Жоспар
Кірісе……………………………………………………………………………………3
1 Əдеби шолу
1.1 Ферросилиций өндіру технологиясы………………………………………..5
1.2 Көміртекті ферромарганец өндіру технологиясы……………………10
1.3 Көміртекті феррохром алу технологиясы……………………………….13
1.4 Аз көміртекті ферромарганец және феррохром және жоғары көміртекті ферромарганец өндіру технологиясы………………………..17
1.5 Кіші ферроқұймалар алу технологиясы…………………………………22
1.6 Ферроқұймалар алуда қолданылатын пештер………………………….28
Қорытынды……………………………………………………………………………34
Кіріспе
Ферроқұймалар – болат өндірісінде оның қасиеттерін арттыру үшін және легирлеу мақсатында қолданылатын, темірдің кремниймен, марганецпен, хроммен, вольфраммен және тағы да басқа элементтермен құймасы болып табылады. Болат өндірісінде құрамына қажетті элементті таза металл күйінде емес оның темірмен құймасы күйінде қосады. Өйткені құйма күйінде қосу оның балку процесінің төмен температурада өтуіне септігін тигізеді және құймаға темірмен енгізілетін элементтердің өзіндік құны техникалық таза металл құнымен салыстырғанда төменірек болып келеді. Сонымен қатар ферроқұймаларға кейбір құрамында темір тек қоспа түрінде кездесетін құймаларды, кейбір құрамында қоспаның аздаған мөлшері бар металлдар мен бейметалдарды жатқызады.
Ферроқұймалар алуда басты шикізат болып кендер және концентраттар табылады. Ферроқұйманы электропештерде және балқытқыш шахталарды алады. Өндіріс көлеміне байланысты ферроқұймалар «үлкен» және «кіші» болып бөлінеді. Үлкен ферроқұймаларға кремнийлі ферроқұйма, марганецті ферроқұйма және хромды ферроқұйма жатады. Кіші ферроқұймаларға ферровольфрам, ферромолибден, феррованадий, сілтілік жер металдардың құймалары, феррониобий, ферротитан және титанқұрамдас құймалар, ферробор, темірдің алюминиймен құймалары, сирек жер металдар құймалары, ферросиликоцирконий, ферроалюминоцирконий, ферроникель және феррокобальт құймаларын жатқызамыз. Үлкен немесе негізгі ферроқұймаларды өндіруде құрамында тотықсыздануға бейім элемент тотықтарының мөлшері жоғары болғандықтан кендерді қолданады. Ал кіші ферроқұймалар өндіруде құрамындағы пайдалы элемент мөлшерінің аздығына байланысты кендерді құрамында негізгі элемент тотықтарының жеткілікті мөлшеріне дейін байытып концентраттар алып қолданады.
Ферроқұймаларды сәйкес металл тотықтарын тотықсыздандыру арқылы алады. Кез-келген құйма алу үшін қолайлы тотықсыздандырғышты таңдау керек және өңделетін шикізаттан бағалы элементтің жоғарғы дәрежеде алынуын қамтамасыз ететіндей жағдай жасау қажет. Тотықсыздандырғыш ретінде оксидтен тотықсыздандырып алуды қажет ететін элемент орнына оттегіге жоғары химиялық жақындығы бар элемент қолданылады. Басқаша айтқанда, тотықсыздандырғыш болып жоғары химиялық оксид түзуге қабілетті элемент табылады. Тотықсыздану процесі егер олар темір немесе оның оксидтері қатысында өтетін болса айтарлықтай жеңілдейді. Құйманың темірмен балқымасының температурасы тотықсызданатын элементтің балқу температурасынан төмен, яғни реакция айтарлықтай төменгі температурада жүре алады.
