Машина состоит из следующих основных узлов: кантовального устройства 1 с ковшом 2 и желобом 8; цепи конвейера 3 с опорными роликами 4; приводной станции 5; течки 6; натяжной станции 7; опрыскивателя, с помощью которого покрывают внутреннюю поверхность изложниц известковым раствором; устройства для охлаждения слитков и отсоса газов. Кантовальное устройство машины расположено в разливочном пролете, а головка машины с приводной станцией – на складе готовой продукции, где остывшие слитки по течке сбрасываются в короба. Скорость остывания слитков зависит от марки сплава, поэтому конвейеры разливочных машин имеют три-четыре скорости

Максимальная производительность такой машины обеспечивается при толщине слитка 70-80 мм и составляет для ФС 45 ~ 80 т/сут. Температура сплава перед разливкой должна составлять ~ 1400ºС. Потери при разливке на машине достигают 3%, к тому же товарный вид получаемых слитков значительно ухудшается из-за опрыскивания мульд известковым молоком. В ферросплавных цехах по производству ферросилиция (ФС 45) установлены конвейерные машины длиной 40 и 70 м с одной или двумя лентами. Техническая характеристика этих машин представлена в табл.1.4.

Таблица 1.4 – Техническая характеристика разливочных машин конвейерного типа.

Примечание.  Числитель – данные для двухленточной машины, знаменатель – для одноленточной. В дипломе используются двухленточные машины длиной 40 м.

Для приема готового сплава при выпуске из печи на ферросплавных заводах используют ковши различной вместимости. Вместимость самого большого ковша достигает 20м3. Ферросилиций (ФС 45) выпускают в ковш, футерованный шамотным кирпичом или графитовой плиткой.

Кирпичная кладка различных ковшей в ферросплавных цехах имеет ряд недостатков. К ним относятся: интенсивное размывание швов кладки, необходимость в труде высококвалифицированных каменщиков, трудоемкость чистки от настылей, высокая стоимость.

С целью механизации работ пор замене футеровки, ее удешевления и повышения стойкости используют наливную футеровку из самотвердеющих смесей. В состав жидких самотвердеющих смесей входят наполнитель (смесь кварцевого песка и кварцитовых отсевов), связка (жидкое стекло) и отвердитель (кремнефтористый натрий или шлак производства рафинированного феррохрома). Наливная футеровка выполняется при помощи шаблона, вставленного в кожух. Период затвердевания массы составляет 40-60 мин. Наливная футеровка при разливке 45%-ного ферросилиция выдерживает 95 плавок.

Чаще всего для приемки сплава и шлака используют ковш и чаши, отлитые из стали 35 Л. Ковши и чаши подаются к печам самоходными тележками по рельсовому пути. Для стационарных печей рельсовый путь выполняется прямым, для вращающихся печей – круглым. Тележки, подаваемые под летку для каскадного выпуска сплава и шлака, вмещают от одного до трех ковшей.

           Склад готовой продукции

Склад готовой продукции обычно представляет собой однопролетное здание, располагающееся параллельно плавильному корпусу и соединяющееся с ним галереями разливочных машин. Склад оборудован мостовыми кранами грузоподъемностью 20/5 т и устройствами для приема, дробления, сортировки и упаковки готового сплава. Слитки металла с разливочных машин подают в короба, установленные на самоходных тележках. Каждая разливочная машина оснащена двумя-тремя тележками для обеспечения непрерывного приема металла. Готовая продукция цеха хранится в приемных бункерах. Дробление и сортировка сплава производятся с помощью бутобоя, щековых дробилок, грохотов. Склад обычно оборудуется одними приемными весами, обслуживающими две разливочные машины, и платформенными весами для взвешивания отправляемой в вагонах продукции [3, 7].

2  Специальная часть

2.1     Сортамент ферросилиция

В ферросплавной промышленности (ОАО «Запорожский завод ферросплавов») выплавляют ферросилиций различных марок ФС 20, ФС 25, ФС 45, ФС 65, ФС 70.

Химический состав ферросилиция различных марок приведен в табл.2.1.

Таблица 2.1 – Химический состав ферросилиция различных марок

В данной дипломной работе рассматривается технология производства ферросилиция марки ФС 45.

2.2 Характеристика сырья, стандарты, технические условия на сырье

Для выплавки ФС 45 используют наиболее дешевые и в то же время богатые по кремнезему материалы – кварц и кварцит, главной составляющей которых является кварц – широко распространенный минерал, представляющий собой более или менее чистый кремнезем SiO2.

Кварц – плотный минерал кристаллического строения с плотностью 2,65 г/см3 и твердостью 7. Кварц имеет относительно высокую стоимость, поэтому его применяют при производстве кристаллического кремния.

Кварцитами называют кремнистые песчаники, в которых цементируемое вещество и цемент представлены минералами кремнезема. С увеличением содержания SiO2 в кварците увеличивается извлечение кремния и производительность печи и снижается удельный расход электроэнергии.

Для выплавки ферросилиция пригодны не все кварциты, т.к. различные их типы, даже одинакового химического состава, отличаются друг от друга поведением в плавке – в стадии как нагревания, так и восстановления при высоких температурах. Поэтому для выплавки ферросилиция марки ФС 45 используют кварцит марки КФ. Запорожский ферросплавный завод использует кварцит крупностью 25-70 мм. Обычно предварительно его подвергают мойке, дробят и сортируют. Дробление кварцита осуществляется на щековых и конусных дробилках, грохочение – на вибрационных грохотах и во вращающихся барабанах, в которых одновременно осуществляется и мойка.

