МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИЗДАТЕЛЬСКИЙ КАБИНЕТ
ПО УЧЕБНОЙ И МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЕ
Абдулабеков Е.Э., Каскин К. К.,
Нурумгалиев А.Х.
ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХРОМИСТЫХ СПЛАВОВ
Алматы, 2010 г.
УДК 669.168(075.8)
ББК 34.3 я73
А13
Абдулабеков Е.Э., Каскин К.К., Нурумгалиев А.Х.
Теория и технология производства хромистых сплавов. Учебное пособие для бакалавров специальности 5В070709 «Металлургия». – Алматы: Республиканский издательский кабинет по учебной и методической литературе. 2010. – 280 с.
ISBN9965-777-80-2
В учебном пособии в доступной для бакалавра форме рассматриваются теоретические основы и технологические процессы получения хромистых сплавов. Обобщены данные о фазовых равновесиях в двойных металлических и оксидных системах. Достаточно полно излагаются классификация сплавов хрома и их применение в промышленности. Рассмотрена структура производства хромистых сплавов в Казахстане, ее основная продукция, сырьевые материалы и их подготовка.
Дано описание технологии получения высоко-, средне-, низкоуглеродистого и азотированного феррохрома, металлического хрома различными способами. Рассмотрены требования к качеству сырых материалов и физико-химические основы получения каждого сплава. Проанализированы токсические свойства хрома, его соединений и вопросы охраны окружающей среды.
Учебное пособие написано в соответствии с программой специальной дисциплины «Теория и технология производства ферросплавов» для бакалавров специальности 5В070709 «Металлургия».
УДК 669.168(075.8)
ББК 34.3 я73
Рецензенты:
ДГП ХМИ им. Ж. Абишева – докт. техн. наук, профессор Байсанов С.О.
ДГП ХМИ им. Ж. Абишева – канд. техн. наук Ахметов А.Б.
Рекомендовано к изданию Республиканской учебно-методической секцией по специальности «Металлургия».
Isbn9965-777-80-2
МОН РК
©
Абдулабеков
Е.Э.
© Каскин К.К
© Нурумгалиев А.Х.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................. |
7 |
|
|
1 СВОЙСТВА ХРОМА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ ……………………………… |
9 |
1.1 Физико-химические свойства хрома ……………………………………. |
10 |
1.2 Металлические системы хрома …………………………………………. |
12 |
1.3 Оксидные системы хрома ……………………………………………….. |
18 |
|
|
2 ПРОИЗВОДСТВО ХРОМОВЫХ РУД …………………………………….…. |
25 |
2.1 Мировые запасы хромовой руды ……………………………………….. |
25 |
2.2 Добыча хромовых руд в мире …………………………………………… |
28 |
2.3 Запасы и добыча хромовых руд в Казахстане ………………………….. |
37 |
2.4 Металлургическая характеристика хромовых руд Донского ГОКа ….. |
40 |
2.4.1 Минералогия руд …………………………………………………… |
40 |
2.4.2 Строение руд ………………………………………………………... |
43 |
2.4.3 Гранулометрический состав руд …………………………………... |
46 |
2.4.4 Химический состав руд …………………………………………….. |
46 |
2.4.5 Поведение руд при нагревании ……………………………………. |
52 |
2.4.6 Поведение руд при выплавке высокоуглеродистого феррохрома . |
53 |
2.4.7 Поведение руд при выплавке низкоуглеродистого феррохрома ... |
55 |
2.5 Сравнение качества отечественных и зарубежных хромовых руд …… |
56 |
|
|
3 Окускование хромовых руд ………………………………………... |
59 |
3.1 Агломерация хромовых руд ……………………………………………... |
60 |
3.2 Брикетирование хромовых руд ………………………………………….. |
60 |
3.3 Технологии окомкования хромовых руд ………………………………. |
67 |
3.3.1 Технология SRC-Premus ……………………………………………. |
67 |
3.3.2 Опыт производства окатышей в Казахстане…………………….… |
68 |
3.3.3 Технология Оутокумпу …………………………………………….. |
