Iпроблеми навколишнього середовища 541

рекомендовано! 569

л1тератури 569

За безфлюсового процесу флюс у шихту не подають, що забезпечуе зниження питомо! витрати електроенергп та пщвищення продуктив­ное^ електропеч! При цьому ведучого елемента в метал вилучаеться набагато ме_Нщ_е, _а концентрац!я його в шлаку пщвищуеться, тобто кшце- вими продуктами плавки е метал 1 переробний шлак.

Шлаков! й безшлаков! процеси. Електротерм!чш процеси подшяють на безшлаков! та шлаков!. Вс! флюсов! процеси е шлаковими. ыдне- 298

ерппя безфлюсових процес1в до шлакових або безшлакових залежить ц|д того, чи використовують для зливаиня шлаку окремий технолопчний Посуд (шлаков1 чаип). Вщносну юльюсть шлаку п!д час виробництва ф('росплав1в визначають або у вщсотках вщ маси металу, або за кратшстю Шлаку як вщношення маси шлаку до маси металу. Юльюсть шлаку за безшлакових процес1в становить 1,5 —8 %, а кратшеть — 0,015 — 0,08, тод| як для шлакових процеав щ иоказники становлять 100 — 350 %.

Слщ зазначити, що як для шлакових, так 1 для безшлакових проце­ди, шлак мае надзвичайно велике значения. Х1м1чний склад шлаюв фе- росплавного виробництва значно вщр1зняеться вщ Ухнього складу за доменного та сталеплавильного виробництва насамперед тим, що кр1м градицшних комионештв (РеО, СаО, ЗЮ₂, М§0, Р₂0₅, А1₂О_э, СаР₂, Мп5, Са5) залежно вщ марок феросплав1в, яю виплавляють, вони мютять у всликш юлькосп оксиди, карбщи 1 сульфщи циркошю, ванадт, хро­му, вольфраму, сшищю, титану та шших елеменив.

Температура плавлення шлаку — одна з найважлшнших характе­ристик технологи виплавки феросплав1в. На рух шихтових матер1ал1в у иеч1 виливають ще два температурних параметри — температура плавлення шихтових матер1ал1в та температура виновного процесу. Оитимальними вважають умови, якщо вс! три зазначеш темиературш параметри М1Ж собою близью.

Основшсть. Важливим иоказником шлаку е його основшсть, тобто сшввщношення в ньому основних 1 кислих оксидов: СаО/5Ю₂ або (СаО + М§0)/5Ю₂. Основшсть шлаку впливае на температуру його плавлення, електропровщшеть розплаву, можлившть проведения тих чи ишшх вщновних га/або рафшувальних ироцеств. Шлаки з основшс- тю б1льше (и ж 1,0 вважають основними, вщповщно шлаки з основшстю менше шж 1,0 — кислими.

4.3. ЗАСТОСУВАННЯ ВЩНОВНИК1В У ФЕРОСПЛАВНИХ ПРОЦЕСАХ

Вщ виду вщновника залежать не лише ф1зико-х1М1чш процеси, що визначають суть технолопУ отримання р1зних феросплав1в, а й практичш ирийоми ведения процесу, тип шчного агрегату, х1м1чний склад сплаву, який виплавляють, та його використання. За щею ознакою процеси виробництва феросплав1в класифшують на вуглецевотерм1чш (ВТП), сил1Котерм1чш (СТП) 1 алюм1нотерм1чн1 (АТП).

Вуглець як в1дновник. У вуглецевотермхчних процесах вщновни- ком оксид1в е твердий вуглець. У загальному вигляд! сумарш реакщУ можна записати так:

2/уМе_хО_у + у С = хМе + у СО; 2/уМе_хО_у + (2 + 2 х/г) С = 2х/угМе_гС_у + 2СО.

блоюв, шматкж, а також у вигляд! агломерованих (неагломероваппч) гранул 1 порошюв, яю зазвичай використовують у чоршй металургп ми летую41 та/або розкисш елементи, десульфуратори та модификатор! 1 III сплави мктять 4 % 1 бшьше зал1за та один або б!льше 13 таких елемец Т1в: Мп > 6 %, Р > 3 %, 81 > 8 %, В > 6 %, Сг та шших шщлбних елемец Т1в > 10 % кожного, кр1м вуглецю, за матово'! частки Си < 10 %.

До феросплав!в умовно належать металев1 хром 1 манган (сплайн, яю не М1стять зализа) та деяю марки сплавав систем Ре —5! —( а I Ре — 51 — Мп, в яких зал1эо е домшкою в юлькост! менше шж 4 %.

Назва феросплаву (росшською мовою) складаеться 13 наши х1М1чних елеметтв, що входять до його складу, за винятком Ре 1 N1, стосовно яких прийнят! латиисью найменування «ферум» 1 «силши'и (вщповщно, Ф 1 С), а також азоту — Н. Числа, яю стоять шеля л пер, означають вм!ст в!дпов!дного елемента у вщеотках, за винятком ферох | к I му, в якому числа, що стоять шеля л I тер и X, означають ум1ст вуглецю н сотих частках вщеотка.

У маркуваиня феросплав1в уводять також додаткову шформапии щодо способу виробництва (а — алюм1нотерм1чний; с — сшпкотермш ний; в — вуглецевотерм!чний; к — конвертерний; е — електрол!тичпнй, п — переробний; г — гранульований; ш — шлаковий), напряму викорн стання (зв — зварювальний; л — для виробництва ливарних чавути, ел — для виробництва електротехшчних сталей; ед — для виробниц! т» елеКТрОД1в), ВМ1СТу ШКЩЛИВИХ ДОМ1ШОК (ч — ВЦЦЙЗИЯеТЬСЯ ВЩ ШК1Д iii вих домшюк чистотою; р — рафшований; нф — низькофосфористий, ф — фосфористий; нк -низькокременистий; к — кременистий; нв, < м, вв — вщповщно низько-, середньо-1 високовуглецевий) га умов поем чання (Е, якщо на початку марки, — постачання для експорту).

Ус! лп'ери 1 числа основного та додаткового позначень друкуюп. и один рядок без розрядки. Позначення елемештв у марках феросплавпе згщно з иормативно-техшчною документащею, наведено в табл. 4.!

Приклады позначення феросплавгв: ФС45 — 45 %-й ферм силщш; ФС75(ел) — 75 %-й феросшнцш для електротехшчних с 1,1 лей; ФХ800,ФХ025 1 ФХ003 — ферохром 13 вмштом вуглецю вщпсии т но 8 %, 0,25 1 0,03 %; ФМн75У7С4 - 75 %-й фероманган 13 вмктом 75 ".. мангану, 7 вуглецю 1 4 % сшнцш; ФСХ40 — феросилжохром 13 вмн-тм 40 % хрому.

