Выплавка среднеуглеродистого феррохрома

Выплавка среднеуглеродистого феррохрома в ферро­сплавных печах осуществляется в основном по трем технологическим схемам. При бесфлюсовом методе, ос­нованном на рафинировании кусковой хромовой рудой бедного силикохрома (27—34% Si и 40—46% Cr) и обес­печивающем создание в печи рафинирующего рудного слоя, плавку осуществляют в печах с магнезитовой фу­теровкой мощностью 5,0—10 МВ·А при рабочем напряжении 260—300 В. Процесс идет по реакции

1 /2 (FeCr₂O₄) + Si_Cr/Si = [Cr] + 1/2 [Fe] + (SiO₂)

Одновременно происходит восстановление оксидов железа. По мере накопления в шлаке кремнезема затрудняется дальнейшее восстановление оксида хрома и в конечных шлаках содержится 27—35% Cr₂O₃.

Навеску силикохрома изменяют в зависимости от со­держания Cr₂O₃ в руде: она составляет ~ 12 кг на 100 кг руды с 50% Cr₂O₃. В печь задают всю навеску хромовой руды и 90% силикохрома, остальной силикохром приса­живают в виде добавки после расплавления всей завал­ки, ориентируясь на характер отбираемых из ванны проб сплава.

Расход электроэнергии составляет 1000 кВт·ч на 1 т руды. Сплав и шлак выпускают одновременно в ковш, футерованный шамотным кирпичом и обмазанный пес­чано-глинистым раствором. Разливку сплава производят через нижнее очко ковша в чугунные изложницы, заправ­ленные кварцевым песком.

Процесс характеризуется высокой производительно­стью и низким общим расходом электроэнергии, составляющим 6400 кВт·ч/т. Получающийся при этом способе богатый шлак (27—35% Cr₂O₃) используют при выплав­ке передельного и углеродистого феррохрома. Кратность шлака составляет 2,2—2,3. Поэтому процесс характери­зуется низким использованием хрома, составляющим 55—62%.

Экономика процесса в значительной степени опреде­ляется качеством используемой хромовой руды. При ус­ловии полного использования получающегося богатого шлака этот способ может быть очень экономичным, даю­щим низкофосфористый сплав и бесфосфористый шлак— ценное сырье для производства углеродистого феррохро­ма. Использование хрома в этом случае может быть уве­личено до 90%.

Второй метод выплавки среднеуглеродистого ферро­хрома— флюсовый; он аналогичен производству малоуглеродистого феррохрома, который будет рассмотрен ниже, отличие состоит лишь в добавке в шихту передель­ного феррохрома. Расход на 1 т базового сплава (60% Cr) материалов и электроэнергии при выплавке среднеуглеродистого феррохрома приведен ниже:

Получают среднеуглеродистый феррохром методом обезуглерожи­вания углеродистого феррохрома в конверторе с кисло­родным дутьем. Заливку жидкого углеродистого ферро­хрома ведут при расходе около 100 м³/ч кислорода и на­клоне конвертора около 35°, чтобы сплав не мог залить фурму. После заливки задают 0,5—0,8% алюминия (от массы плавки), что обеспечивает резкое повышение тем­пературы до значений, обеспечивающих окисление углерода.

В первый период после заливки сплава кислородное дутье подают в сплав. При этом идут экзотермические реакции окисления кремния, железа, хрома и его кар­бидов. Это обеспечивает разогрев сплава до 1725— 1825° С и повышение концентрации оксида хрома в шла­ке. Расход кислорода в начале этого периода составляет 150—200 м³/ч и воды ~2 л/мин и по мере разогрева расход кислорода увеличивают до максимального — 800 м³/ч. Окисление углерода в этот период незначитель­но и происходит преимущественно в результате взаимо­действия с оксидом хрома.

Во второй период наклоняют конвертор на угол до 20° и дают дутье сверху. При этом интенсивно окисля­ется углерод и его содержание снижается с 5—8 до 1,0— 1,7%; расход кислорода 250—400 м3/ч, расход воды 1 л/мин. В конце плавки в конвертор задают 200—600 кг отходов среднеуглеродистого феррохрома и температура расплава повышается еще на 30—40° С. Затем прекра­щают подачу кислорода и сплав выдерживают в конвер­торе 7-10 мин для лучшего отделения шлака, после чего его сливают в изложницу. Масса сплава, полученного в 10-т конверторе, составляет 7—9 т.

В последнее время успешно осваивается производство среднеуглеродистого феррохрома в конверторе с верхним дутьем. Масса плавки в конверторе объемом 8 м³ соста­вляет 8—12 т.

Фурма водоохлаждаемая, рабочее давление кислоро­да 7—10 атм, интенсивность дутья 20—25 м³/мин и рас­ход кислорода составляет 70—90 м³/т залитого металла. Конечные шлаки содержат 70—80% Cr₂O₃ и используют­ся для выплавки углеродистого феррохрома.