Зміст > Розділ 2

Устаткування печей та агрегатів для отримання феросплавів за різноманітними технологіями


top

2.29 Дугова електропіч для виплавки карбіду бору

Карбід бору - В4С (торговельна марка тетрабор) і виробу на його основі широко застосовуються в різних галузях техніки й промисловості, у порошковій металургії, для виготовлення конструкційної кераміки (броньових плит, лицювальної броні, кабін літаків, вертольотів), протиударного одягу (бронежилетів), а також в атомній енергетиці як поглиначі теплових нейтронів у регульованих стрижнях ядерних реакторів. У металообробній галузі В4С використається в шліфувально-полірувальних операціях.


1 - трос; 2 - стійка механізму переміщення електрода; 3 - гнучкий кабель;
4 - проріз; 5 - рукав електродотримача; 6 - електрод; 7 - рухливий кожух;
8 - зовнішній кожух; 9 - подина; 10 - викотний візок

Рисунок 95 — Загальний вигляд дугової печі для виплавки карбіду бору блок-процесом

Відповідно до ГОСТ 5744 - 74 промисловість виробляє карбід бору, призначений для використання у вільному вигляді на шліфувально-полірувальних операціях і для інших зазначених вище цілей. Карбід бору поставляється у вигляді шліфзерна (номер 16), шліфувального порошку (номера 12, 10, 8, 6, 5, 3) і мікропорошку (М40, М28, М20, М14, М10, М7, М5) за ДСТ 3647-71.

Карбід бору В4С також входить у шихту для виробництва феробору як борутримуючий матеріал.

Дугова електропіч (див. рис. 95) із установленою потужністю трансформатора 2,0 МВ•А має два металевих не футерованих кожуха.

Зовнішній кожух стаціонарний, внутрішній - рухливий. Зовнішній кожух має діаметр 2 м і висоту 2 м, а внутрішній - діаметр 1,6 м, висоту 1,2. Зовнішній кожух установлюється на візок - подину, а внутрішній - підвішується та тягах і може переміщатися по вертикалі по ходу плавки карбіду бору, для чого є механізм переміщення цього кожуха. Зовнішній кожух по верхній крайці переходить у так званий помилковий кожух, що представляє собою секційний розтруб висотою 0,5 м з верхнім діаметром 3,1 м. Подина на візку викладається із графітових блоків перетином 0,4 x 0,4 м. Електроживлення печі здійснюється від трифазного трансформатора типу ЕТМК 3200/10 потужністю 2,0 МВ•А, що має 12 ступень напруги на низькій стороні від 69,6 В до 145 В при струмі 7 - 10 кА. Електроди графітизовані діаметром 300 мм.

Підготовлена шихта для виплавки карбіду бору засипається в розтруб і надходить у кільцевий зазор між зовнішнім і внутрішнім кожухами. У процесі плавки внутрішній кожух нагрівається від електричних дуг реакційного розплаву до 600 -700° С, внаслідок чого борна кислота плавиться, а шихтова суміш (Н3ВО3 + вуглець) здобуває рухливість. Гетерогенний окисловуглецевий розплав у міру підйому внутрішнього кожуха самопливом надходить під електроди в зони горіння електричних дуг, які практично закриті цим розплавом. Надходження шихти, що розплавилася, під електроди регулюється швидкістю (частотою) підйому внутрішнього кожуха. Надходження шихти - розплаву в реакційну зону (під електричні дуги) погодиться зі швидкістю відбудовних реакцій і, в остаточному підсумку, зі швидкістю формування з рідкої карбідборової фази блоку карбіду бору гомогенної структури, по складу відповідають формулі В4С. По закінченні плавки електроди, внутрішній і помилковий кожухи піднімаються, візок-подина з наплавленим блоком карбіду бору (масою 250-300 кг) викочуються в основний проліт цеху. Після охолодження блоку він передається на естакаду для наступного дрібнення. Візок-подина із установленим зовнішнім кожухом закочується на робоче місце для нової плавки.

top

2.30 Вакуумна піч опору СВЛ - 16.128.16/14,5 х 64

Вакуумна піч опору СВЛ – 16.128.16/14,5х64 призначена для одержання вакуумтермічного ферохрому (див. рис. 96).