Найпоширешшим способом уведення феросплав1в у рщкий мета ч • завантаження твердих його шматюв 13 бункер1В 1 мульд на поверх ни 1 металу у шч або ювш. Щоб шдвшцити ступшь 1 стабшьшсть засвск инч легуючих або розкисних елеменпв 13 феросплаву, потр!бш сприятлиш умови для розвитку процеав теплообмшу м 1 ж шматком 1 рщким роли мл вом та зменшення тривалост! контактування феросплаву з атмосферам й шлаком.

Властивостт феросплав1в значною м!рою залежать вщ ф1зико-Х1мгпт , властивостей ведучих елемент!В, що входять до !хнього складу.

|Ш(я 4.1. Маркування феросплав^в

	Система мар­			Система мар­
	кування та по-			кування та по-
Елемент	значення Х1М1Ч-		Елемент	значення Х1М1Ч-
	них елемент!в			них елемент!В
	енд	1СО		енд	1СО
фроген (азот)	н	N	Купрум (мщь)	Ку	Си
10МНПЙ	А	А1	Молибден	Мо	Мо
	Ба	Ва	Школ (шкель)	Ш	N1
	Б	В	НюбШ	Нб	N5
ИПД'Й	Вд	V	Рщкоземельш елементи	РЗМ
ЛЫррам	В	XV	Елементи 1тр1евоГ групи	РЗМ1
||)^м (зал!зо)	Ф	Ре	Елементи цер!ево1 групи	РЗМщ
	1	У	Тантал	Та	Та
/1М1Й	Кд	са	Титан	Ти	Т1
ЛЫИЙ	К	Са	Карбон (вуглець)	У	С
вильт	Ко	Со	Фосфор	Р	Р
ЛИий	С	81	Хром	X	Сг
Н)пй	Мг	М8	Церш	Це	Се
Циан	Мн	Мп	Цирконш	Цр	2г

До основних властивостей феросплав1в належать температура плав- МО', густина 1 теплов! ефекти розчинення в сталь Температура плавлення — одна з основних властивостей феро- щйп, що впливае на технологию отримання феросплаву та його викори- Цпя. Процес отримання феросплав1в здебщыиого вщбуваеться за тем­пу ри Ух плавлення — близько 1450 — 1500 "С. У раз! застосування »>П1лав1в для розкиснення або легування рщкого металу бажано, щоб |||сратура IX плавлення не перевигцувала температури кристал1зацп Илу, ЩО обробляеться, або була нижчою, шж температура стал1 в ковш к 11с'рсд у ведениям феросплав1в у ювш температура стал! становить |() 1650 °С 1 залежить вщ И х1М1чного складу. Температура чавуну Опий, у свою чергу, залежить вщ його марки 1 типу плавильного Питу. Вагранковий чавун мае температуру 1320 — 1400 °С, а виплав- |нН у плавильних шдукцшних печах — 1450 — 1500 "С. Температура ^йлення 61льшост1 феросплав1в нижча, шж температура стал1 й чаву- .Цгрод IX обробленням феросплавами (табл. 4.2). 111'устина — важлива ф1зико-х1м1чна 1 структурно-чутлива власти- розплавлених феросилав1в. Вона впливае на плавлення й засвоення §Й1м (феросплаву в ковип та на перенесения розчинено'Т речовини кон- Ишпими потоками. На рух кусюв феросплав1в впливае також швид- гепломасообмшних процес1в м1ж шматком 1 розплавом, що зумов- карактер, ступшь засвоення 1 р1ВНОМ1ршсть розподшу елеменпв, | ИИодять у сплав. За вщсутноси руху самого розплаву шматок легкого км'плаву швидко спливае на поверхню 1 зазнае штенсивного окиснен- I й шгжкого — падае на дно ковша, де, залишаючись нерухомим, дуже || щ.по плавиться або розчиняеться.

Назва феросплаву 1 його Х1М1чний склад	Температура плавления, °С	Густина, кг/м'!
Феросилщш:
ФС25:25 % 5)	1310- 1350	6230
ФС45:45 % §1	1190-1320	4890
ФС75.-75 % 81	1210— 1250	3040
Металевий манган: Мр-1 — 96 % Мп		7240
Фероманган високовуглецевий ФМн76:
76 % Мп, 6 —8 % С	1200-127.5	7140
Силшоманган СМн 17: 70 % Мп, 17 % 51	1240-1280	6310
Феросилжохром ФСХ40: 40 % 51	1380-1410
Ферохром
високовуглецевий ФХ800: 66 % Сг, 6,9 % С	1270-1600
низьковуглецевий ФХ010: 69 % Сг, 0,07 % С	1610-1630
Феротитан:
29 % Т1	1440-1490	5840
64 % XI	1180-1190	5280
Ферованадш: 81,8 % V	1685-1710	6920
Феровольфрам: 76 %	2600-2950
Феромол1бден: 60 % Мо	1790-1830
Сшикокальцш:
СК10: 10 % Са	1150-1170	2540
СКЗО: 30 % Са	990-1100	2510
Ферошобш ФН6 30: 30 % ИЬ	1640- 1660	890

Бажано також, щоб густина феросплав1в дор1внювала густит рщко­го металу, що обробляеться. Густина феросплаву мае бути такою, щоб сплав повюстю 1 р1вном1рно затягувався в об'ем рщкого металу, не контактуючи при цьому з иовггрям (це призводить до втрати легуючих елеметтв) та не опускаючись при цьому на дно ковша. Значения гус- тини деяких ви/цв феросплав1в наведено в табл. 4.2.

Тепловг ефекти розчинення феросплавгв у стали У про­чее! легування стал! феросплавами рщкий метал може охолоджуваги- ся, що обмежуе кшьшсть феросплавш, як1 потребно ввести для отриман- ня стал! з наперед визначеними властивостями.

Сумарна змша температури рщко! стал! теля введения феросплав1в вщбуваеться завдяки сумкнш дй к1лькох фактор1в: змши температури стал! завдяки теплой, потргбшй для нагрхвання феросплаву вщ почат- ково! температури до температури рщко! стал!; теплоти розчинення в стал! компонент]в сплаву; теплоти х1М1Чних реакцш окиснення компо­нента феросплаву.

4.2. СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ФЕРОСПЛАВШ

На сучасному еташ розвитку феросплавного виробництва викори­стовують чотири основних способи отримання феросплавгв: доменний, електролтгчний, електро- та металотерм^чний. Останшм часом усе ча­ст1ше застосовують способи отримання яккних феросплавев вакууму- ванням у твердому й рщкому станах, рафшуванням вуглецевих сплавав продувкою у кисневих конверторах 1 зм1шуванням редких розплав1в.

