20. Производство ферросплавов в рафинировочных печах

Ферросплавное производство, получение ферросплавов на специализированных заводах чёрной металлургии. Наиболее распространён электротермический (электропечной) способ получения ферросплавов (т. н. электроферросплавов); по виду восстановителя он разделяется на углевосстановительный, которым получают углеродистые ферросплавы (5–8% С) и все кремнистые сплавы, и металлотермический (к нему условно относят и силикотермический), которым получают сплавы с пониженным содержанием углерода (0,01–2,5% С).Углевосстановительным процессом (см. Карботермия), осуществляемым главным образом в руднотермических печах мощностью 16,5–72 Мва, получают ферросилиций, кристаллический кремний, силикоалюминий, силикокальций, ферросиликокальций, силикомарганец, силикохром, углеродистый ферромарганец и феррохром, феррофосфор, комплексные сплавы на кремнистой основе, а также низкофосфористый марганцевый шлак; производство доменных ферросплавов очень незначительно по масштабам и постоянно сокращается (бедный ферросилиций и ферромарганец), т.к. они больше загрязнены примесями и стоят дороже электроферросплавов.

Низкоуглеродистые (рафинированные) ферросплавы получают в дуговых (рафинировочных) электропечах мощностью 2,5–5,5 Мва металлотермическим способом (см. Металлотермия). силикотермическим (см. Силикотермия) – низко- и безуглеродистые сплавы марганца и хрома, феррованадий (в шихту добавляют алюминий), ферровольфрам (в шихту добавляют коксик), силикоцирконий, алюминотермическим (см. Алюминотермия) – металлический хром, безуглеродистый феррохром, феррониобий, ферробор, силикоцирконий, различные лигатуры с редкими и редкоземельными металлами. Среднеуглеродистый феррохром получают также в конвертерах с кислородным дутьём (из углеродистого феррохрома). Для получения азотсодержащих (азотированных) сплавов марганца, хрома и ванадия применяют электропечи сопротивления и индукционные печи. Внепечным алюминотермическим способом выплавляют ферротитан, металлический хром и ванадий, внепечным силикотермическим способом – ферромолибден (в шихту добавляют алюминий).

21. Производство ферромарганца

Производство углеродистого ферромарганца. Ферромарганец используют для раскисления и легирования многих сталей. При повышенных содержаниях марганца в стали она приобретает высокую износоустойчивость и хорошее сопротивление истиранию. Такую сталь применяют для изготовления деталей землеройных машин, драг, дробильного и помольного оборудования, железнодорожных стрелок и т.д.

     Ферромарганец марки ФМн78 содержит, %: 78-82 Mn; 7,0С; 2,0 ; 0,35 Р и 0,03 S.

     Углеродистый ферромарганец выплавляют в печах открытого и закрытого типа из агломерата, получаемого из марганцевого концентрата, содержащего 23-28 % Mn в форме пиролюзита MnO 2.  В агломерате содержится 49 % Mn.

     Восстановление марганца из пиролюзита происходит ступенчато по схеме MnO2 → Mn2O3 → Mn3O4 → MnO→ Mn.

     В восстановительных условиях оксиды марганца легко восстанавливаются до MnO, который взаимодействует с твердым углеродом по реакции MnO + C = Mn + CO. При плавке возможно также образование карбида Mn3C.

     Углеродистый ферромарганец плавят непрерывным процессом как флюсовым способом с добавками известняка, так и бесфлюсовым - без присадки флюсов. В результате получают высокоуглеродистый сплав и богатый марганец малофосфористый шлак, содержащий до 50 % MnO. Этот шлак используют вместо марганцевой руды для производства низкофосфористого силикомарганца.

Шихту загружают в печь по мере ее проплавления. Колоша шихты состоит из 300 кг марганцевой руды, 50 кг коксика и 15-20 кг железной стружки. О нормальном ходе процесса свидетельствует наличие откоса шихты около электродов высотой 300 - 400 мм, глубокое расположение электродов в шихте, сход шихты с откосов.

Сплав и шлак выпускают одновременно пять-шесть раз в смену через все имеющиеся летки поочередно. Шлак образуется из пустой породы руды, известняка, золы кокса, оксидов марганца. При выплавке 1 т ферромарганца получается около 1 т шлака.

При выпуске расплавов из печи на одной тележке устанавливают ковш для сплава и чашку для шлака.

Ковш футерован шамотным кирпичом. Струя расплава, выпускаемого из печи, сначала попадает в ковш. По мере его наполнения расплавом шлак переливается в чашку, а сплав накапливается в ковше. Разливают ферромарганец на конвейерной машине с чугунными изложницами в слитки толщиной около 85 мм.

Для выплавка 1 т ферромарганца марки ФMn78 с содержанием 78-82 % Mn расходуется 2 т агломерата, 350 кг коксика, 100 кг железной стружки, 336 кг известняка и 3600-4800 кВт ч электроэнергии.