книги из ГПНТБ / Розенцвейг Я.Д. Краткий справочник ферросплавщика (для рабочих)
.pdfКонцентрат брикетировали или подвергали агломерации, т. е. апекамию в присутствии углеродсодержащих 'Материа лов (уголь, мелочь кокса и т. д.).
Примерный состав агломерата: 29—31% Мп, 5,5—7,0% Fe, 29-60% S i02, 7,0% А120 3, 1,6% СаО, 0,5% MgO, 4,0% ВаО, 0,05—0,08% Р, 1,0—(1,5%. С.
Рнс. 44. |
Схема производства силикомарганца из окнсных руд |
н |
концентратов с высоким содержанием кремнезема |
|
(джездннская руда) |
Опытные плавки вели в печи мощностью 2500 ква при
напряжении 100 в; футеровка печи выполнена из магнези та. Плавку вели непрерывным процессом; ход печи был спокойным. Выпуск производили 'Четыре раза в смену в
стальные ковши со шлаковым га.рниссажем. Состав шихты для выплавки Симн14, кг:
А гл о м ер ат............................................. |
300 |
Кокснк (сухой) ................................ |
60 |
И зв е с т н я к ............................................... |
15 |
Примерный расход материалов .на 1 т сплава:
Агломерат, |
кг .......................... |
2900—3000 |
|
Кокснк (сухой), кг ............................ |
600 |
б |
|
Известняк, |
кг ................................ |
И |
|
Электроэнергия,кет-ч ...................... |
5750 |
|
<51
Извлечение марганца 75,7%, (переход кремния в сплав
38,0%, |
кратность |
шлака 1,5. Состав шлака: |
8— 12% |
Мп, |
40% S i0 2, 21—24% СаО, 14-46% А120 3, 1—2% |
MgO, |
1,0— |
||
1,8% FeO, 0,02% |
Р, 0,3— 1,6% С. |
|
|
|
Были проведены опыты то выплавке ciuiiiKOM.apratma из |
||||
бедных |
руд Джездинского месторождения, имевших |
сле |
дующий химический состав: 20,3% Мп, 2,35% Fe, 38,36% SiOo, 4,6% СаО, 9,16% А12Оэ, 0,065% Р, 0,18% S, п.шп. 5,9%.
Была установлена .возможность получения стандартного силнкама.рганца марок Сими14 и Снмн17. Переход марган ца в оплав около 60% при кратности шлака 4,5—5,8 и рас ходе электроэнергии 10 100 квт-ч/т.
Одновременно установлено, что пыль колошниковых га зов содержит таллий, цезий и рубидий, и улавливание га зов ,и извлечение нз пыли этих доропих металлов позволит
снизить |
стоимость |
снлнкомарганца. |
37% Мп, |
16% S i02, |
|
Из |
атасуйских |
руд, |
содержащих |
||
10% Fe20 3 и —0,05% Р, |
выплавляли |
богатый |
марганцо |
вистый шлак для последующей переработки на металличес
кий марганец. |
Шлак |
имел следующий состав: 46% Мп, |
|||
23% S i02, П% |
А120з, |
1% |
FeO и 0Д1% |
Р. |
|
Расход |
руды на |
1 |
т шлака 1430 |
кг, восстановителя |
|
(кокса) 121 |
кг, |
электроэнергии 4000 кет ■ч. |
СПЛАВЫ ХРОМА
ХРОМ
Храм— элемент VI группы периодической 'системы.
Обозначение Сг; порядковый номер 24; атомная масса 51,996. Содержание в земной коре 0,03%.
Элемент открыт в 1797 г. французским химиком Во,неле пом и назван хромом из-за яркого цвета его соединений («хрома» по-гречески— краска). Высокая прочность, твер дость, устойчивость к внешним воздействиям и легкость образования сплавов с другими металлами, в частности с железом, сделали хром одним из важнейших металлов.
Хром широко применяется при производстве легирован ных сталей, а также жаропрочных сплавов. Наиболее из вестны шарикоподшипниковые стали ( ~ 1 % Сг и 1% С), нержавеющие (18% Сг и 8— 10% №), сплавы сопротивле ния— нихромы (60—80% Ni, 15—20% Сг) и жаропрочные сплавы (13—'60.% Сг) на железной, никелевой и кобальто вой основе.