Доменний процес. Перил феросплави на основ1 мангану, хрому 1 силщно було отримано в доменних печах. Марки феросплав1в, яю виплав­ляють у доменних печах, обмежуються сплавами, що не потребують висо- ких температур. У доменнш иеч1 можна виплавляти так званий бщний, або доменний, феросилщш (9—15 % 31), дзеркальний чавун (10 — 25 % Мп), ферофосфор (до 15 % Р), високовуглецевий фероманган. Виплавлеш в доменних печах феросплави насичеш вуглецем 1 мають шдвищений вмкт фосфору й арки, що пояснюеться великими витратами коксу для отри­мання сплав]в. Обсяг виробництва доменних феросплав1В неухильно ско- рочуеться. Ниш в Украпп у доменних печах виплавляють лише високо­вуглецевий фероманган 1 невелику юльгасть дзеркального чавуну.

Електротерм1чний процес проводять в електроенергетичних установ­ках, де електрична енерпя перетворюеться на теплову, що використо- вуеться для нагр1вання, плавления, вщновлення 1 рафшування. Електро- терм!ЧН1 способи Грунтуються на використанш теплоти, що вщцляеться в дугових електричних печах шд час проходження електричного стру­му через газовий пром1жок 1 шихтов1 матер1али, ЯК1 мають високий електричний ошр. Процеси характеризуються можливютю отримання високих температур в дшянш горшня електричних дуг, х1м1чною ней- тральшстю джерела теплоти, можлив1СТЮ здшенення процеав 13 будь- яким складом газовоГ фази та у вакуум^ а також легко й швидко змшюва- ти потужшсть установки та повшстю автоматизувати п роботу. Бьчышсть феросплав1в, зокрема феросплави велико! групи, виплавляють саме елект- ротерм1чним способом. При цьому зазвичай застосовують закрит1 та герметичш феросплавш иеч1 велико! потужност1.

Металотерм1чний процес Грунтуеться на використанш теплоти XI- м1чних реакцш вщновлення оксщцв алюмшем, силщ1ем, шод1 — каль- щем, магшем г натр1ем.

Металотерм1ЧН1 способи виробництва феросплав1в, сплавав, лшатур I техшчно чистих метал^в залежно вщ типу вщновнигав, яга використо­вують, подшяють на алюмшо-, силжо-, кальще-1 натр1етерм]чш. У вироб- ництв1 феросплав1в найчаспше застосовують алюмшо-1 сил!котерм!чш способи. Як вщновники для отримання феросилав1в одночасно вико­ристовують сил1Ц1Й 1 алюмшш. Феросплави, сплави 1 метали, отримаш металотерм1чним способом, характеризуються низьким вмктом вугле­цю та шншх дом1шок. При цьому можна отримувати комплексна спла­ви 13 низьким вм1стом зал1за на основ! хрому, титану, шкелю та шших метал1в. Металотерм1чш способи не потребують великих каштальних витрат на бу/цвництво цех1в 1 установок. Кр1м того, досягають високого (96 — 98 %) вилучення ведучих елемент1В.

Електрол1тичний процес Грунтуеться на електрол1з! водних роз- чишв або розплавлених солей. Застосовують цей споаб для отримання особливо чистих метал1в. Шд час електрол1зу на анод1 вщбуваеться реакщя окиснення, а на катод 1 — вщновлення:

Ме⁺ + е—>Ме (на катодО; (4.1)

Ме->Ме⁺+е (на анодО. (4.2)

Шд час перебегу електрол1тичного процесу витрачаеться велика кшыисть електроенергп.

Класифшащя феросплавних процешв враховуе ще юлька 1стотних параметров.

Безперервш процеси характеризуются безперервним завантажен- ням шихти в рудовщновну електрошч 13 закритим колошником 1 перю- дичним або безперервним випусканням феросплаву й шлаку (за аиало- пею з доменним процесом отримання чавуну). Термш «закритий колош­ник», тобто закритий верхнш горизонт печ!, означае, що р1вень шихти в печ! весь час пщтримуеться постшним, а дзеркало металу зверху закри ге шихтою (не плутати з термшом «закрита шч», тобто наявшстю у кон- струкцп печ1 склепшня). Електроди пост ш но занурет в шихту. За безперервних процес!» використовують печ1 велико! електрично! потуж- ност1 (16,5—100 МВ • А), а як вщновник — вуглецев1 матер1али.

Першдичш процеси проводять з використанням певно! К1ЛЬК0СТ1 шихтових матер1ал1в, призначених лише для одше! плавки. Завантажена у шч одшею чи юлькома порщями шихта пщ час плавки повшстю проплавляеться з вщновленням оксид 1 в ведучих елемешчв. Метал 1 шлак випускають перюдично, але найчаспше продукти плавки випуска­ють одночасно.

Флюсов! й безфлюсов1 процеси. Флюсовий споаб здеб1льшого застосовують за перюдичного процесу плавки. При цьому процес вщнов­лення оксид1в ведучих елемент1в можна подати у вигля/ц таких ре- акцш:

2МеО ■ 5Ю₂ +2С + СаО = 2Ме + СаО • 5Ю₂ + 2СО; (4.3) 2МеО + 51 + СаО = 2Ме + СаО ■ 5Ю₂; (4.4)

ЗМеО + 2А1 + СаО = 3Ме + СаО • А1₂0₃. (4.5)

Флюс (СаО, М§0) додають у шихту для зменшення активное™ 8Ю₂ 1 А1₂О_э. При цьому реакщя змщуеться в напрям1 вщновлення оксид1в ведучих елемешчв.

За безфлюсового процесу флюс у шихту не подають, що забезпечуе зниження питомо! витрати електроенергп та шдвищення продуктив­ное^ електропечь При цьому ведучого елемента в метал вилучаеться набагато менше, а концентращя його в шлаку пщвищуеться, тобто кшце- вими продуктами плавки е метал 1 переробний шлак.

Шлаков! й безшлаков! процеси. Електротерм1чш процеси под1ляють на безшлаков! та шлаков!. Вс1 флюсов! процеси е шлаковими. Вщне-

сопня безфлюсових процеслв до шлакових або безшлакових залежить шд того, чи використовують для зливання шлаку окремий технолопчний посуд (шлаков1 чаип). Вщносну кыьшсть шлаку пщ час виробництва феросплав1в визначають або у вщсотках вщ маси металу, або за кратшстю шлаку як вщношення маси шлаку до маси металу. Юльюсть шлаку за безшлакових процеав становить 1,5 — 8 %, а кратшсть — 0,015 — 0,08, то/ц як для шлакових процеав щ показники становлять 100 — 350 %.

Слщ зазначити, що як для шлакових, так 1 для безшлакових проце­ав, шлак мае надзвичайно велике значения. Х1м1чний склад шлаюв фе- роснлавного виробництва значно вщр1зняеться вщ Гхнього складу за доменного та сталеплавильного виробництва насамперед тим, що кр1м традицшних компонента (РеО, СаО, 5Ю₂, М§0, Р₂0₅, А1₂0₃, СаР₂, Мп5, Са5) залежно вщ марок феросплав1в, яю виплавляють, вони м1стять У ВеЛИКШ К1ЛЬКОСТ1 оксиди, карбщи 1 сульфщи цирконда, ванадш, хро­му, вольфраму, силщш, титану та шших елемента.