Қолданылатын тотықсыздандырғыш түріне байланысты ферроқұйма алудың үш әдісін қолданады: көмірлі тотықсыздандыру, силикотермиялық және алюмотермиялық. Аталғандардан ең арзаны көмір болғандықтан оны көміртекті ферромарганец және феррохром алуда, сонымен қатар кремнийдің барлық құймаларын алуда қолданады. Металдарды олардың оксидтерінен көмірмен тотықсыздандыру реакциялары эндотермиялық болып табылады, сондықтан көмірлі тотықсыздандыру процестері энергия енгізуді талап етеді, яғни бұл үшін ферроқұймалы пештен электрлік доғамен бөлінген жылуды қолданады. Ферроқұймалардың балқуын көмір тотықсыздандырғыш процес арқылы тотықсыздандырғыш ферроқұймалы пештерде жүргізеді. Үздіксіз жұмыс жасайтын трансформаторлы ферроқұйма пештерінің қарқындылығы 10-65 МВ А.
Силикотермиялық және алюмотермиялық әдістермен төмендетілген немесе көміртегінің төмен мөлшерімен ферроқұймалар алуға болады: орташа көміртекті және аз көміртекті ферромарганец және феррохром, көміртексіз феррохром, металдық хром және марганец, ферроқұймалар және титанмен, ванадиймен, вольфраммен, молибденмен, циркониймен, бормен және тағы да басқа элементтермен лигатуралар. Бұл құймалар қуаттылығы 2,5-7 МВ А болатын трансформаторлармен жабдықталған және периодты жұмыс жасап, пештен құю аяқталғанда металды немесе шлакты шығарып отыратын рафинирленген ферроқұймалы пештерде балқытылады. Экзотермиялық реакциялардан бөлінген жылу мөлшері метал және шлакты сұйық күйінде алуға жеткілікті болатын болса құюды футеровкаланған шахталарда жүргізеді.
Əдеби шолу
1.1Ферросилиций өндіру технологиясы.
Ферросилиций болатты қышқылдандыру үшін және легирлеу үшін, сонымен қатар кейбір ферроқұймалар өндірісінде тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады. Электрлі пештерде ферросилицийді балқытып құрамындағы кремнийдің 18-50% және 60-95% мөлшеріне байланысты түрлі маркада алып отырады. Егер құйма құрамында кремний мөлшері 50-60% болатын болса және оны фосформен, алюминиймен ластаған кезде балқыма немесе құйма улы ұшқыш қосылыстар бөлетін ұнтаққа дейін себіледі. Сол себепті мұндай құрамды құйманы зауыттар өндірмейді.
Шикізат материалдары. Шихтаның кенді құраушылары болып құрамында >95% SiO2 ,<0,02% P2O5 бар кварциттер және мүмкіндігінше төмен шлактүзуші қоспалар(глинозем) болып табылады. Кварцитті 25-80мм мөлшерлі кесектерге дейін ұсақтайды және глинадан тазалап жуады.
45% және 75%-дық ферросилицийді балқытуда тотықсыздандырғыш ретінде кесектерінің мөлшері 10-25мм болатын металлургиялық коксты қолданады.Тотықсыздандырғышқа қойылатын негізгі талаптар төмен күлділігі, жоғары электртұрақтылығы, құрамындағы ұшқыш заттардың төмен болуы, қыздыру кезіндегі кесектерінің беріктігі болып табылады. Сүректі көмір және піспелі кокс құрамында күл мөлшері аз болғанымен олар қымбат болып келеді. «Жаңғақша» кокстың мөлшері балқу процесінің жүруіне әсер етеді: егер кокста ұсақ-түйек мөлшері көп болатын болса, ол газдың бөлінуін қиындатады. Ірі кесектердің де әсері шихтаның электрөткізгіштігі артып, пештің өнімділігі төмендегенде байқалады.
Құймада кремнийің қажет концентрациясын алу үшін шихтаға ұнтақталған көміртекті болат жаңқаларын енгізеді. Шойынды жаңқаларды құрамында фосфор мөлшері көп болғандықтан қолданбайды.