Хромирование металлических изделий, т. е. покрытие электролитическим путем тонкой шлейкой хрома, значи тельно увеличивает их .стойкость и срок службы.
Соединения хрома вводят в состав многих огнеупорных-
Материалов,
153
Ф И ЗИ КО -ХИ М ИЧЕСКИ Е
СВОЙСТВА ХРО М А
Хром — серебристо-белый, блестящий металл, обладаю щий следующими свойствами:
Плотность: |
|
|
7,1 |
в твердом состоянии................................................... |
|
||
» жидком |
» |
|
6,4 |
Температура: |
° С |
|
1898 |
плавления, |
|
||
то же. °К |
.................................................................... |
|
2171 |
кипения. ° С ................................................................ |
|
2665 |
|
то же. ° К |
..................................................................... |
|
2938 |
Теплота плавления, ккал/кмоль ................................ |
|
4600 |
|
То же, к д ж !к м о л ь .......................................................... |
. |
1 9260 |
|
Удельная теплоемкость. ккалЦкг-град.) . . . |
0,12 |
||
То же, кдж /(кг-град)...................................................... |
|
0,50 |
|
Валентность....................................................................... |
|
|
2, 3, 6 |
РУДЫ ХРО М А
Хром довольно широко распространен в природе. Глав ной минеральной составляющей хромовых руд являются хротмш.пн.нелнды различного состава, соответствующие фор муле
(Fe, Mg) 0-(Сг, Л1, Fe)20 3.
Содержание Сг20 3 в кромитинелидах не превышает 62%, остальное приходится на примеси—. AI2 O3 , Fe20 3, MgO и др.
Кроме того, в руде содержится некоторое количество пустой породы, в состав которой входят MgO, А120 3, S i02 н дру.пие примеси.
ОСОР обладает наибольшими запасами «ромовой руды, основная часть которых сосредоточена в Казахстане и на Урале.
Месторождения хромовых руд промышленного значения имеются в Турции, Югославии, Албании, Индии, Греции, на Кубе и Филиппинах, в Южной Африке.
Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция не имеют своей хромовой руды, а США и Канада располагают только ру дами с низким содержанием хрома.
ВАЖ НЕЙШ И Е СОЕДИНЕНИЯ ХРО М А
Некоторые соединения хрома и их свойства показаны в табл. 67.
154
Соединение
Сг20 3
СгОа
CrN
Cr,N
СгзС2
Свойства |
некоторых |
соединений |
хрома |
|
Темпера |
Теплота образования |
Соединение |
||
тура |
плав |
Л Я 298° К |
||
ления |
|
|||
° с |
°К |
ккал/кмоль кдж/клюль |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
2275 |
2548 |
—272 650 |
—1 145 310 |
с ю |
198 |
471 |
— 140 000 |
—586 150 |
|
1220» |
1493* |
—28 200 |
—118 070 |
CrSi2 |
—— —25 600 — 107 180
1520* 1793* |
—98 300 |
—4 11 560 |
CrSi |
|||
1780 |
2053 |
—44 |
100 |
—184 |
640 |
CraSi |
1895 |
2168 |
—23 |
200 |
—97 |
130 |
|
Т а б л и ц а 67
Температура
плавления
° с °К '
Неустойчиво
вобычных
условиях
1550 1823
1545 1818
1710 1983
* Температура р а з л о ж е н и я ._____________________________
СОРТАМЕНТ СПЛАВОВ ХРОМА
Сортамент 'сплавов храма приведен в табл. 68—70.