Температура плавлення шлаку — одна з найважлиташих характе­ристик технологй' виплавки феросплав1в. На рух шихтових матер1ал1в у печ1 впливають ще два температурних параметри — температура плавлення шихтових матер1ал1в та температура вщновного процесу. Оптимальними вважають умови, якщо вс1 три зазначеш темиературш параметри м1ж собою близью.

Основшсть. Важливим показником шлаку е його основшсть, тобто сшввщношення в ньому основних 1 кислих оксидов: СаО/5Ю₂ або (СаО + М§0)/ЗЮ₂. Основшсть шлаку впливае на температуру його плавлення, електропровщшсть розплаву, можлившть проведения тих чи шших вщновних га/або рафшувальних процеств. Шлаки з основшс- тю бшыне шж 1,0 вважають основними, вщиовщно шлаки з основшстю менше шж 1,0 — кислими.

4.3. ЗАСТОСУВАННЯ В1ДНОВНИК1В У ФЕРОСПЛАВНИХ ПРОЦЕСАХ

Вщ виду вщновника залежать не лише ф13ико-х1м1чш процеси, що мизначають суть технологи отримання р1зних феросплав1в, а й практичш ирпйоми ведения процесу, тип шчного агрегату, х1м1чний склад сплаву, нкий виплавляють, та його використання. За щею ознакою процеси инробництва феросплав1в класифшують на вуглецевотерм1чш (ВТП), пипкотерм1чш (СТП) 1 алюмшотерм1чш (АТП).

7. 299

Вуглець як в1дновник. У вуглецевотерм1чних процесах вщновни- ком оксид1в е твердий вуглець. У загальному вигляд1 сумарш реакцп можна записати так:

2/уМе_хО_у + уС = хМе + уСО; 2!уМе_хО_у + (2 + 2 „т/г) С = 2х/угМе_гС_у + 2СО.

Основна особлив1сть цього процесу полягае в тому, що одним и продукпв вщновлення е оксид карбону (II), видалення якого з ванни забезпечуе необоротшсть реакцп. Вуглецем можуть бути вщновлеш нс|

елементи з !хшх оксщцв за високих температур процесу, осюльки

спорщнешсть вуглецю з киснем з пщвищенням температури збщьшусп. ся. Вуглець мае невисоку варпсть, кр1м того, можливе використаппн вуглецевих матер1ал1в р1зно! якостк

До недолМв вуглецю як вщновника належать таю фактори: шд час вщновлення оксидов утворюються карбщи елемештв, тому за невелик!н концентрацп силщш сплави мютять пщвищену юльюсть вуглецю; рг акцн вщновлення оксид1в вщбуваються з поглинанням велико! кшькоп I теплоти, тому потрхбне застосування електричних дугових печей вели ко! потужносп.

Сшицш як вщновник. Сил1котерм1чне вщновлення оксщцв метал 1н вщбуваеться за реакщею

Ме_хОу+у/28[ = хМе+у/25Ю₂. (4.8)

Зазвичай для вщновлення оксщцв силодем останнш використовують не в «чистому» сташ, а у сташ так званих переробних комплексных феросплавев типу Ме - Ре — 51, де Ме — це Мп, Сг. У сил1котерм1чних процесах силщш як вщновник використовують у вигляд1 силжоман- гану, феросилщш, феросилжохрому, яю заздалегщь отримують вщнов- ленням кремнезему вуглецем, тобто вуглецевотерм1чним процесом. Отже, технолопчна схема виробництва низьковуглецевих феросплав1в вклю- чае попередню стадш виплавки переробних сплав1в — силшомангану 1 феросилжохрому. У деяких випадках як вщновник у силжотерм1чному процес! застосовують феросилщш марок ФС75 або ФС65 (виплавка феровольфраму, феромол1бдену, ферованадго та ш.). Унаслщок вщнов­лення оксид1в силщ1ем шлак збатачуеться кремнеземом. Без зменшення активност1 5Ю₂ не можна досягти високого ступени вщновлення веду­чого елемента, тому плавку потребно проводите флюсовим способом.

Силщш як вщновник можна використовувати 1 для вщновлення ок­сид 1В елемештв, що характеризуються вищою х1М1чною спорщнешстю з киснем. При цьому задов!льне вилучення ведучого елемента досягаеться введениям у шихту надлишково! юлъкосп силщш, утворенням металевих розчишв системи 81 - Ме - Ре, щсля чого отримують кшцевий продукт з високою концентращею силщш (сил1котерм1чний силжокальцщ та ш.).

Сшпцш, якому притамаина досить висока х1м1чна спорщнешсть до кисню, може бути вщновником р13НИХ ОКСИД1В (Сг₂0₃, МпО, М0О3, У₂Оз та ш.). Вщновлення оксщцв силщ1ем супроводжуеться ввддленням теплоти, але !! недостатньо для ведения позап!чного силжо- терм1чного процесу, тому застосовують електропеч1 невелико! потуж- ност1 (2,5-7 МВ • А).

Силщш як вщновник мае таю недолжи: внаслщок утворення крем­незему зб1льшуеться юльюсть шлаку, при цьому зростае актившсть

| утиорюються мщш силжати нижних оксид1В ведучого елемента; Мне вщновлення можливе теля введения у шлак (шихту) _ок- II основпими властивостями (СаО); за температур виплавкц фе- /1Пн||1 силнцй утворюе з металами розчини, яю мають негативш 1Л<Ч1ИИ В1Д властивостей щеальних розчишв, що свщчить про мщшсть ЯКУ Мс - §1 та ускладнюе отримання сплавхв з иизькою концентра- ; еил1цио; висока вартють сшпцш та потреба додаткового отрц_ман- ^ррробного сплаву, ЩО М1СТИТЬ СШЦЦШ.

Длюмппй як В1ДНОВНИК. Алюм1нотерм1чне вщновлення оксид!_{в ме}- И Н|дбуваеться за реакщею

Ме_хОу + 2у А1 = хМе + г//3 А1₂0₃ (4.9)

Нупроноджуеться значною змшою енергп Пббса, тому перебщ процесу |Ц|йшн>цться з високим корисним вилученням ведучого елемента. ' До особливостей алюмшотерм1чного процесу належать: видгдення ШИН нот К1лькост1 теплоти завдяки перебегу реакцп вщновлення 1 можли- |||"Г1. проведения ироцеав без шдведення електричноТ енерги поза Щччю. При цьому досягають дуже високоТ температури (2100 — 2500 °С), що Щйсзпечуе отримання шлаку й металу з температурою, що перевищуе ЛПЧаток кристал1зацп, оитимальний подш металево'Т 1 шлаково! фаз, РИГОКу ШВИДЮСТЬ вщновного процесу.