Ниже приведен химический состав кварцита по отраслевому стандарту (ОСТ 14-49-80), действующему с 01.01.81, а в табл. 2.2 – химический состав кварцита Овручского месторождения.

Марка кварцита................................................................. КФ

Массовое содержание, %:

SiO2              (не менее)........................................................... 97,0

Al2O3           (не более)............................................................ 1,8

P2O5             (не более)........................................................... 0,02

Засоренность (глина, песок и т.п.) ................................... 1,0

Таблица 2.2 – Химический состав кварцита Овручского месторождения.

При выплавке ферросилиция ФС 45 основным восстановителем является коксик-орешек. Коксик (полукокс) подвергают грохочению для отсева мелочи и крупной фракции, которую направляют для дробления на валковые дробилки. После дробления коксик вновь подвергают рассеву на вибрационных грохотах. Размеры кусков коксика следует подбирать в зависимости от его физико-химических свойств, мощности и рабочего напряжения печи.

По ГОСТу коксовый орешек должен поставляться с содержанием влаги в среднем около 11%, золы - не более 11%, в кусках размером 10-25 мм, причем содержание мелочи (куски размером менее 10 мм) допускается до 10%.

Если в коксике много мелочи, то затрудняется выход газов, нарушается ход печи. Наличие крупных кусков нежелательно, т.к. увеличивается электропроводность шихты, электроды поднимаются вверх, снижается производительность печи. Запорожский завод для 45%-ного применяет коксик с рабочей фракцией 5-25 мм.

Также при производстве ферросилиция применяют и другие восстановители. Восстановитель должен обладать высокими электрическим сопротивлением и реакционной способностью по отношению к оксиду кремния, иметь низкую (1-3 %) и постоянную влажность.

Целесообразно использование кокса, полученного из бурых, длиннопламенных, газовых и слабоспекающихся углей.

Широкое применение при выплавке ФС 45 нашел ангарский полукокс, обладающий высоким электрическим сопротивлением и благоприятным составом золы, содержащей примерно 76% SiO2. Его использование позволило значительно улучшить технико-экономические показатели производства.

Состав различных видов восстановителей приведен в табл. 2.3.

Таблица 2.3 – Химический состав кварцита Овручского месторождения.

Запорожский ферросплавный завод применяет в качестве составляющих шихты отходы графитации, образующиеся на электродном заводе, и карборундовые "сростки" с абразивного завода. Состав этих материалов приведен в табл. 2.4.

Таблица 2.4 – Состав отходов, содержащих карбид кремния.

Применение карборундосодержащих отходов экономически выгодно, т.к. они дешевы и содержат восстановленный в другом агрегате кремний.

Основным железосодержащим компонентом шихты при выплавке ферросилиция является стружка высокоуглеродистых сталей.

Необходимость включения в состав шихты металлического железа (стружки), а не оксидов (руды, агломерата, окатышей), объясняется тем, что кислородные соединения при сравнительно низких температурах могут легко взаимодействовать с SiO2 с образованием силикатных расплавов.

Нельзя допускать использования чугунной стружки и стружки легированных сталей, а также загрязнения стружкой цветных металлов, т.к. фосфор из чугунной стружки, легирующие и цветные металлы переходят в сплав. Желательно использование стружки и отходов кремнистых сталей.

Стружку необходимо дробить на стружкоизмельчителе до 50 мм или отсевать от витой стружки.

Нецелесообразным является и применение железной руды, т.к. она вносит большое количество шлакообразующих требует дополнительных значительных затрат электроэнергии и восстановителя на восстановление оксидов железа и нагрев шлака. Замена стружки железной рудой при выплавке ФС 45 привела к увеличению расхода электроэнергии до 27828 МДж/т (7730 кВт ·ч/т), т.е. примерно на 10800 МДж/т (3000 кВт ·ч/т). Применение железной руды ухудшает качество сплава вследствие восстановления примесей из нее, а пылеватые руды, кроме того, резко снижают газопроницаемость колошника. В связи с этим при дефиците железной стружки более перспективно использование в качестве железосодержащих материалов отходов из огневой зачистки стали, металлизированных окатышей или железистых кварцитов.

Ниже приведен состав шихты при выплавке ферросилиция ФС 45, кг:

Кварцит ............................................................................ 300

Кокс сухой ....................................................................... 138

Стружка стальная ............................................................. 168

[2-5].

2.3  Физико-химические основы получения ферросилиция ФС 45

Ферросилиций получают восстановлением кремнезема, содержащегося в кварците, твердыми углеродистыми восстановителями в присутствии стальной стружки.

Восстановление кремнезема твердым углеродом в условиях электрической печи протекает по следующей суммарной реакции:

SiO2(ж) + 2 С(Т) = Si(ж) + 2 СO(г) ,

для которой Δ G º = 666664 – 364,96 Дж/моль (159230 – 87,17·Т кал/моль) и теоретическая температура ее начала равна 1554 ºС.

Константа равновесия суммарной реакции может быть написана в следующем виде:

где - парциальное давление СO, ат;

                   aSi, ac2, aSiO2 – соответствующие индексы активности.

При чистых исходных материалах кремнезем и углерод находятся в свободном состоянии, тогда aSiO2 и ac равны 1 и Кр=PCO2 · aSi , т.е. протекание реакции восстановления кремния определяется парциальным давлением оксида углерода.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5