ФС45 және ФС75 маркалы ферросилицийларды қуаттылығы 10500- 3300 Кв*А болатын, кернеуі 145-175 В болатын пештерде балқытады. Көбіне жабық түрдегі стационарлы және айналмалы пештер қолданылады. Пештің төменгі қабырғаларын көміртекті блоктармен, ал жоғарғы қабырғаларын шамотты кірпіштен қалайды. Бірі жұмысшы,екіншісі резервті балқыманы шығаратын екі леток қалдырылады. Ваннаның екі жаққа 40-500-қа баяу (реверсивті) айналуы балқу процесінің жүруін жеңілдетеді, сонымен қатар шихтаның қопсуына септігін тигізеді.[1]
Балқу процесінің физико-химиялық жағдайы. Кремний қатты көмірмен келесі реакция бойынша тотықсызданады:
SiO2 + 2C = Si + 2CO – 635 096 Дж.
Электропештерде тотықсыздандырғыштың артық мөлшерінде кремний карбиді түзіледі: SiO2 + 3C = SiC + 2CO.
SiO2 кейбір бөлігі әуелі SiO-нің монототығына дейін тотығады. Осы кезде кремний карбиді түзілу процесі келесідей жүреді:
SiO2 + C = SiO + CO
SiO + 2C = SiC + CO/ SiO2 + 3C = SiC + 2CO
Кремний карбидінің шамасы қиын балқуға(tб>27000С) әкеліп соқтыратындықтан,нәтижесінде өнімділік төмендейді. Кремний карбидін бос SiO2 көмегімен темір қатысында келесі реакция бойынша бұзуға болады:
2SiC + SiO2 = 3Si + 2CO; Si + Fe = FeSi
Шихта құрамында қаншалықты темір көп болса соншалықты ферросилицийді аса төмен температурада алуға болады. Шихтадағы көміртектің артық мөлшері пеш ваннасында кремний карбидінің жиналуына және пеш жұмысының нашарлауына әкеліп соқтырады. Сондықтан шихталық материалдардың мөлшерін қатаң қадағалау керек. Ферросилиций құрамында C –дің мөлшері көміртекті тотықсыздандырғышты және көмірмен футеровкаланған пешті қолданғанымызға қарамастан 0,1% кем емес болады. Бұл силицидтердің карбидтерге қарағанда мықтырақ екендігімен түсіндіріледі. Кремний қатысында балқымадағы көміртек ерігіщтігі төмендейді. Балқымада кремний қаншалықты көп болса соншалықты құйма құрамында көміртек мөлшері аз болады. Бұл заңдылық барлық металдарда да таралады. Мұнымен азкөміртекті ферроқұймалар алған кезде қолдануға болады.
Тотықсыздандыру барысында фосфордың 60%-дан да көп мөлшері шихталық материалдан құймаға ауысады. Күкірт түгелдей ұшып кетеді.Бай кварциттерде жұмыс жасаған кезде шлак аз түзіледі: құйма массасынан 2-6%, оның құрамында 40% Al2O3 болады.
Құйма технологиясы.
Балқыту үздіксіз жүргізіледі. Электродтар шихтаға терең(800-1500 мм) енгізілулері керек. Электрод табанынан түбіне дейінгі аралық 300-600 мм болуы қажет. Араластырылған шихталық материалдарды пешке тиеу барысында электрод маңайында шихтаны конус тәрізді орналастыруға және сол бағытта ұстап тұруға тырысады. Реакция аумағында түзілген газдар электродтың беткі қабатына жоғары көтерілуге ұмтылады. Шихталық материалды конус тәрізді орналастырудың басты мақсаты бұл аралыққа газдардың өтуін қиындатып, жылу мен кремнийдің шығымын азайту болып табылады. Шихта конусы қаншалықты кеңірек болған сайын көмір тотығының жануы да соншалықты алысырақ болып, пештің белсенді зонасы артады, яғни шихта жақсы шөгіп өнімділік арта түседі.
