1.2 Способы выплавки феррохрома

Сущность первого (одностадийного печного) состоит в том, что плавка ведется в дуговой электропечи с графитированными электродами. Шихта, состоящая из хромитовой руды, ферросиликохрома и извести, расплавляется в ванне печи. Расплав выдерживают до достижения состояния, близкого к равновесному между образующимися феррохромом и шлаком. При этом содержание углерода в феррохроме повышается из-за поступления его из графитированных электродов.

Сущность второго способа (смешения) заключается в том, что хромитовую руду и известь расплавляют в дуговой печи с графитированными электродами, а затем рудофлюсовый расплав и жидкий ферросиликохром смешивают в ковше-реакторе. При этом уменьшается попадание углерода электродов в феррохром, благодаря чему можно получать феррохром с содержанием углерода 0,02-0,03%.

При обоих способах выплавки феррохрома хромитовая руда, ферросиликохром и известь должны иметь низкое содержание углерода и фосфора.

Печной способ. При одностадийном печном способе получения низкоуглеродистого феррохрома плавку ведут в электропечах мощностью 5000кВ∙А с наклоняющейся ванной, футерованной магнезитовым кирпичом. Технология плавки состоит из следующих операций: 1) заправка ванны; 2) загрузка на подину всей навески ферросиликохрома первой колоши, набор нагрузки и завалка рудноизвестковой части шихты; 3) расплавление первой завалки шихты; 4) загрузка ферросиликохрома второй завалки и рудноизвестковой части шихты; 5) расплавление второй завалки шихты; 6) выпуск шлака и металла.

Способ смешения. Получение феррохрома способом смешения рудно-известкового расплава с ферросиликохромом характеризуется рядом особенностей. На стадии сплавления хромитовой руды и извести из-за отсутствия металлической фазы и высокого окислительного потенциала системы «оксидный расплав - печная атмосфера» содержание углерода в рудофлюсовом расплаве обычно мало. В процессе смешения реагирующих сред отсутствуют графитированные электроды - один из источников поступления углерода в феррохром при печном варианте силикотермического метода его получения. В ходе смешения расплавов выделяется большое количество тепла, вследствие экзотермичности реакций восстановления оксидов хрома и железа кремнием ферроферросиликохрома, а также взаимодействия СаО с SiO₂. Избыток этого тепла позволяет использовать наряду с жидким частично и твердый ферросиликохром, что улучшает экономику производства низкоуглеродистого феррохрома. Методу смешения расплавов присущи высокие кинетические параметры взаимодействия компонентов в системе рудофлюсовый расплав - ферросиликохром, благодаря чему скорость восстановления оксидов хрома и железа силикохромом (в начале стадии смешения), а затем рафинирования сформировавшегося низкоуглеродистого феррохрома от кремния несравненно выше, чем при печном варианте. На практике ускорение рафинирования феррохрома от кремния, что соответствует снижению содержания Cr₂O₃ в шлаке, достигается также многократными переливами (до 4-6 раз) реагирующей системы феррохром - шлак из ковша в ковш. Эти и другие факторы имеют важное значение при получении феррохрома с весьма низким содержанием углерода.

Шихтовые материалы. При получении рудоизвесткового расплава используют шихтовые компоненты: хромитовую руду марок ДХ-1-1, ДХ-1-2 (ТУ 14-9-220-86) и ферросплавную известь (СаО ≥ 89%, СО₂ ≤ 2-4% крупностью 5-50мм; ВТУ 140-01-89). Наряду с хромитовой рудой могут использоваться концентраты хромитовой руды ДонГОК (Cr₂O₃ ≥ 48%; Cr₂O₃:FeO = 3,5; SiO₂ ≤ 8,0%, СаО ≤ 0,8%; Р ≤ 0,05%). Исходные шихтовые материалы после контроля химического состава, особенно на содержание фосфора, группируются в зависимости от уровня концентрации фосфора, поскольку феррохром может быть получен при условии тщательного подбора сравнительно чистых по фосфору шихтовых материалов для получения рудоизвесткового расплава и силикохрома. Применяют жидкий или твердый (гранулированный) ферросиликохром, содержащий в зависимости от марки выплавляемого феррохрома 48-51% Si и 28,5-29% Cr. Как в жидком, так и гранулированном ферросиликохроме должно содержаться ≤ 0,020% Р.