С )сновною умовою проведения алюмшотерм1чноТ плавки без пщве- ЛМИ1Я теплоти ззовш е р\втсть або иеревищення теплового ефекту и1дповлення (Секз) над юльюстю теплоти (д_р), потрхбноТ для розплав- лпшя продуктов реакцп 1 нагревания розплаву до температури, щ₀ за- бсзнечуе досить повний по/ил металевоТ 1 шлаковоТ фаз, а також для компенсацп теплових втрат ((?„), тобто С*_екз > (?_р + <2_П.

Лалежно вщ юлькост1 теплоти <2_екз, що вщцляеться внаслщок ек- ,10Т'('рМ1ЧНих реакщй вщновлення, алюмшотерм1чш процеси иод1_ЛЯють на три групи:

1. реакцп, яю вщбуваються мимовыьно (0_екз > (?_р +<?_п);

2. реакцп', яш потребують компенсацп лише теплових втрат (0_екз - ()_р < <Уи);

3. реакцп, яю потребують введения значноТ юлькост! теплоти ззовш

Алюм1нотерм1чний (позатчний) процес першоТ групи можна прово­ди™ двома способами — у горш (шахт1, ковии) 13 верхшм або 13 нижшм запалюванням шихти.

Позашчна плавка в горш (шахтО або ковии з верхшм запалюванням шихти найпроспша щодо апаратурного оформления, спостерщдеться пезиачне винесення шихтових матер1ал1в, осюльки процес плавки по- чинаеться у верхней частиш горна, а тверда 1 порошкопод1бна шихта зпаходяться тд шаром розплаву.

Позашчна плавка 13 нижшм запалюванням шихти характеризуеться початком процесу з утвореиням розплаву на подиш горна. Шихту по­дають на розплав 13 певною штенсившстю. Метал утворюеться у нижшй частиш горна вщразу, 1 втрати його з корольками зменшуються на 2 — 5 %. Кр1м того, зменшуються втрати теплоти, завдяки тому, що розплав постшно закритий шаром шихти. Плавку можна проводите не лише «на блок», тобто з кристал1защею та охолодженням зливка в горш, а й з випускаиням шлаку або шлаку й металу, що дае змогу вщразу вико- ристовувати горн для наступно! плавки.

До переваг алюм1н0терм1чних процес1в належать так1: можливкть вщновлення широко! гами елемешчв з х1М1чною спорщнешстю з киснем менше, н!ж алюмшш; вщновлення оксид1в та отримання сплав1в 1 тех- шчно чистих метал1в з низькою концентращею вуглецю 1 дом1шок ко- льорових метал1в; простота апаратурного оформления процесу та не­велик! каштальш витрати; ведения процесу в горш, що нахиляеться, з випусканням шлаку й металу; можлившть попереднього розплавлення оксидов 1 флюсов в електропеч1, що дае змогу значно його штенсиф1- кувати та зменшити витрати алюмшш; використання високоглинозе- мистих шлак1В для отримання с.интетичних шлаюв, а також клшкеру високоглиноземистого цементу; можлив1сть використання у шихт1 знач­но! К1лькост1 металевих вщход1в метал1В ! сплав1в (металотерм!чний переплав); простота отримання, збереження 1 застосування алюмш1евого порошку пор1ВНяио 13 порошками кальцш або магнш.

До недолшв алюмшш як вщновника належать: висока вартють 1 деф1- цитшсть алюмШю; можлившть утворення нижчих оксид1в ведучих мета- Л1в, зменшення термодинам1Чно! ймов1рносп вщновлення оксщцв та вилу- чеиня метал1в 13 шихти; утворення високоглиноземистого шлаку з високою в'язюстю, що зумовлюе втрати вщновленого металу у вигляд1 корольюв.

4.4. ФЕРОСПЛАВИ ПЕЧ1 ТА IX ОБЛАДНАННЯ

Феросплавш печ1 за призначенням бувають вгдновними, або рафг- нувальними, а за конструкщею — вщкритими, нашвзакритими [ герме- тизованими. Останш часто поеднують пщ загальною назвою — закрит! печ! з допаленням газу пщ склепшням як 31 стацюнарними, так 1 з ваннами, що обертаються. Залежно вщ форми ванни печ1 бувають круг- лими, прямокутними, трикутними й овальними. За способом видач1 з печ1 сплаву й шлаку печ1 подшяють на стащонарш та Т1, що нахиляють- ея. Застосовують також печ1 з викатними ваннами.

Печ1 для рафшувальиих процес1в, призначет для виплавки рудовап- няного розплаву, рафшування ферохрому, феромангану, феровольфраму та шших, за конструкщею под1бш до електросталеплавильних дугових печей. Рудовщновш печ1 для виробництва феросплав1В мають певш особливост! конструкц!!.

У промисловосп використовують одно- та трифазш феросплавш (ШЧ); ведуться роботи щодо використання печей, яю працюють на струм1 ЙМИженоГ частоти або на постшному струмь Однофазш печ! ниш засто- сомують обмежено. Трифазш печ1 будують 13 розмгщенням електрод1в В одну лшда (прямокутш печО або переважно 13 розмщенням електро- Д|и у вершинах трикутника (круп/п або трикутш печ1).

11еч1 велико! потужност! виготовляють 13 трьома або гшстьма електро- ДНМИ.

У феросилавнш промисловост1 найпоширешни кругл! трифазш печь У круглш печ1, електроди яко! розмпцеш у вигляд1 трикутника, теплота концентруегься так, щоб плавильш тигл1, що е пщ кожним електродом, а'с/щувалися М1Ж собою. Печ1 мають м1н!мальну поверхню тепловщве- деипя 1 забезпечують оптимальне використання теплоти; потужн^сть цих печей — В1Д 40 до 100 МВ • А.

Прямокутш шестиелектродш печ1 з трьома однофазними трансфор­маторами (рис. 4.1), тобто три однофазш печ1 31 сп1льною ванною, мають переваги, зокрема за Ухнього використання полегшуеться завантаження шихти, краще регулюеться вщстань М1Ж електродами залежно В1Д елек- тричного опору шихти. Печ1 потужн1Стю 63 МВ • А в1тчизняно! конструк- цИ успшшо експлуатують для виробництва сплав1в мангану на Н1К0- польському завод! феросплав1в.

Шихтов1 матер1али, особливо П1Д час виробництва сплав1в СИЛ1Ц1Ю, потраиляючи у зону високих температур, починають оплавлятися 1 стка- тися, що р13ко пог1ршуе газопроникн!сть шихти. Тому для в1дновлення нормально! газопроникност! шихти И проколюють металевими прутками. Для усунення цих явищ було запропоновано поворотш печ1 з ванною. Це мае таю переваги: полшшення ходу вщновного процесу, осюльки забезпечуються задов1льиа газопроникшсть шихти, руйнування насти- лей на колошнику та у простор! пщсклепшня; подовження строку екс­плуатацп футер1вки печ1; полегшення руйнування карборунду та шла­кового «козла» по всш плонц ванни, що забезпечуе подовження кам- ианп печ1, особливо пщ час виробництва кристал1чного СИЛ1Ц1Ю 1 вугле- терм1чного сил!кокальщю.