70 |
|
|
4 ПРОИЗВОДСТВО ХРОМИСТЫХ СПЛАВОВ ……….. |
78 |
4.1 Мировое производство хромистых сплавов …………............................ |
78 |
4.2 Производство феррохрома в Казахстане ……………………………….. |
84 |
4.2.1 Актюбинский завод ферросплавов ………………………………... |
85 |
4.2.2 Аксуский завод ферросплавов …………………………………….. |
93 |
|
|
5 Области применения хрома ………………………………………… |
105 |
5.1 Феррохром ………………………………………………………………… |
106 |
5.2 Хромсодержащие сплавы ……………………………………………….. |
107 |
5.3 Хромовый порошок ……………………………………………………… |
109 |
5.4 Хромали ……………………………………………………………........... |
110 |
5.5 Хромели ……………………………………………………………........... |
112 |
5.6 Нихромы ………………………………………………………………….. |
112 |
5.7 Хромистые стали ………………………………………………………… |
113 |
5.8 Жаропрочные стали ……………………………………………………… |
116 |
5.9 Жаропрочные сплавы ……………………………………………………. |
117 |
5.10 Жаростойкие стали ………………………………………………........... |
119 |
5.11 Жаростойкие сплавы. ……………………………………………........... |
120 |
5.12 Хромирование ……………………………………………………........... |
121 |
5.13 Хроматы …………………………………………………………………. |
123 |
5.14 Огнеупоры ………………………………………………………………. |
125 |
|
|
6 Производство высокоуглеродистого феррохрома ……….. |
127 |
6.1 Состав и свойства высокоуглеродистого феррохрома ………………… |
127 |
6.2 Физико-химические основы процесса производства высокоуглеродистого феррохрома ………………………………………….. |
131 |
6.3 Шлаковый режим выплавки углеродистого феррохрома ……………... |
133 |
6.4 Ведение плавки …………………………………………………………... |
137 |
6.4.1 Технологические расстройства хода печи и их устранение ……... |
139 |
6.4.2 Повышение содержание серы, углерода в сплаве и оксида магния в шлаке …………………………………………………………………….. |
141 |
6.4.3 Неполный выход металла и шлака ………………………………… |
142 |
6.5 Выпуск и разливка металла …………………………………………….... |
142 |
6.6 Выплавка низкохромистого углеродистого феррохрома ……………… |
143 |
6.7 Технико-экономические показатели выплавки высокоуглеродистого феррохрома ……………………………………………………………………. |
144 |
6.8 Современные способы производства углеродистого феррохрома …… |
150 |
6.8.1 Выплавка углеродистого феррохрома в герметичных печах с подогревом шихты по технологии «Outokumpu» ……………………….. |
155 |
6.8.2 Выплавка углеродистого феррохрома на предварительно восстановленных окатышах по технологии SRC-Premus ………………. |
162 |
6.8.3 Выплавка углеродистого феррохрома в печах постоянного тока .. |
167 |
|
|
7 Производство ферросиликохрома ……………………………….. |
181 |
7.1 Состав и применение ферросиликохрома ………………………………. |
181 |
7.2 Физико-химические основы процесса получения ферросиликохрома |
182 |
7.3 Технология выплавки ферросиликохрома двухстадийным методом …. |
185 |
7.3.1 Печи для производства ферросиликохрома ……………………….. |
185 |
7.3.2 Электрический режим выплавки ферросиликохрома …………….. |
186 |
7.3.3 Технология выплавки ферросиликохрома ………………………… |
187 |
7.3.4 Технологические расстройства хода печи и их устранение .……... |
189 |
7.3.5 Выпуск и разливка ферросиликохрома ……………………………. |
190 |
7.4 Технико-экономические показатели выплавки ферросиликохрома ….. |
192 |
|
|
8 Производство низкО - и среднеуглеродистого феррохрома …………………………………………………………….….. |
193 |
8.1 Состав и свойства средне- и низкоуглеродистого феррохрома ……….. |
193 |
8.2 Физико-химические основы процесса получения феррохрома силикотермическим методом ………………………………………………… |
197 |
8.2.1 Восстановление хрома и железа …………………………………… |
190 |
8.2.2 Поведение углерода ………………………………………………… |
201 |