Доға аумағында шихтада өте жоғары температуралы қуыс немесе тигель пайды болады.Тигель қабырғалары үздіксіз балқып отырады, кремнезем тотықсызданады, кремний сұйық темірде еріп, сұйық балқыма түпке қарай жылжиды да, жаңа порциялар негізгі реакция аумағына келеді. Пештің қалыпты жүрісі электродтарды баяу, олардың жану жылдамдықтарына қарай түсірумен және электрод айналасында шихтаның бірыңғай шөгуімен түсіндіріледі. Құйманы аптасына 12-15 рет шығарылып отырады. Құйманы әуелі шөмішке жібереді, содан соң шойынды жазық орналастырғыштарға немесе құймалы машиналарда слиткаларға құйып алады. Слиткалардың қалыңдығы 100-120 мм жоғары болмауы қажет.
Технико-экономикалық көрсеткіштері.
Өзіндік құны 75%-дық ферросилицийдің технологиялық электроэнергия шығыны 45%-дан артады. Шихта құрамында электрод өндірісінен келіп түсетін карборундқұрамдас графитация қалдықтарын қолдану энергияның шығымын азайтуға көмектеседі. 1т ферросилиций өндіру үшін қажет материал мен энергия шығыны төменде келтірілген:
ФС45 ФС75
Кварцит, кг………………. 820 1820
Кокс, кг …………………… 250 810
Темір жаңқалар, кг ….. 600 213
Графитация қалдықтары, кг 380 –
Электроэнергия, кВт*сағ 4360 8520 [2]
1.2 Көміртекті ферромарганец өндіру технологиясы.
Ферромарганец қышқылдандыру және легирлеу мақсатында қолданылады. Инструменталдық болаттар құрамында 0,4%-ға дейін Mn болса, конструкциондық болаттардың құрамында 0,6%-ға дейін Mn болады, ал марганецпен легирленген болаттарда оның құрамы 0,8%-дан 13%-ға дейін болады.
Көміртекті ферромарганецтер электрлік пештерде екі түрлі маркада өндіріледі.Төменде осы маркаларының құрамдары келтірілген, 1%
Mn C P Si
ФМн75…………….>75 <7 <0,45 1,0-2,0
ФМн78…………….>78 <7 <0,35 1,0-2,0
Марганецті кендер құрамында фосфор мөлшері көп болғандықтан, ферромарганецтердің құрамында зиянды элементтер мөлшері көп болады.
Шикізат материалдары
Ферромарганец құймаларын алудағы негізгі шикізат материалдары марганецті кендер, кокс және болат жаңқалары болып табылады. Кокстың 3-15мм мөлшері қолданылады. Құрамындағы күлдің мөлшері ≥12% болмауы керек, ылғал ≤11%, фосфор ≤0,02% болуы қажет.Болат жаңқаларын ұсақталған және төмен тотықпалы түрде қолданады.
Құйма процесінің физико-химиялық қасиеттері.
Марганецтің тотықсыздану процесі тек мына реакция бойынша MnO + C= Mn + CO ғана емес, сондай-ақ келесі реакция бойынша марганец карбиді түзіле жүреді:
3MnO + 4C = Mn3C + 3CO – 780 800 Дж.
Термодинамикалық есептеулер көрсеткендей бұл реакциялар бірлесіп жүреді. Көміртекті ферромарганецты флюсті немесе флюссіз әдістер арқылы алады. Ал екінші реакция жағдайында процесті ізбес қоспасынсыз жүргізеді, яғни көміртекті ферромарганецтен бөлек фосфорсыз марганецті шлак ( ̰ 50% MnO, 0,02-0,05%P). Мұндай шлакты марганецті кеннің орнына силикомарганец немесе аз фосфорлы марганецті құймаларды құяда қолданады.
Кейде марганецті тотықсыздандыру дәрежесін төмендету үшін процесті тотықсыздандырғыштың жеткіліксіз мөлшерімен жүргізеді. Реакция барысында алынған жолшыбай метал құрамында 65% Mn және 2% P болады. Жолшыбай бөлінген металды қолдану құрамындағы фосфор мөлшерінің жоғарылығынан қиындық тудырады. Сондықтан осындай металдың төменгі шығымын алу үшін оны өңдеудің жаңа әдістерін қарастыру қажет. Ферроқұймалардың балқу процесін қарастырғанда жоғары температурада марганецтің белгілі көлемі буланып, пештен айдап алынып кететінін ескеру керек.Марганецтің ұшуын азайту үшін балқуды төмен кернеуде жүргізеді.[3]
Құйма алу технологиясы.