Злитки силікотермічного ферохрому з 0,10 ÷ 0,15% С піддаються у твердому стані вакуумтермічній обробці в електропечах опору при 1450 ÷ 1500° С и тиску 1,0 ÷ 0,1 Па протягом 20 - 24 ч. В умовах вакууму й високої температури створюються умови для розвитку процесу обезвуглецювання злитків.

Сумарна встановлена потужність печі 1,5 МВ•А. Піч має три камери. Температура в камері попереднього нагріву складає 1000° С, у камері ізотермічної витримки 1450 - 1500° С. Третя камера призначена для охолодження ферохрому й не футерована. Розміри печі: довжина 44 м, ширина 11,5 м, висота 7,2 м. Розміри робочого простору візка: довжина 6 м, ширина 1,2 м і висота 0,4 м. Маса садки ферохрому до 7 т. Основними вузлами печі є вакуумні шлюзи із прохідним вікном перетином 1,6 x 1,6 м для перекочування візка під вакуумом. Піч живеться від мережі напругою 380 В. Як нагрівачі використовують вуглецеві стрижні діаметром 40 мм.


1 - камера охолодження ферохрому; 2 - камери ізотермічної обробки;
3 - вакуумні шлюзи; 4 - компенсатори; 5 - камера попереднього нагрівання;
6 - механізм підйому кришки; 7 - кришка; 8 - візок; 9 - вакуумні затвори;
10 - рама; 11 - форвакуумні насоси; 12 - бустерні насоси

Рисунок 96 — Вакуумна електропіч опору для отримання вакуумтермічного ферохрому

Система вакуумування камери ізотермічної обробки укомплектована чотирма газобаластними форвакуумними насосами типу ВН-6Г и трьома парамасляними бустерними насосами типу БН-4500, а камери попереднього нагрівання й охолодження - форвакуумними насосами (див. рис. 97).


1 - насоси; 2 - вакуумні шлаки; 3 - візок; 4 - механізм переміщення візка

Рисунок 97 — Поперечний переріз вакуумної печі СВЛ -16.128.16/14,5 x 64

Ферохром, що пройшов вакуум-термічну обробку, містить невелику кількість С, N, Н и оксидних включень.

top

2.31 Двокамерна установка для позапічної виплавки сплавів

Двокамерна установка (див. рис. 98) призначена для одержання алюмотермічного хрому під розрядженням і в нейтральній атмосфері.

При одержанні алюмотермічного хрому особою чистоти позапічну плавку й розливання хрому ведуть у герметичних камерах зі створенням у них зниженого тиску. З шихту, що складається з оксиду хрому підвищеної чистоти по елементах домішках: хромату кальцію, хромового ангідриду й алюмінієвого порошку (марки А99, ГОСТ 11069-79), отримують окатиші.


1 - плавильна камера; 2 - плавильне горно, що нахиляється; 3 - бункера для окатишів;
4 - пристрій для запалювання шихти; 5 - ринва для випуску продуктів плавки;
6 - розливочна камера; 7 - поворотний стіл; 8 - виливниці
Рисунок 98 — Двокамерна установка для позапічної виплавки сплавів під розрідженням і в нейтральній атмосфері

Потім окатиші прожарюють при 400 - 500° С для видалення вологи й окислювання домішок вуглецю. Проплавлення шихти ведуть у реакційному горні. Хром і шлаки випускають із горна в виливниці, установлені в розливочній камері. Одержуваний хром містить від 0,001 до 0,01 % азоту й вуглецю кожного й водню 1 ÷ 2 см3/100 г. З використанням наведених вище компонентів зміст елементів домішок істотно знижується: заліза від 0,3 до 0,08 %, кремнію від 0,16 до 0,03 %, при цьому зменшується зміст домішок кольорових металів.

top

2.32 Самохідна електропіч опору для одержання карбіду кремнію

Карбід кремнію (карборунд) широко застосовується в якості штучного абразивного матеріалу з високою мікротвердістю. Абразивний інструмент, виготовлений з карбіду кремнію (SiС), використають у металообробній і металургійній промисловості для зачищення металопродукції. Висока термічна й хімічна стійкість дозволяє використати його для виготовлення вогнетривів. У сполученні з алюмосилікатними волокнами SiС, SiО2 входять до складу композиційних матеріалів.