Т а б л и ц а 68
Электротермический феррохром
(по ГОСТ 4757— 49)_____________________________
|
|
|
Химический состав, % |
||
|
|
|
S i, |
не более |
|
Группа |
Марка |
CJ |
низкокремннстыйсплав |
среднекремнис тыйсплав |
кремнис тыйсплав |
|
|
О |
С |
|
|
u g
и *
Р| S
не более
Безугле- |
Хр0000 |
65.0 |
До 0,06 |
1 .0 |
1 ,5 |
— |
0,0 6 0,04 |
|
роднетый |
ХрООО |
65.0 |
0 ,0 7 —0 , 10 |
|||||
|
ХрОО |
60.0 |
0, 11—0,15 |
|
|
|
|
|
Малоугле |
ХрО |
60,0 |
0 , 16—0,25 |
1,5 |
2 .0 |
3,0 |
0,06 0,0 4 |
|
родистый |
Хр01 |
0 ,2 6—0,50 |
||||||
Средне- |
Хр1 |
60,0 |
0,51 —1,0 |
- |
2,5 |
3,0 |
0,10 |
0,04 |
углероди |
Хр2 |
1 . 1—2,0 |
|
|
|
|
|
|
стый |
ХрЗ |
|
2, 1—4,0 |
|
|
|
|
|
Углероди |
Хр4 |
65,0 |
4 , \—6,5 |
2 .0 |
3,0 |
| 5,0 |
0,0 7 |
0,04 |
стый |
Хрб |
6, б—8,0 |
||||||
П р и м е ч а н и е . |
Вес кусков поставляемого феррохрома не |
дол- |
жен превышать 15 кг._____________________________________________,
155
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
69 |
|||
|
Апюминотермический феррохром |
|
|
|
|
|
|||||||
Группа |
|
Химический состав, % |
|
|
Приме |
|
|||||||
Марка |
Сг |
N |
|
С |
| Si |
А1 |
Р | |
S |
|
|
|||
феррохрома |
|
|
чание |
|
|||||||||
|
|
не менее |
| |
|
не более |
|
|
|
|
|
|||
Безуглеро- |
Хрб1 |
70,0 |
|
0,04 |
0,8 0,6 0,02 |
|
|
г о с т |
|
||||
дистый |
Хрб2 |
|
0,04 |
1,0 0. 7 |
0,03 0,03 |
4757—49 |
|
||||||
|
ХрбО |
|
|
0,03 |
0 ,6 |
1,2 |
0,02 |
|
|
|
|
|
|
Азотиро |
Хрн 1 |
0,90 |
0, 05 |
1,0 0, 7 |
0,03 0,03 |
ГОСТ |
|
||||||
ванный |
Хрн |
70,0 |
1.0 0, 0 4 0,8 0,6 |
|
|||||||||
|
(высший |
|
|
|
|
4 757—49 |
|||||||
|
сорт) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выеокоазо- Хрн-А |
■ |
1.5 0. 05 |
0, 7 |
0,-1 0,02 0,02 |
ЧМТУ |
|
|||||||
тнстый |
Хрн-13 |
60,0 |
1, 7 |
0. 06 |
0,8 0, 5 |
0,03 |
0, 03 |
ЦНИПЧМ |
|||||
|
Хрн-В 1 |
2,0 |
0, 06 |
1.0 0, 5 0, 03 |
0,03 |
90—58 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
70 |
|||
|
|
Металлический хром |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
(по ГОСТ |
5905— 51) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Сг |
|
|
|
Химический состав. % |
|
|
|
|||||
Марка |
С |
Si |
: |
А1 |
1 Fe |
Си |
|
р |
S |
||||
не' менее |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
не более |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ХО |
98, 5 |
0,03 |
0, 4 |
0, 5 |
0, 6 |
0, 06 |
0, 02 |
0,02 |
|||||
XI |
98,0 |
0, 05 |
0, 5 |
0, 7 |
0, 8 |
0, 06 |
0,03 |
0, 04 |
|||||
Х2 |
97,0 |
0,06 |
0, 5 |
, 0, 8 |
1 2 0, |
1 |
0, 05 |
0, 05 |
СЫРЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Основным сырьем для производства феррохрома являет ся актюб'шгокая хромовая руда ('Месторождение Донское, около г. Актюбинска).
Х р о м о в а я р у д а , применяемая яри производстве
феррооплавов, должна соответствовать требованиям, при веденным в табл. 71-
156
|
|
|
|
Т а б л и ц а 71 |
|
|
Требования к |
хромовой |
руде |
|
|
Показатели |
|
|
Марка |
руды |
|
|
ДХ-1 |
ДХ-2 |
д х - з |
||
|
|
||||
Содержание, %: |
|
52 |
50 |
45 |
|
Сг„03, не м е н е е ...................... |
|
||||
Si02, не бо л ее ......................... |
|
5 |
7 |
10 |
|
Р (среднее в партии), не бо |
0, 006 |
0,01 |
0, 02 |
||
лее ............................................ |
|
||||
Отношение Cr20 3:Fe0, |
не менее |
3,3 |
3,0 |
2,5 |
|
Крупность кусков, мм .............. |
0—300 |
0— 300 |
0 -3 0 0 |
||
П р и м е ч а н и я : |
1. Руда не должна содержать |
углеродсодер- |
|||
жащнх веществ. |
|
|
|
|
|
2.Допускается в руде наличие кусков пустой породы в количес тве 1,5%.