Балқытуды үздіксіз 120-130 В кернеу және 33-38 кА тоқ қатысында жүргізеді. Электродтарды шихтаға 1200-1400 мм тереңдікте орналастырады. Орналастырудың тереңдігіне байланысты жоғары температуралы аймақта шихтаның үлкен қабаты орналасады. Осы қашықтықтардан өте отыра шихталық материалдар тікелей тотықсыздану аймағына дайын күйінде түседі, яғни құрамындағы ұшқыш заттар жойылған және қыздырылған күйде болады.
Жуылған марганецті кен құрамында белгілі мөлшерде ылғал болады. Дымқыл шихта барысында процесс қыздырылған шихтаның қалдықтары және көшкіндері бөліне жүреді. Кеннің және кокстың кептірілуі балқу процесінің бірқалыпты жүруіне септігін тигізеді және еңбек шарттарын жақсартады.
Балқыма және шлак әрбір 1,5сағат сайын түзіліп отырады.Шығарылым барысында шлак құймадан бөлініп қалып отырады. Ақырғы шлак құйылмалы машиналарда құйылып алынады.
Өндірістің технико-экономикалық көрсеткіштері.
Құюдың флюссіз әдіспен 1т көміртекті ферромарганецты өндіруге кететін материал және энергияның шығыны келесідей:
Марганецті кен, кг……………………………………………..2600
Құрғақ кокс,кг……………………………………………………490
Темір жаңқалары, кг…………………………………………..100
Электроэнергия, кВт▪сағ…………………………………….2600-2700
Құймаға марганецті шығару,%…………………………..60
Марганецтің шекті шлакқа ауысуы, %………………..30
Сапалық көрсеткіштерін арттыру үшін жабық пештерді қолданады.[4]
1.3 Көміртекті феррохром алу технологиясы.
Хром легирлеуші элемент ретінде көптеген болаттар мен құймалар құрамына кіреді. Отандық өнеркәсіп феррохромды көміртегінің түрлі мөлшерімен (8-ден 0,2%-ға дейін) өндіреді. Құймада көміртек мөлшері қаншалықты аз болатын болса оның өндірісіне кететін электроэнергия мен материалдың шығыны артып, алынған құйма қымбат бағаланады. Көміртекті феррохром екі маркада құйылады,%:
Cr C
ФХ800…………………………≥65 ≤8,0
ФХ650…………………………≥65 ≤6,5
Шикізат материалдары
Феррохромды балқыту үшін негізінен Дон(Қазақстан) кен орнының хромды кенін қолданады. Ол кен минералы құрамында 62% -ға дейін Cr2O3 ,ал қалғаны FeO, MgO, Al2O3, SiO2 болатын хромшпинель болып табылады. Хром кендеріне келесідей талаптар қойылады: а)құрамындағы хром тотығы мөлшері 40%-дан кем болмауы; б) Cr2O3/ FeO қатынасы 2,5-тен төмен болмауы; мұндай қатынас құйманың 60% Cr алынуын қамтамасыз етеді; в)кең қолданылатын ФХ650 маркалы көміртекті феррохром алу үшін (төмендетілген көміртек мөлшерімен) хром кенінің бір бөлігі кесекті болуы шарт, яғни қиын тотықсызданады және тез балқитын бос жыныстың аз мөлшері болады.Тотықсыздандырғыш ретінде құрамында 0,5%-дан көп емес S және 0,04%-дан көп емес P болатын сортталған 10-25мм коксты қолданады.
Хром кендерінің құрамында темір тотықтары болып, олар құймаға қажет темірді жетістіреді.[5]
Балқу процесінің физико-химиялық негіздері.