В електрометалургії кремнію й кременистих феросплавів карборунд становить інтерес як проміжний продукт у складному фізико-хімічному процесі виплавки кремнію технічної чистоти, силікокальцію, феросиліцію, силікоалюмінія й інші.

У природі карбід кремнію зустрічається у вигляді муассаніта (Si).

Розрізняють чорний і зелений карбокорунд. Обидва види промислового продукту одержують в електричних печах, у яких робочим опором є шар коксу (так званий керн), а також безпосередньо шихта, що складається з вуглецевого відновлювача й кварцового піску. Для одержання зеленого карбіду кремнію в шихту додають хлорид натрію, що знижує шкідливий вплив деяких шихтових домішок.

Кварцові піски піддаються ретельному промиванню, щоб виключити шкідливий вплив глинозему у кварцовому піску.

Одинична потужність печі опору становить 4,0 – 4,5 МВ•А. Піч являє собою самохідну платформу, на кінцях якої розміщені струмопідводячі вугільні електроди (рисунок 99).


1 - візок; 2 - механізм пересування печі; 3 - вузол струмопідвіда;
4 - торцеві стінки; 5 - знімні щити; 6 - упорні стійки; 7 - шихта;
8 - керн; 9 – колісні пари

Рисунок 99 — Самохідна електропіч опору для одержання карбіду кремнію

На дно платформи насипають повернення, кварцовий пісок, а потім викладають із кускового нафтового коксу керн, що і є в початковий період процесу робочим опором. Зверху на керн насипають реакційну шихту.

Кварцовий пісок повинен застосовуватися чистим по домішках (99,6 % SiО2; 0,3 % FeО; 0,07% Аl2О3; 0,04 % СаО; 0,03 % MgО; 0,02 % TiО2). У якості відновлювача можуть використатися тільки малозольні вуглецеві матеріали: антрацит (3% золи, 93% Ст); нафтовий кокс (0,8% золи, 94% Ст , 5% летучих речовин, 3% вологи). У піч завантажують 50 - 65 т шихти й 3200 - 4500 кг керна, потім ії підключають до пічного трансформатора. Процес одержання карбокорунду контролюють в основному по витраті електроенергії.

Прохолоджують піч протягом 24 - 32 год, потім її вміст розбирають.

top

2.33 Плазмова піч для виробництва ферохрому

Розглянута плазмова піч (див. рис. 100) має потужність 40 МВ•А та спеціалізована для виробництва високовуглецевого ферохрому й марганцевих феросплавів.


Рисунок 100 — Схема плазмової печі для виплавки високовуглецевого ферохрому

top

2.34 Шахтнощілинні печі для випалу вапняку

Поздовжній і поперечний розрізи шахтнощілинної печі по великій і малій осях щілини, представлені на рисунку 101.


1 - конусний завантажувальний пристрій; 2 - покажчик рівня;
3 - оглядове вікно; 4 - пальника

Рисунок 101 – Шахтнощілинна піч

Висота печі до рівня завантажувальних пристроїв 22,5 м. По висоті шахти печі виділяють три зони: підігріву 6,18 м, випалу 6,5 м і охолодження 4,32 м. Довжина щілини шахти дорівнює 8 м. Ширина щілини печі неоднакова й для відповідних зон становить: зона випалу 1,7 м, підігріву 1,35 м і охолодження 2,4 м. Сталевий кожух печі має прямокутну форму з переходом на торцях (боках) в овальну. Кожух закріплений у каркасі, що опирається на залізобетонний фундамент. Шахта печі футерується хромітопериклазовою цеглою.

Вапняк у шахту печі завантажується через завантажувальний пристрій, що складається із прийомної чаші й запірної кришки. Печі обладнані скіпопідйомниками для подачі вапняку. Скіп має місткість 0,5 м3 і швидкість підйому 3,9 м/хв.

