§ 4. Электронно-лучевой и плазменно-дуговой переплавы

Этими способами переплава пока пользуются в ограниченных масштабах и применяют их для производства в небольших количествах особо чистых сплавов. Не используется пока еще широко и метод получения сплавов плавкой во взвешен­ном состоянии.

§ 5. Перспективы развития переплавных процессов

Переплавные процессы требуют предварительной выплавки ме­талла в другом сталеплавильном агрегате, разливки и по­следующей подготовки слитка или заготовки для переплава (обрезка, удаление поверхностных дефектов, зачистка или травление и т.п.). Все это заметно уменьшает сквозной выход годного металла и требует существенных дополнитель­ных затрат. Эти затраты оправданы лишь в особых случаях.

В настоящее время новые методы внепечной обработки жидкой стали обеспечивают весьма глубокое рафинирование металла, а установки непрерывной разливки — благоприятные условия кристаллизации. Поэтому более дорогие методы пе­реплава используются лишь тогда, когда к качеству металла предъявляются особые требования.

668

Ч астый. ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОСПЛАВОВ

Г л а в а 1. СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ

Ферросплавы — это сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом и другими элементами, применяемые в производстве стали для улучшения ее свойств и легирова­ния. Вводить в сталь нужный элемент не в виде чистого ме­талла, а в виде его сплава с железом удобнее вследствие более низкой температуры его плавления и выгоднее, так как стоимость ведущего элемента в сплаве с железом ниже по сравнению со стоимостью технически чистого металла.

Исходным сырьем для получения ферросплавов служат руды или концентраты. Для производства основных сплавов — фер­росилиция, ферромарганца; силикомарганца и феррохрома — пользуются рудами, так как в них высоко содержание окис­лов элемента, подлежащего восстановлению. При производст­ве ферровольфрама, ферромолибдена, феррованадия, ферро-титана и других сплавов руду вследствие малой концентра­ции в ней полезного элемента обогащают, получая концент­рат с достаточно высоким содержанием окислов основного элемента.

Ферросплавы получают восстановлением окислов соответ­ствующих металлов. Для получения любого сплава необходимо выбрать подходящий восстановитель и создать условия, обеспечивающие высокое извлечение ценного (ведущего) эле­мента из перерабатываемого сырья.

Восстановителем может служить элемент, обладающий бо­лее высоким химическим средством к кислороду, чем эле­мент, который необходимо восстановить из оксида. Иначе говоря, восстановителем может быть элемент, образующий более химически прочный оксид, чем восстанавливаемый эле­мент. Восстановительные процессы облегчаются, если они проходят в присутствии железа или его оксидов. Растворяя восстановленный элемент или образуя с ним химическое со­единение, железо уменьшает его активность, выводит его из зоны реакции, препятствует обратной реакции — окислению. В ряде случаев температура плавления сплава с железом ни­же температуры плавления восстанавливаемого элемента, следовательно, реакция может протекать при более низкой температуре. 670

В зависимости от вида применяемого восстановителя раз­личают три основных способа получения ферросплавов: угле-восстановительный, силикотермический и алюминотермичес-кий. Наиболее дешевым является углерод, поэтому его ис­пользуют при производстве углеродистых ферромарганца и феррохрома, а также всех сплавов с кремнием (кремний пре­пятствует переходу углерода в сплав). Реакции восстанов­ления металлов из их оксидов углеродом эндотермичные, по­этому углевосстановительный процесс требует подвода теп­ла — обычно это тепло, выделяемое электрическими дугами ферросплавной печи. Выплавку ферросплавов углевосстанови­тельный процессом осуществляют в так называемых восстано­вительных (рудовосстановительных) ферросплавных печах с трансформаторами мощностью 10—115 MB • А, работающих непрерывным процессом, т.е. с непрерывной загрузкой шихты в печь и периодическим выпуском продуктов плавки.

Силикотермическим и алюминотермическим способами полу­чают ферросплавы с пониженным или очень низким содержа­нием углерода: среднеуглеродистые и малоуглеродистые фер­ромарганец и феррохром, безуглеродистый феррохром, метал­лические хром и марганец, ферросплавы и лигатуры с тита­ном, ванадием, вольфрамом, молибденом, цирконием, бором и другими металлами. Эти сплавы выплавляют в рафинировочных ферросплавных печах, оборудованных трансформаторами мощ­ностью 2,5—7 MB • А и работающих периодическим процессом с выпуском из печи металла и шлака по окончании плавки. Когда выделяющегося при экзотермических реакциях тепла достаточно для получения металла и шлака в жидком виде, плавку проводят в футерованных шахтах (горнах).

Г л а в а 2. ФЕРРОСПЛАВНАЯ ПЕЧЬ