Хром тотығын тотықсыздандыру келесі реакция бойынша жүреді:
⅓Cr2O3 + C = ⅔Cr + CO – 270 100Дж;
∆G0 = 261 884 – 174,4TДж;
⅓Cr2O3 + 7/9C = 2/21Cr7C3 + CO – 250 200Дж;
∆G0 = 261 884 – 174,4TДж;
Бос энергияның өзгеру шамаларын салыстыру тотықсыздану процесінің хром карбидінің түзілуімен термодинамикалық жеңіл өтетіндігін көрсететеді. Тотықсызданған темір хром карбидін күрделі карбид түзілгенше ерітеді, нәтижесінде реакция тепе-теңдігі хром тотығының тотықсыздануына қарай ығысады.
Кеннің тотықсыздануы балқу процесінің алдында жүреді. Ол 11500С температура шамасында басталады, біртіндеп пештің ыстықтау аймағына қарай жылдамдығы арта түседі де асуына,яғни хром хром тотығы шлактарынан тотықсыздануы жүретін аймағына жеткенде аяқталады.
Көміртегімен тотықсыздандырған кезде хромның құймадағы мөлшері 8%-ға артуы мүмкін. Құрамында көмірдің мөлшері 6,5%-дан аз болатын, ФХ650 маркалы феррохром алу үшін құрамын біртіндеп келесі реакция бойынша көмірсіздендіру қажет:
⅓Cr7C3 + ⅓Cr2O3 = 3Cr + CO – 350 000Дж.
Бұл реакцияны іске асыруда сұйық балқыма бетінде хром тотығына бай «кенді қабат» түзу үшін қиын балқитын бос жынысты кенді таңдап алады. Кенді қабат қаншалықты тұтқыр болғанымен пештен құйманы шығарған кезде ол шықпайды.
Темірді оның тотықтарынан тотықсыздандыруды біруақытта хром тотығының да тотықсыздануы жүреді. Темір қатысынды жүргенде құйманың балқу температурасы төмендейді, яғни балқу процесін жеңілдетеді. Қышқыл шлактарда жұмыс жасаған кезде кремнийдің белгілі мөлшері (8% дейін) тотықсызданады. Ал, кенді қабат кремнийдің 2-3% дейін тотықсыздануын қамтамасыз етеді. Құйма құрамына фосфор мен күкірт ең бастысы кокс арқылы енеді, сондықтан бұл элементтердің кокс құрамындағы мөлшерін сәйкесінше 0,04% және 0,05%-ға дейін шектейді.
Пеш асуындағы температура шлак құрамына тығыз байланысты. Егер құрамында 40% SiO2 болатын болса онда шлактың балқу температурасы шамамен 16000C болады. Ал егер бос жыныс шлакта 40% SiO2 болуын қамтамасыз ете алмаса онда шихта құрамына қажет мөлшерде кварцит қосады.[6]
Құю технологиясы.
Құюды үздіксіз 140-160В кернеуде жүргізеді.Электродтарды отырғызу тереңдігі 800-1000мм болуы қажет.Шихта араластырылған күйде пешті бункерлерден жеңдердің және жылжымалы лоткалар бойымен пешке түседі де, колошник бойымен электродтарда конус түзбей біртекті таралады. Шихтаны оның колошникте қону мөлшеріне байланысты толтырады. Оның ағысқа кеткен жалпы шығыны шығындалған энергия мөлшерімен салыстырылады.
Пештің қалыпты жұмысы кезінде колошниктің барлық бетінен біртекті сары алау бөлінеді. Пештің жүрісінің бұзылуы көбіне флюстің (кварцит) немесе тотықсыздандырғыштың жеткіліксіздігінен немесе артық мөлшерде болуынан болады. Әрбір ауытқу өзіндік себептерге байланысты(электродтың терең немесе ұсақ қондырылуы, кремнийдің немесе көміртегінің төмендеуі немесе жоғарылауы және т.б.) түсіндіріледі. Бірақ тәжірибелі тұлға қалыпты пеш жүрісін тез қалпына келтіре алады.