8.2.3 Поведение вредных примесей …………………………………….... |
203 |
8.3 Основные требования к исходным материалам ………………………... |
204 |
8.4 Технология получения низко- и среднеуглеродистого феррохрома печным способом ……………………………………………………………... |
206 |
8.4.1 Ведение плавки …………………………………………………….... |
206 |
8.4.2 Выпуск металла и шлака из печи …………………………………... |
208 |
8.4.3 Действие при возникновении отклонений от нормального хода … |
209 |
8.5 Технология получения низкоуглеродистого феррохрома внепечным способом (методом смешения) …………………………………….………… |
210 |
8.5.1 Преимущества метода смешения ………………………….……….. |
210 |
8.5.2 Шихтовые материалы ………………………………….…………… |
212 |
8.5.3 Получение рудоизвесткового расплава …..………………………... |
212 |
8.5.4 Смешение расплавов ……………………………………………….. |
214 |
8.6 Технология производства среднеуглеродистого феррохрома кислородно-конвертерным способом ……………….………………………………………. |
217 |
8.6.1 Физико-химические основы процесса обезулероживания феррохрома ………………………………………………………………… |
219 |
8.6.2 Оборудование конвертера ………………………………………….. |
220 |
8.6.3 Ход продувки ……………………………………………………….. |
222 |
8.6.4 Показатели выплавки среднеуглеродистого феррохрома кислородно-конвертерным способом ……………………………………. |
224 |
8.6.5 Конвертерное производство срднеуглеродистого феррохрома в ЮАР ………………………………………………………………………... |
225 |
8.7 Минералогический состав и свойства шлаков производства низко- и среднеуглеродистого феррохрома …………………………………………… |
226 |
8.8 Показатели выплавки рафинированных марок феррохрома …………... |
228 |
9 ТЕХНОЛОГИя ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТИРОВАННОГО ФЕРРОХРОМА ….... |
232 |
9.1 Применение и сортамент азотированного феррохрома ………………... |
232 |
9.2 Растворимость азота в жидком феррохроме ……………………………. |
233 |
9.3 Разновидности процессов азотирования феррохрома в жидком состоянии ……………………………………………………………………… |
238 |
9.4 Промышленные технологии получения азотированного феррохрома ... |
239 |
|
|
10 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ХРОМА и феррохрома АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ …………… |
241 |
10.1 Применение и сортамент металлического хрома ……………………... |
241 |
10.2 Физико-химические основы процесса получения хрома ……………... |
243 |
10.3 Технология получения металлического хрома ………………………... |
245 |
10.3.1 Внепечной способ выплавки металлического хрома ……………. |
245 |
10.3.2 Электропечной способ выплавки металлического хрома ………. |
248 |
10.4 Минералогический состав шлаков выплавки металлического хрома |
250 |
10.5 Технико-экономические показатели выплавки металлического хрома |
252 |
10.6 Технология алюминотермического феррохрома ……………………... |
253 |
|
|
11 Технология получения хромистых лигатур ……………….. |
257 |
11.1 Хромомолибденовая лигатура ………………………………………...... |
257 |
11.2 Хромомедная лигатура ………………………………………………...... |
259 |
11.3 Хромомарганцевые лигатуры …………………………………………... |
260 |
|
|
12 ЭКОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХРОМА, ХРОМИСТЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ……………. |
263 |
12.1 Пылегазовые выбросы и утилизация вторичных материалов ……….. |
263 |
12.2 Обезвреживание хромсодержащих промышленных сточных вод …... |
265 |
12.3 Пожаровзрывоопасные свойства хрома и хромистых ферросплавов .. |
268 |
12.4 Токсичные свойства хромистых ферросплавов и хромовых соединений ……………………………………………………………………. |
269 |
|
|
Список использованных источников ……………………………. |
270 |
|
|