Введение к работе
Актуальность работы
Хром является одним из самых важных легирующих элементов, применяемых в черной металлургии. Его добавки как к обычным, так и легированным сталям улучшают их физические характеристики, износостойкость, коррозионные, жаростойкие свойства и т.д. В общем мировом производстве ферросплавов на долю сплавов хрома приходится около 27 %, сплавов марганца 39 %, сплавов кремния 25 %, остальные ферросплавы - 9 %.
С середины 90х годов прошлого века в мире наблюдаются высокие темпы производства хромовых ферросплавов, особенно углеродистого феррохрома. ОАО «Серовский завод ферросплавов» (ОАО «СЗФ») выпускает около 40 % хромовых ферросплавов РФ. При выплавке феррохрома самой актуальной проблемой для завода является обеспечение производства хроморуд-ным сырьем.
ОАО «СЗФ», ориентированное на казахстанские хромовые руды (Кем-пирсайский массив), с начала 90х годов прошлого века оказалось зависимым от поставщиков сырья. В технологический процесс были вовлечены, кроме казахстанских, турецкие и индийские хромовые руды.
Количество балансовых хромовых руд России составляет 51,4 млн.т, в том числе разведанные 17,5 млн.т. Руды в основном бедные (от 21 до 39 % СггОз) при отношении СггОз/РеО равном 1,5-2,0. Для снижения сырьевой зависимости производителей хромовых ферросплавов РФ от зарубежного хро-морудного сырья возникла необходимость разработки эффективных методов использования отечественных бедных хромовых руд.
Вовлечение в производство бедных хромитов актуально для производителей хромовых ферросплавов всего мира, поскольку из общемировых запасов хроморудного сырья на долю богатых приходится только 33 %.
Вместе с решением проблемы использования отечественного некондиционного рудного сырья в ОАО «СЗФ» необходимо было изучить и определить новые эффективные виды углеродистых восстановителей и улучшить качество электродной массы для обеспечения нормальной эксплуатации самообжигающихся печных электродов. Эти задачи непосредственно связаны с
освоением нового хроморудного сырья, поскольку влияют на снижение фосфора в феррохроме, а также посадку и обломы электродов, мешающие освоению рациональной технологии плавки.
Таким образом, диссертационная работа, направленная на разработку и совершенствование технологии получения углеродистого феррохрома с использованием российского бедного хроморудного сырья, включающая изыскание и применение новых эффективных видов восстановителей и улучшение работы печных электродов, является актуальной.
Цель работы
Разработка технологии получения высокоуглеродистого феррохрома с использованием бедного российского хроморудного сырья путем изучения физико-химических и металлургических характеристик руд, углеродистых восстановителей, электродной массы и феррохрома, а также промышленных исследований карботермического процесса плавки.
Задачи исследований:
-
Провести аналитический обзор литературных источников по технологии выплавки углеродистого феррохрома в мире и России, а также сырьевой базе отечественного и зарубежного хроморудного сырья.
-
Разработать методы улучшения качественных характеристик электродной массы, влияющих на механические свойства и электропроводность электродов, снижение количества их обломов.
-
Определить служебные характеристики, в том числе, электросопротивление, разных видов углеродистых восстановителей, найти наиболее благоприятное для технологии плавки их сочетание в зависимости от состава шихтовых материалов.
-
Изучить физико-химические свойства хроморудного сырья различных составов, которые влияют на работу печных агрегатов, и углеродистого феррохрома с пониженным (50-55 %) содержанием хрома (так называемого «чардж-хрома»).
-
Разработать промышленную технологию выплавки феррохрома с содержанием >60 % хрома при использовании смеси бедной отечест-
венной и богатой казахстанской хромовых руд, а также нового сплава «чардж-хром» из 100 % бедной хромовой руды. Научная новизна
-
Получены новые данные о физико-химических характеристиках процесса получения высокоуглеродистого феррохрома с применением бедного отечественного Сарановского концентрата - температурном интервале и температурах начала и конца размягчения, кинетике восстановления компонентов рудного сырья.
-
Определено удельное электросопротивление (УЭС) разных видов углеродистых восстановителей.
-
Определены температуры плавления и плотность феррохрома с различным содержанием кремния и хрома.
-
Экспериментально определено влияние виброобработки размягченной электродной массы на механические и физические характеристики самообжигающегося электрода.
Практическая ценность
-
Разработана технология получения стандартного феррохрома на смеси казахстанской руды Донского ГОКа (ДГОК) и концентрата сара-новской бедной руды (КС) с обоснованием оптимального соотношения ДГОК/КС в шихте.
-
Разработана и внедрена технология получения сплава «чардж хром» с пониженным содержанием хрома и повышенным кремния при использовании 100 % КС.
-
Внедрены технологические режимы работы рудовосстановительной электропечи с применением низкофосфористых углеродистых восстановителей с повышенным электросопротивлением -Карагандинского угля, полукокса и спецкокса из Шубаркольского угля.
-
Предложена, опробована и внедрена новая конструкция ребер кожуха электродов.
-
Получены данные об экономической и экологической эффективности
применения бедного отечественного хроморудного материала.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на II Международной ферросплавной конференции (г. Екатеринбург, 2007 г.), XIII и XIV Международных конференциях «Современные проблемы электрометаллургии стали» (г. Челябинск, 2007 и 2011 гг.); конференции «Теория и практика ферросплавного производства» (г. Серов, 2008 г.); III Международной ферросплавной конференции (г. Москва, 2008 г.); V и VI Международных научно-практических конференциях «Научно-технический прогресс в металлургии» (г. Темиртау, Казахстан, 2009 и 2011 гг.); Всероссийской конференции с элементами школы для молодых ученых «Исследования в области переработки и утилизации техногенных образований и отходов» (г. Екатеринбург, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс: техника, технология и образование» (г. Актобе, Казахстан, 2010 г.); научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития металлургии и машиностроения» (г. Екатеринбург, 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Гетерогенные процессы в обогащения и металлургии» (г. Караганда, Казахстан, 2011 г.).
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 14 научных работ, из них: 3 статьи в рецензируемых журналах по перечню ВАК РФ, 11 статей в других журналах и сборниках научных трудов, получено 2 патента на изобретения.
Структура и объем диссертации