Құйманы және шлакты ожауларға ауысымына үш реттен шығарып отырады. Құйма төменге қарай тұнады, ал шлак ожаудың ұшы арқылы параллельді орналастырылған шлакты табаққа қарай құйылады. Құйманы жазық орналастырғыштарға құйып алады. Құйманың құйылуын жеңілдету үшін қалыптардың қалыңдығы 200мм-ден аспауы қажет.
Технико-экономикалық көрсеткіштері.
Көміртекті феррохромның 1т алуға жұмсалатын материал және энергия шығыны (60%Cr):
Хромды кен, кг……………………………………….1850
Кокс, кг…………………………………………………..450
Кварцит, кг……………………………………………..50
Электроэнергия, кВт▪сағ…………………………..3500-3600
Хромның шығымы,%……………………………….92
1.4 Аз көміртекті ферромарганец және феррохром және жоғары көміртекті ферромарганец өндіру технологиясы.
Оттекпен және күкіртпен белсенді әрекеттесіп, марганец сұйық болаттың қышқылдандырғышы және десульфураторы болып табылады. Легирлеуші қоспа ретінде марганец болат құрылымына және ұсақтағыш әсер етеді және прокалкілеу тереңдігін үлкейтеді. Марганец мөлшерін арттыру арқылы болаттың жарылысқы қарсы тұру қабілетін және тұрақтаушылығын арттыруға болады. Атмосфералық коррозияға қарсы тұрушылығы >10% Mn мөлшерінің жоғарлауымен артады. Аспаптық болаттар құрамында 0,4 % -ға дейін Mn, конструкциондық болаттарды 0,6 % Mn, ал марганецпен легирленген болаттарда – 0,8-дан 28 %-ға дейін марганец болады.
Марганец сонымен қатар алюминий және мыс негізіндегі кейбір түсті құймалар құрамына да кіреді. Ол электротехникада және т.б.қолданылады.
Марганец жер қыртысында таралуы жөнінен он екінші орын алатын элемент.Ол көптеген минералдар құрамына кіреді және оның маңызды минералдары браунит (Mn2O3,60-69% Mn), гаусманит (Mn3O4,72,1% Mn), пиролюзит (MnO2,60-63 % Mn), манганит (MnO▪OH,62,4% Mn) және родохрозит (MnCO3, 47,8 % Mn) болып табылады.
Болатты қышқылдандыру және өндіру үшін тек көміртекті ферромарганец және феррохром ғана қажет емес, сондай-ақ аз көміртекті ферроқұймалар да қажет. Ферромарганец және феррохром құймалары жоғары, орта және аз көміртекті ферроқұймаларға бөлінеді, сәйкесінше құрамында 1-4 және 0,2-0,5% С, сонымен қатар көміртексіз феррохром (0,02-0,1% С) және металдық марганец (≤0,1-0,2% С).[9]
Жоғары көміртекті ферромарганец өндіру технологиясы. Ол үшін ашық және жабық, қуаттылығы 85 В болатын электропештерді қолданады. Пеш ашық, жабық және герметикалық болып жасалады. Пештер есептегіш құрылғылармен жабдықталған, яғни массаны, құрамды және бункерден келетін шихта мөлшерін қадағалайды. Сонымен қатар шихтаның дайындалуы автоматты түрде реттеліп отырады.Тығындалған, өздігінен жанатын электродтар қолданылады. Ферромарганецтің құю процесін электродтарда 110-220 В кернеуде жүргізеді.[10]
Жоғары көміртекті ферромарганецты екі әдіспен өндіреді: флюсті және флюссіз. Соңғысы флюсті әдіспен салыстырғанда көптеген артықшылықтарға ие: кеннен марганецтің жоғарғы шығымы, пештің жоғары өнімділігі. Бірақ кедей кендерден көміртекті ферромарганецті тек флюсті әдіспен ғана алады, себебі олардың құрамында кремнезем мөлшері жоғары болып келеді. Шихтада марганецкенді концентратты, марганецті және темірлі агломератты, коксты және флюсті қолдану пеш ваннасында өтетін күрделі химиялық процестермен түсіндіріледі.