Завантаження шахти печі вапняком здійснюється в автоматичному режимі. Рівень завантаження прийомної частини печі підтримується постійним на 2/3 її обсягу. Охолоджена в нижній частині печі вапно вивантажується з печі в підпічні бункера, а потім з бункерів живильниками подається на транспортерну стрічку в прийомний бункер з наступною подачею скіповим підйомником (місткістю 0,5÷0,6 м3) у приймальні бункера дробарок. Щокові дробарки забезпечують одержання вапна фракції від 5 до 70 мм.

Печі працюють на природному газі й обладнані фурменими пальниками капсульного типу ГФІ. З метою утилізації феросплавного газу (від печей феросилікомарганцю й феросиліцію) і економії природного газу, опалення шахтнощілинні печей для випалу вапняку може вироблятися сумішшю природного газу й ферогазу (80 ÷ 85 % СО і 3 ÷ 5 % Н2).

Гази, що відходять із шахти печі, мають наступний хімічний склад (в об’ємних %):

27 ÷ 28 % СО2, 0,6 ÷1,2 % О2 і 3 ÷ 6 % СО.

top

2.35 Конвертер для обезвуглецювання ферохрому

Конвертер для обезвуглецювання ферохрому (див. рис. 102) обладнаний механізмом для верхньої подачі кисню через фурму, що водоохолоджується. Конструкція механізму переміщення кисневої фурми подібна до механізму розглянутому в розділі 3.


Рисунок 102 — Конвертер для обезвуглецювання ферохрому

У конвертер через горловину заливають 7 - 11 т переробного вуглецевого ферохрому, одержуваного в цьому ж цеху у феросплавної печі.

Передільний рідкий сплав для продувки в конвертері (марки ФХП) містить: > 60 % Cr; < l,0 % Si; < 0,05 % P; < 0,06 % S, (зміст вуглецю не обмежується).

На 1 т залитого металу витрачається 80 - 100 м3 кисню. Після закінчення плавки в метал задають 600 - 800 кг скрапу середньовуглецевого ферохрому, а перед зливом металу 15 - 20 кг гранульованого феросилікохрому марки ФСХ48 для часткового довідновлення й розжиження шлаків. Випуск металу й шлаків здійснюється в металоприйманик з наступним розливанням в виливницю.

top

2.36 Установка для алюмотермічного виробництва феротитану

Феротитан отримують, застосовуючи алюмотермічний процес, при якому виділяється тепло. У певних умовах цього тепла буває досить для утворення рідких металу й шлаків, тому користуються позапічним способом застосування алюмінотермії.

Стандартний феротитан містить, %: 23 ÷ 30 Ti; < 0,2 С, < 4,0 Сu, 6.0 ÷ 8.0 Аl, 4,0 ÷ 6,0 Si.

Шихту становлять із ільменітового концентрату, залізної руди, алюмінію й перевелися. Ільменітовий концентрат, що містить 40÷42 % TiО2 і 50÷55 % (Fe+Fe2O3), виділяють із титаномагнетитової руди методом магнітної сепарації. Для видалення сірки концентрат піддають окисному випалу.

У якості відновлювача використають алюміній у вигляді порошку із зернами менш 2 мм. Найчастіше застосовують вторинний алюміній, більше дешевий, але утримуючої домішки кольорових металів, які в основному переходять у сплав. Злитки вторинного алюмінію розплавляють, розпилюють стислим азотом або водяною парою й отриманим порошком просівають через сито з осередками розміром в 2 мм.

У феротитановому виробництві застосовують малофосфористу, пилувату залізну руду з високим змістом окислів заліза й малим змістом кремнезему. Вапно потрібно свіже опалене, що містить не менш 90 % СаО. Після помелу її просівають через сито з осередками розміром в 3 мм.

Плавильний агрегат являє собою обладнану вентиляційною установкою плавильну камеру 3 з патрубком для відсмоктування газів 9, у яку вкочують візок 4 з піддоном 5; на піддон установлюють чавунну рознімну шахту 8 (див. рис. 103).


Рисунок 103 — Установка для алюмотермічного виробництва феротитану

На дно шахти засипають і втрамбовують шар магнезитового порошку 6.

Усередину шахти вставляють циліндр із дахового заліза 7 висотою близько 0,5 м. Зазор між циліндром і чавунною шахтою засипають магнезитовим порошком. Шихту з бункера 1 подають шнеком 2 і через напрямний лоток засипають у шахту.