У деяких випадках у рафшувальних печах дощльно проводити обер- тання ванни, осюльки забезпечуеться р^внолпрне внчерпування сплаву 1нд час виробництва тугоплавкого феровольфраму, рафшованого феро- хрому 1 сил1Котерм!чного силжокальщю та пщвищуеться ст1Йк!сть футер1ВКИ 1 Р1ВНОМ1РНО рОЗПОД1ЛЯеТЬСЯ шихта по колошнику пе41. В1ТЧИЗ- няний досвщ засвщчуе, що обертання ванни печ1 дае змогу пщвищити !"! нродуктивн!сть на 3 — 6 % 1 знизити питом1 витрати електроенерг!! на 4—5 % за одночасно! економп сировинних матер!ал1в.

Схему закрито! печ1 з механ13мом обертання ванни зображено на рис. 4.2.

Для полшшення показниюв процесу, захисту пов1тряного басейну, утил1зацп газ1в, що мають теплоту згоряння близько 10,9 Дж/м³, полш-

Рис. 4.2. Кругла закрита П1Ч потужшстю 33 МВ ■ А:

/ — коротка мережа; 2 — система водоохолодження; 3 — футер1вка ванни; 4 — кожух печ1; 5 — плита ме- хашзму обертання; 6 — мехашзм обертання ванни; 7 — мехашзм перепуску електрод1в; 8 — система пд- роприводу; 9 — Г1ДрОП1Д- йомник; 10 — контакта! що- ки ',11— склешння печ!

шення умов пращ та експлуатаци устаткування у виробництв1 фероспла- В1в широко застосовують закрит1 пси, обладнан! склепхнням (закрип або герметичш печ1). У таких печах близько 15 % газу 13 простору тд склегпння проходить кр1зь шихту, що знаходиться в завантажувальних лшках, 1 згоряе над нею. Завантаження шихти проводять за допомогою завантажувальних труб 1 Л1Йок у юльцев! отвори М1Ж електродами та завантажувальними лшками. У герметизованих електропечах для ско- рочення довжини електрода 1 повно\' герметизацп ванни печ1 електро- дотримач помхщають у прост!р тдсклепшня, проводять ущ1льнення навколо електрод1в 1 завантажувальних труб, що подають шихту шд склеп1ння печ1. Розпочато експлуатацш рудов1дновних електропечей з парогенераторами 1 допаленням газу п1д склепшням печ1, причому газ очищають у рукавних фтьтрах. Ступ1нь очищения становить 98 %. Максимальна потужн1сть таких печей досягае 115 мВ ■ А; вони зберЬ гають технолопчш переваги в1дкритих печей 1 дають змогу використо-

Рис. 4.3. Руднотерм1чна шч потужшстю 10,5 МВ ■ А для виплавки рудно- вапняного розплаву:

1 — механизм нахиляння печ!; 2 — футер1вка; ') — кожух; 4 — склепшня печ1; 5 — мехашзм тдйому склепшня; 6 — увольнения електрода; 7 — електрод; 8 — мехатзм обертання ванни

вувати енерпю газ1в, що вщходять, та скоротити витрати на газоочи- щення.

Шд час виплавки рудно-вапняного розплаву для отримання низько- вуглецевого феросплаву змшуванням розплав1В застосовують печ1, що нахиляються (рис. 4.3). Таю печ1 для проведения рафшувалышх про- цеав мають переваги пор1Вняно з\ стацюнарними печами. Це швидюсть 1 зручшсть випускання металу й шлаку, полегшення ведения технолопч- ного процесу.

Для виробництва особливо низьковуглецевого ферохрому використо­вують вакуумш печ1 опору та шдукцшш вакуумш печ1, а для азотуван- ия феросплав!в — компресшш печ1 р1зних тишв. Проводиться дослщ- ницьк1 роботи 13 застосуванням для виробництва феросплав^в елект- ронно-променевих 1 плазмових печей.

Виробництво деяких вид1в феросплав1в не потребуе зовшшнього пщведення теплоти, осюльки для переб1гу процесу досить теплоти, що вщцляеться внаслщок взаемодп оксщцв шихти 1 вщновника. Виплав- ляиня цих феросплав1в проводять у плавильных горнах {шахтах). Горни мають круглий перетин 1 виготовлеш з листового зал1за або з окремих литих секцш, скршлеиих М1Ж собою болтами. Вони можуть бути нерухо-

Рис. 4. Агрегат для виплавки МСтилсвого хрому з попередшм ■бнплавленням частини оксидов (Оливка на блок):

I млавильний горн; 2, 3 — теп- Л()1ж>ляцшш екрани; 4 — заванта- Жуиальний бункер; 5 — електро- /|<П'[>! 1мач'(; б — витяжний зонд; 7 — Икхшмзм тдйому електрода

мим и або Тх встановлюють На В1зки. Горни, встановлеш на В1зки, подають для про- иодення плавки у плавиль- му камеру або пщ електро­ди дугово! печ! (рис. 4.4).

Розм1ри горна та його КОНСТру КЦ1Я мають бути

пристосоваш до способу завантаження шихти в горн 1 до того, як ости- гае сплав 1 шлак: 1) плавка на блок; 2) з випуском шлаку; 3) з випус- Ком сплаву 1 шлаку.

Важливим елементом обладнання феросплавних печей е електро­да. На рафшувальних феросплавних печах використовують графпо- иаш та вупльш електроди; рудовщновлювальш печ!, особливо значно"! потужносп, обладнаш самосткливими електродами.

Самостклив1 електроди виготовляють безпосередньо на д^ючих феросплавних печах, а режими !хнього вщпалювання та лшшна витра- Iи иов'язаш з технолопчними параметрами виплавки того або шшого с|)еросилаву. Самосшклив! електроди зазвичай виготовляють сущльни- МИ, ОСК1ЛЬКИ ВОНИ ПОСТШНО ВИТраЧЭЮТЬСЯ ) нарощуються. РобоЧ1 К1НЦ1 ('амосп!кливих електрод1В пост!йно зануреш в шихту (у робоч1 тигл1 ианни печО, тому вуглець електрод1В, як 1 кокс шихти, беруть участь у тдновних процесах. Електроди постшно спрацьовуються, тому для ждтримання певно! вщсташ вщ торщв робочих кшщв електрод1в до иодини, !х обов'язково потр1бно перепускати 1 нарощувати. Зазвичай застосовують кругл! самосшклив! електроди д!аметром до 2 м, шод1 на нрямокутних печах — плосю електроди розм^ром 3200 х 800 мм.

