к напряжению (с низкой стороны), чем она выше, тем при прочих равных условиях глубже посадка электродов в шихте.
При выплавке высококремнистых сплавов (ФС75, ФС70, ФС65) эта величина не должна быть ниже 320.
Электрический режим выплавки зависит от характеристик трансформатора данной печи, фактического напряжения с высокой стороны, марки выплавляемого сплава и качества шихтовых материалов.
При понижении или повышении питающего напряжения с высокой стороны плавильщик старшего разряда по согласованию со сменным мастером может соответственно повышать или понижать ступень печного трансформатора с установкой оптимальной токовой нагрузки, но не более паспортной.
Заданный уровень токовой нагрузки на электродах поддерживается автоматически (при нормальной шихтовке печи).
Переключение на «ручное управление» маневрированием электродов производится в период увеличенного перепуска электродов, перед отключением печи на ремонт, во время разогрева печи после ремонта, при расстройствах технологического хода печи.
Электрический режим разогрева печи после ремонта, а также после горячих, аварийных простоев устанавливается согласно РЭ-Ф-01–01 «Руководство по эксплуатации рудовосстановительных электропечей, выплавляющих ферросилиций».
Контроль установленного электрического режима на печи осуществляется технологическим персоналом по контрольно-измерительным приборам, установленным на пультах управления.
Выплавка ферросилиция производится в рудовосстановительной дуговой электропечи непрерывным процессом, при постоянной загрузке шихтовых материалов и периодических выпусках сплава и шлака.Нормальный технологический ход печи определяют:
· Качественная подготовка шихтовых материалов.
· Правильное дозирование шихты.
· Правильно выбранный электрический режим.
· Правильное и своевременное обслуживание печи (обеспечение постоянного равномерного схода шихты).
· Поддержка оптимальной длины рабочих концов
электродов при выплавке соответствующего сплава ферросилиция.
· Своевременный выпуск сплава.
Нормальная работа печи характеризуется следующими основными признаками:
· Устойчивая, оптимальная посадка электродов в шихте.
· Равномерный сход шихты вокруг электродов.
· Колошник печи рыхлый, свободно прошиваемый деревянной рейкой.
· Равномерное выделение вокруг электродов выходящих из реакционной зоны технологических газов, при догорании которых пламя имеет соломенно-жёлтую окраску; отсутствие на колошнике печи участков спекшейся шихты («козлов»), местных сильных выделений газа – «свищей».
· Максимальным использованием установленной мощности печи на данной ступени напряжения, равномерной устойчивой токовой нагрузкой на электродах.
· Равномерным выходом сплава (с сопутствующим шлаком) в с соответствии с количеством загруженной шихты и расходованной электроэнергией.
· Выходом из лётки под небольшим давлением газа в конце выпуска сплава из печи.
Подготовленные к выплавке ферросилиция шихтовые материалы подаются на дозирование.Соотношение масс компонентов шихты устанавливает старший мастер, исходя из:
- расчёта шихты, выполняемого на основании материальных балансов плавки и утверждённого главным инженером;
- учёта присутствующей влажности восстановителя;
– оперативных данных о технологическом ходе печи.
Исходные данные для расчёта и расчёт шихты для выплавки ферросилиция приведены в табл. 1
| №п/п | Наименование показателей | Ед.Изм. | Марка сплава | |||
| ФС75 | ФС70 | ФС65 | ФС45 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | Содержание (базовое) в сплаве: | |||||
| - кремния (БSi) | % | 75,5 | 7,0 | 65,0 | 45,0 | |
| - железа (БFе) | % | 23,0 | 28,0 | 33,0 | 52,5 | |
| - примесей (БПр) | % | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,5 | |
| 2 | Содержание железа в стружке сталь. | % | 95,0 | 95,0 | 95,0 | 95,0 |
| 3 | Содержания кремнезема (SiO2) | |||||
| - в кварците | % | 97,0 | 97,0 | 97,0 | 97,0 | |
| - в золе коксового орешка | % | 50,0 | 50,0 | 50,0 | 50,0 | |
| - в золе угля каменного | % | 54,0 | 54,0 | 54,0 | 54,0 | |
| - в золе щепы древесной | % | 35,5 | 35,5 | 35,5 | 35,5 | |
| 4 | Содержание золы (Ас): | |||||
| - в коксовом орешке | % | 13,0 | 13,0 | 13,0 | 13,0 | |
| - в угле каменном | % | 6,5 | 6,5 | 6,5 | 6,5 | |
| - в щепе древесной | % | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | |
| 5 | Содержание летучих (Vг): | |||||
| - в коксовом орешке | % | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | |
| - в угле каменном | % | 26,0 | 26,0 | 26,0 | 26,0 | |
| - в щепе древесной | % | 87,5 | 87,5 | 87,5 | 87,5 | |
| 6 | Содержание твердого углерода (Ств): | |||||
| - в коксовом орешке | % | 86,0 | 86,0 | 86,0 | 86,0 | |
| - в угле каменном | % | 69,0 | 69,0 | 69,0 | 69,0 | |
| - в щепе древесной | % | 12,0 | 12,0 | 12,0 | 12,0 | |
| 7 | Избыток углерода (Кс) | % | 7,0 | 7,0 | 7,0 | 7,0 |
| 8 | Извлечение кремния (VSi) | % | 85,0 | 85,0 | 92,0 | 95,0 |
Для лучшего перемешивания шихтовых материалов (а также для необходимой корректировки но влажности навески восстановителя) первыми в дозировочную тележку загружают коксовый орешек, древесную щепу, уголь каменный, затем кварцит и стальную стружку.Наиболее полное смешение шихтовых материалов происходит при разделении навески кварцита на две равные части восстановителем (коксовым орешком или углем каменным).В первую очередь на весовой дозатор подают лёгкие компоненты (восстановитель), затем тяжёлые (кварцит).Для обеспечения точного (правильного) взвешивания компонентов шихты весовые дозаторы должны проверяться контрольным грузом ежесменно в течение первого часа работы, а также в случае проведенного дозаторам ремонта и при начинающемся расстройстве технологического хода печи.Результаты проверки исправности взвешивающих устройств фиксируются в соответствующем журнале за подписью плавильщика старшего разряда.