3.Вес одной партии должен быть не более 300 т.
Химический состав руды Донского месторождения 'При
веден в табл. 72. |
|
|
|
приведены в разделе |
|||||
Требования к коксику и кварциту |
|||||||||
«Сплавы кремния». |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 72 |
|||
Химический |
состав |
хромовой |
руды |
|
|
||||
Донского |
месторождения, |
% |
|
|
|
||||
Руда |
Сг:0 3 |
SiO. |
-Al.O, |
FeO |
MgО |
P |
П.п.п. |
||
Красная: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рыхлообломочная |
55,2 |
2, 9 |
8. 4 |
15,0 |
13,8 |
0, 005 |
1,71 |
||
крупнокусковая |
|||||||||
52, 12 |
3, 1 |
11,66 |
16,38 |
11,58 |
0,003 |
2, 30 |
|||
охристая . . . . |
|||||||||
Ч ер н ая .......................... |
59,9 |
1,66 |
10,0 |
13,5 |
12, 72 |
0, 027 |
2,09 |
||
Кусковая серая . . . |
58, 9 |
2, 5 |
8, 2 |
12,0 |
14,0 |
0, 006 |
2, 0 |
157
ПРОИЗВОДСТВО СПЛАВОВ ХРОМА
Схема производства феррохрома приведена на рис. 45.
|
Производство |
углеродистого |
Углеродистый |
Производство |
|
|
сто п и |
||||
|
и передельного (реррохрона |
феррохром |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
К р 6 ,хр й |
|
|
Передельный феррохром |
|
Продувка |
||
|
(вв-бь %сгА-в%С;2-ф1) |
|
кислородом в лшлок\ |
||
|
|
|
|
конвертере |
|
Кварцит |
|
|
Т |
||
|
|
Среднеиглеродисты'и |
|||
|
|
|
|
феррохром x p l; K p i |
|
К оксик |
|
|
|
|
|
|
Производство |
|
О кисление |
|
|
|
силикохрома |
|
ф еррохрома |
|
|
|
Силикохрон |
Силикохрон |
|
Ж елезная |
|
|
(50% S i) |
(3 0 % S i) |
|
|
руда |
|
|
|
|
|
I |
|
Бес флюсовый метод |
|
Обезуглероживание |
||
|
|
ф еррохрома в вакууме |
|||
|
получения среднеугле- ,Штт\ |
|
|||
Известь |
|
|
т |
||
|
родистого реррохрона |
|
|
||
|
|
|
|
Безуглеродисты й |
|
|
|
|
|
ф еррохром |
|
|
|
|
|
(0,01-0,03 V.C, не |
|
|
|
Среднеуглеродистый |
|
||
|
|
феррохром p p l хр г |
менее 60% Сг) |
Флисовый метод
получения средне -
безуглеродистого
феррохрома
Рис. 45. Схема производства феррохрома
Феррохром ХрОООО -X p O l
ПРОИЗВОДСТВО УГЛЕРОДИСТОГО И ПЕРЕДЕЛЬНОГО ФЕРРОХРОМА
Химический состав передельного феррохрома приведен в табл. 73.
|
|
|
Т а б л и ц а 73 |
|
Состав передельного феррохрома, % |
|
|
Марка |
Сг |
Si |
Р |
не менее |
не более |
||
Хрп 1 |
60 |
1,0 |
0,025 |
Хрп2 |
1,5 |
0, 03 |
Передельный феррохром поставляется в гранулирован ном виде (90%) и в дробленом (не более 10% от постав ки). Р.азмер кусков не более 40 мм. Количество примесей
шлака в средней пробе не должно превышать 0,5%. Шихта для выплавки углеродистого и передельного
феррохрома состоит из хромовой руды, кексика, кварцита, передельного шлака к железной стружки *.