Власне безперервний самосшкливий електрод складаеться 31 сталевого кожуха та електродно! вуглецево! маси. Для отримання електродног маси застосовують таю вуглецев1 матер!али: термоантрацит, доменний 1 лппарний кокс та зв'язуюче — кам'яновупльний пек. Кр1м цих матер1а- Л1В використовують також ириродний граф1т, карбщ силщш, вщходи граф1тованих матер1ал1в сум1жних виробництв, антраценову олда тощо.

Кожух електрода — це цилшдр круглого або прямокутного перети­пу, виготовлений 13 листово! стал! завтовшки до 4,5 мм залежно вщ д1а- метра (перетину) електрода. Кожух повинен мати досить висою мехашчш

Рис. 4.5. Температурю зони самосшкливого електрода:

I — твердо? маси; II — р1дко? маси; III — утворення коксу 1:1 зв'язуючого; IV — вупльного блока електрода; IV-! — ГУ-4 — шдзони

властивост! за шмрних 1 шдвищених температур, пор1вняно висок1 електричну ПрОВЦЩЮТЬ 1 тепло- ировщшсть, досить стшким проти окиснення у га- зових середовищах за шдвищених температур.

Х/К]\Л ~ На дночих печах кожух електрода мае висоту ЧТ/Д 10—15 м. Його формують 13 окремих секцш

(царг) заввишки 1,4—1,6 м, яи наварюють. До цилшдрично'Т обичайки кожуха всередиш цилшд- ра по тв1рн1Й приварюють металев1 ребра. У реб­рах виштамповаш отвори, як1 призначеш для за­безпечення зчеплення кожуха електрода з в1дпа- леною електродною масою, тобто вуглецевим бло­ком самоспшливого електрода.

До мехашчного устаткування самоспжливих електрод1в належать: пристрш для шдв1шування електрод1в, електроконтактний вузол, мехашзм перемпцення електродгв, мехашзм для дискрет­ного перемещения (перепуску) електрода щодо контактного вузла, системи охолодження та обду­вания електрод1в.

Теплове поле самоспшливого електрода зобра- жено на рис. 4.5.

Класифшащя температурних зон самоспшли­вого електрода по його висот! (рис. 4.5) Грунтуеться на кнуючих да- них про змшу агрегатного стану електродно'1 маси. Перша зона харак­теризуемся наявшстю твердо! електродно'1 маси. Осюльки температу­ра и плавлення визначаеться температурою розм'якшення зв'язуючого, то верхньою межею ще'Т зони вважають 65 — 70 °С. У друпй темиера- турнш зош (75 — 350 °С) зв'язуюче знаходиться в р1дкому сташ, I тому и називають зоною «рщкоТ» маси. Третя, зазвичай найменша по висот1, але досить в1дпов1дальна зона знаходиться у межах температури 350 — 550 °С. У цьому температурному штервал1 з пеку утворюються грати кокс-зв'язуючого, що супроводжуеться штенсивним видыенням летких речовин 1 коксуваиням маси.

Частина вуглецевого блоку електрода в1д ^зотерми 550 °С 1 до його торця вид1ляеться в четверту зону, в якш, у свою черту, умовно видшя- ють окрем! шдзони (див. рис. 4.5). У шдзош 1У-1 з температурою 550 — 850 °С коксування маси супроводжуеться другим екстремумом вид1лення летких речовин, 1 ироцеси зменшення питомого електроопо- ру з шдвигценням температури спов1льнюються. Наступне нагр1вання частково скоксованого електрода за температури В1д 850 до 1450 °С

СПрияе подальшому иолтшенню його властивостей. Тому частину електрода, що вцщовщае цьому температурному штервалу, вид1ляють у другу шдзону четверто'! зони (1У-2). Ця шдзона зазвичай розмпцуеть- СЯ В1д низу щ1к до р1вия, що знаходиться трохи нижче контактування ®лектрода 13 шихтою.

За температури понад 1450 °С створюються умови для початку проце­су граф1тування як окремих компонента, так 1 вуглецевого блока. Ступшь розвитку процесу переходу аморфного вуглецю в граф1т особли- 110 пом1тно шдвитцуеться шеля нагр1вання до 1800 — 2000 °С, тобто у третш шдзош (1У-3). У четвертш шдзош (1У-4) за температури понад 2000 °С остаточно завершуються процеси змши комплексу властивостей иуглецевого блока 13 переходом вуглецевих компонента у термографгг.

4.5. ТЕХНОЛОГИЯ ВИРОБНИЦТВА ФЕРОСПЛАВ1В 4.5.1. Технолога виробництва феросилщш

Феросилщш використовують для розкиснення 1 легування стал1 як шдновник шд час виробництва деяких феросплав1в. В електричиих печах виплавляють феросилщш р1зних марок 13 вм1Стом сшпщю 18 — 50 160 — 95%. За вмкту силщш в сплав! 50 —60 % та наявност1 домхшок (|)осфору й алюмшш, сплав розсипаеться в порошок 13 видшенням отруй- пих летких сиолук. Тому сплав такого складу заводи не випускають. Нижче наведено вимоги до х1М1Чного складу основних марок феросилЬ щю, %:

Марка	51	С		5		Р	А1	Мп	Сг
ФС90	> 89	—	<	0,02	<	0,03	< 3,5	< 0,2	< 0,2
ФС75	74-80	—	<	0,02	<	0,05	—	< 0,4	< 0,4
ФС65	63-68	—	<	0,02	<	0,05	< 2,5	< 0,4	< 0,4
ФС45	41-47	—	<	0,02	<	0,05	< 2,0	< 0,6	< 0,5
ФС25	23-27	< 0,6	<	0,02	<	0,06	< 1,0	< 0,8	< 1,0

Сировинш матер1али. Рудною складовою шихти е кварцити, що мштять 95 % §Ю₂, <0,02 % Р2О5 за обмежено! юлькост1 шлакоутво- рювальних дом1шок (глинозему). Кварцит подр^бнюють до шматюв розм1ром 25 — 80 мм 1 вщмивають в1д глини.

Як В1ДНОВНИК для виплавки 45 1 75 %-го феросилщш застосовують металургшний коксик 13 розм1ром шматюв 10 —25 мм. Основш вимоги, ЯК1 ставляться до вщновника, — низью зольность та вмгст летких речовин, мпцпсть шматюв у процес1 нагр1вання, високий електроошр. Деревне ВуПЛЛЯ, НафтоВИЙ 1 ПеКОВИЙ КОКСИК МЮТЯТЬ МЙПМальНу ЮЛЬЮСТЬ золи. Для отримання нотр1бно! концентрацп силщш у сплав1 до складу шихти входить подр1бнена стружка вуглецевих сталей, осюльки, як уже зазна- чалося, за наявносп зал1за полегшуеться перебш цього процесу. Чавун- ну стружку не застосовують, осюльки вона м1стить багато фосфору.

Феросшпцш марок ФС45 1 ФС75 виплавляготь у печах потужшстю 10,5 — 33 МВ ■ А за напруги 145 —175 В. Зазвичай для цього застосову- ють печ1 закритого типу, стацюнарш або з ванною, що обертаеться.

Подину 1 нижню частину стш печей викладають вуглецевими блоками, а верхню частину стш — шамотною цеглою. В печ1 роблять дв1 льотки для вилускання сплаву — робочу 1 резервну.

Повшьне (реверсивне) обертання ванни на 40 — 50° в обидва боки по- легшуе процес плавки завдяки розпушенню шихти та знищенню охолодь

Термодинамика вщновлення сил1Ц1ю вуглецем. Вщновлення крем­незему твердим вуглецем вщбуваеться за сумарною реакщею:

ЗЮ₂ + 2С = 51 + 2СО. (4.10)

Константу р1вноваги щеТ реакцп можна записати так:

^к_Р=^а5ГРсо/(^а8Ю₂-4)- (4.11)

Оскшьки кремнезем, вуглець г сшицш перебувають у в1льному сташ, то 1хш активност! > ^ас'< ^а5>) Дор^внюють ОДИНИЦ1, а константа Р1ВН0-

ваги К_р = Рсо< тобто перебгг реакцп вщновлення силщда залежигь вщ парциального тиску оксиду карбону (II) (р_с0).

Змша енергИ Пббса I константа р1вноваги для реакца (4.10) мають таю значения:

^лсШ0-1700°С =709870-365,44Г [Дж/моль];

К_р = -37 070/7" + 19,08. (4.12)

Реакция (4.10) е типовою ендотерм^чною. Реакцп цього типу характе- ризуються зменшенням енергп Пббса з пщвищенням температури та зб1льшенням константи р1вноваги, тому реакщя (4.10) може вщбуватися лише за температури нонад 1942 °С.

Фактично вадновлення кремнезему вуглецем в!дбуваеться не за ре­акщею (4.10), а з утворенням промгжних продуктов 5ь ч \ ЗЮ, зпдно з реакщями (4.13) 1 (4.14): ^;

§Ю_2тр + ЗС_Т =51С_Т +2СО; (4.13)

АС® = 587 270 - 326,92Т [Дж/моль];

1§К_р = -30670/7 + 17,07; 5Ю_2т>р + С_т = ЗЮ_Г + СО; (4.14)

ДО® = 660050 - 324,59Т [Дж/моль];

К _р = -34 470/7 + 16,95.

Утвореш нов1 конденсоваш та газопод1бш речовини взаемодшть як 13 вихщними речовинами, так 1 м!ж собою. Тому на умови вщновлення

СИл1ипо за реакщею (4.10) впливають не лише реакцп (4.13) 1 (4.14), а й багато шших реакцш, наприклад одночасно з вщновлениям ведучих |Лемент1В вщбуваеться вщновлення оксщцв феруму, як! м1стяться в |к|||еральшй сировиш й зол1 коксу. Дуже часто зал1зо вводять у шихту ДЛЯ отримання сплав1в И0Тр1бН0Г0 Х1М1ЧН0Г0 складу.

На перебш реакцп вщновлення кремнезему вуглецем значною мЬ рою впливае наявшсть зализа, яке розчиняе сшицш, виводячи його 1з аопи реакцп, 1 иолшшуе термодинам1чш умови Г! переб1гу. У системг Ь'е — 51 — С_нас карбщ сшнцш в умовах р1вноваги може кнувати за вмшту еилщно, що перевищуе його концентращю в силщид1 Ре₅31₃ (23,18 % 81). У сплавах, як1 мктять понад 23,1 % 51, карбщ руйнуеться зал1зом:

51С + Ре_р =[51]_Ре+С_Т. (4.15)

Отже, 1снування 81С залежить вщ температури, складу газово!' фази, концентраци та активносп силщда в систем! Ре —51 —С_нас < 1).

Наявшсть у систем! зал1за 1стотно знижуе температуру вщновлення кремнезему, що 1люструеться такими даними:

Вм1ст СИЛ1Ц1Ю у сплав1, %: 10 20 45 75 90 100

Температура початку

IIIдновлення кремнезему, °С 1225 1257 1400 1510 1530 1579

Змша енергй Пббса для реакцп вщновлення кремнезему вуглецем за наявност! залгза описуеться р1внянням (4.25):

5Ю₂+Ре_р+2С = Ре51_р+2СО; (4.16)

АС^ = 638537 - 359,89Т [Дж/моль].

Умова ДС° = 0 для реакцп (4.16) виконуеться за температури 1500 "С, що набагато нижча, шж для реакцп (4.10), де залгза немае.

У процеа виробництва сплавав сшнщю утворюеться шлак у кшькост! 2 —4 % маси металу. Шлак залежно вщ марки сплаву мае такий х1м1чний склад, %: 5Ю₂ - 30-50, А1₂О_э - 10-25, СаО - 8-45, М§0 - 2-5, 5Ю — 10 — 20. Кр1м того, вш мктить до 10 — 40 % корольюв вщновле- иого металу.

Технолопя плавки. Плавку проводить безперервно. Електроди ма­ють бути зануреш в шихту глибоко — на 800— 1500 мм. Вщстань вщ КШЦ1В електрод1в до иодини становить 300 — 600 мм. У раз! заванта- ження перемпианих шихтових матер1ал1в у печ1 намагаються створити й ищтримувати навколо електрод1в шихту у вигляд1 конуав.

Гази, що утворюються в зош реакцш, намагаються пщнятися вверх по поверхш електрод1в. Призначення конус!в шихти навколо електро- Д1В — утруднити у цих мюцях вихщ газ1в та зменшити втрати теплоти 1 силщ1Ю. Що ширший конус шихти, то дал1 вщ електрода видшяються язики полум'я (згоряння оксиду карбону (II) в С0₂), актившшою стае зона печ1 та краще осщае шихта, тобто вища и продуктивность.

У зон] дуг у шихт1 утворюеться порожнина («тигель») з дуже висо кою температурою. Стшки тигля постшно оплавляються, кремнезем В1ДНОВЛЮеТЬСЯ, СИЛ1Ц1Й розчиняеться в рщкому зал 131, рщкий сплав опу- скаеться на подину, а нов1 порцй' шихти — у зону реакщй. Нормальнин х1д печ1 характеризуеться пов1льним опусканиям електрод1в у М1ру !х- нього згоряння 1 р1вном1рним оаданням шихти навколо елеКТрОД1В.

Сплав випускають 12—15 раз1в на добу у к1вш 1 розливають у плосю чавунш виливнищ або в зливки на машиш для розливання. Товщина зливка не мае перевищувати 100 —120 мм, щоб уникнути лшвацп силщш.

Техншо-економхчш показники. У соб1вартост1 75 %-го феросилщш витрати на технолопчну електроенерпю перевищують 45 % ус1х витрат. Витрати матер1ал1в 1 енергп на 1 т феросилщпо:

МЕТАЛУРГШ СТАЛ1 1