К х р о м о в ы м р у д а м , применяемым для производст
ва углеродистого и передельного феррохрома, кроме тре бований, описанных ранее, предъявляют ряд дополнитель ных в зависимости от марки выплавляемого феррохрома.
Для производства сплава марки Хрб пригодны руды с
СьОз
отношением _ - • не менее 3,2. FeO
■Руда для выплавки сплава марки Хр4 должна отвечать
следующим требованиям: |
(50—400 лш) |
крупно |
||
.1) количество богатой кусковой |
||||
кристаллической руды должно быть не менее 50%.', |
породы |
|||
2) содержание легкоплавкой цементирующей |
||||
должно быть минимальным, содержание |
Si02 — не более |
|||
6% ; |
|
|
|
менее |
3) количество пылеватой -фракции (крупность |
||||
2 лш) — не более 30%. |
феррохрома |
можно |
||
При производстве |
передельного |
|||
применять руду ма.рки ДХ -3— кусковатую, |
рыхлую и по- |
|||
рошковатую руду с |
мелкокристаллической |
структурой и |
охристым цементом, а также кусковатую, рыхлую и порошковатую руду с мелкокристаллической средне-, и редковкрапленной структурой с кремнистым цементом.
* Иногда для снижения содержания серы в углеродистом фер рохроме в шихту' вводят некоторое количество марганцевой руды,
159
Для производства углерод,истого и передельного ферро хрома применяется коксик круппостыо 5—25 мм -с >милп
мальным содержанием фосфора; в коксите, используемом для выплавки углеродистого феррохрома, должно быть ми
нимальным также и содержание серы. |
|
|
круп |
|||||||
К в а р ц и т — применяют |
обычно |
в виде отсевов |
||||||||
ностью 0—30 .«.и. |
ш л а к |
бесфлюсового процесса |
про |
|||||||
П е р е д е л ь н ы й |
||||||||||
изводства |
рафинированного |
феррохрома |
используется |
в |
||||||
кусках размером не более 100 .и,н; |
содержание Сг20 3 долж |
|||||||||
но быть не ниже 26%. |
|
|
|
Сг20 3, 3—5% |
FeO, |
30— |
||||
Обычный состав шлака: 27—36% |
||||||||||
40% S i0 2, |
15—20% MgO, |
13—il5% A120 3. |
|
,в разделе |
||||||
Требования к железной |
стружке |
описаны |
||||||||
«Сплавы кремния». |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В табл. |
74 приведены основные реакции процесса. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
74 |
||
|
Основные |
реакции |
процесса |
|
|
|
|
|||
|
Реакция |
|
|
|
Теплота реакции Д //2 Э8° |
к |
||||
|
|
|
|
|
ккал |
|
кдж |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сг„03 + ЗС = 2Сг + |
ЗСО |
|
|
|
193 -100 |
80 973 |
|
|||
Сг.О, -г 57:C =V ,C r:C3 + ЗСО |
|
|
180 800 |
759 970 |
||||||
‘ FeO + С - Fe - СО |
|
|
|
37 0S0 |
155 250 |
|
||||
С/Г7С3 |
Сг20 3 = 9Сг |
ЗСО |
|
|
237 500 |
994 305 |
|
|||
Восстановление Сг20 3 и FeO руды протекает за счет уг |
||||||||||
лерода коксижа с образованием |
двойных |
карбидов |
хрома |
и железа. Для получения стандартного по содержанию уг лерода сплава нужно иметь в нижних зонах тиглей «руд ный» слой, состоящий из расплавленной или полурасплавленной хромовой руды. Окись хрома рудного слоя разла гает карбиды и способствует снижению содержания угле рода.
При выплавке передельного феррохрома окислитель ный рудный слой недопустим, так как он способствует ра финированию сплава от кремния.
Шлак при выплавке феррохрома должен быть жидкоподвижным и обеспечивать максимальный переход в сплав
полезных элементов и |
минимальный — вредных |
примесей. |
|
Основными составляющими шлака |
являются S i02l MgO и |
||
А120 3. Хромовые руды |
желательно |
подбирать |
так, чтобы |
обеапечить отношение |
А120 3 : MgO = 1. |
|
160