Ферроқұймалы пештің жоғарғы бөлігінде келесі химиялық реакциялар жүреді:
1)2MnO2+ CO=Mn2O3+CO2(+1178);
2)3 Mn2O3+ CO=2Mn3O4+CO2(+378);
3) Mn3O4+CO=3MnO+CO2(+237);
4) 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2(+117);
5)CaCO3=CaO+CO2(-1797);
6)MgCO3=MgO+ CO2(-1195);
7)MnCO3=MnO+CO2(-1015);
8) Fe3O4+CO=3FeO+CO2(-79,4);
9) FeO+C=Fe+CO(-2207);
10) H2Oсұй.=H2O(-2253).
Пештің қалыпты жұмысы электрод айналасындағы шихта конусының шамасымен сипатталады. Құйманың балқу температурасы 12600С шамасында болса, шихтаның балқу температурасы 1300-14000С шамасында болады. Шлак ұсақталып отырады, және силикомарганец өндірісіне шикізат ретінде қолданылады. Ұсақтаудан бөлек ұнтақтау процесіне де жіберіліп отырады. Ұнтақтау шлакты жинақтау және оны құю процесіне даярлау операцияларын жеңілдетеді.[11]
Аталған құймаларды өндіру үшін көптеген әдістер қолданылады. Солардың кейбіреулеріне тоқталатын болсақ:
1.Тотықсыздандырғыш ретінде кремнийді қолдану. Ол үшін марганецті кендерден силикомарганецті кварцит және темір кендерін қосу арқылы қорыту. Тотықсыздандырғыш ретінде көміртекті кокс қолданылады, бірақ жоғарыда айтып кеткеніміздей кремнийдің көміртектің еруін төмендетуіне байланысты алынатын силикомарганец құрамында көміртек шамасы төмен болады(≤1-2,5% С), сондықтан оны орта көміртекті және аз көміртекті ферромарганец алуда қолданылады. Яғни, аз көміртекті ферромарганецті марганецті кенді немесе концентратты силилкомарганецті кремнийімен ізбес қатысында тотықсыздандыру арқылы алады.
Аз көміртекті және көміртексіз феррохромды алудың басқа бір жолы, хромды кенді силикохром кремнийімен тотықсыздандыру арқылы келесі реакция бойынша алу болып табылады:
⅔ Cr2O3 + Si = ¾Cr + SiO2
2FeO + Si = 2Fe + SiO2
2.Қатты және сұйық ферроқұймаларды ауа оттегімен немесе түрлі тотықтырғыштармен (никель тотығы,кен және т.б.) вакуум жағдайында көмірсіздендіру. Мысалы, вакуумды пеште 11000С температураға дейін қатты феррохромның SiO2,NiO сияқты тотықтырғыштарды қолданып көмірсіздендіру жүреді. Сұйық көміртекті феррохромды оттекпен үрлеу құрамындағы көміртек мөлшерін 1%-ға дейін төмендетсе, қысымды азайту көміртек мөлшерін 0,2%-ға дейін төмендетеді.
3.Хром-ізбесті балқыманы сұйық немесе қатты силикохроммен араластыру. Соңғы уақытта бұл процесстің бірсатылы тәсілі жетілдірілді. Түрлі пештерде: а) құрамында,%: 28-32 Cr2O3,40-45 CaO, 6-8 Al2O3,10MgO,3 SiO2 және шамамен 10%-дай Fe2O3 болатын кенді-ізбесті балқыманы; б)құрамында 50% шамасында Si, 30% шамасында Cr және 0,02-0,03% C болатын силикохромды балқытады.
Әуелі кенді-ізбесті балқыманы, содан соң белгілі жылдамдықпен силикохромды магнезитті кірпішпен футеровкаланған ожауларға құйып алады.Балқыма және силикохром қатынасын силикохром кремнийімен барлық хромды және темірдің кенді-ізбесті балқымасын тотықсыздандыру үшін жеткілікті етіп алады. Яғни,бұндай әдіспен құрамында 0,01-дан 0,05% дейін С болатын феррохром алады.
4.Үшсатылы металдық марганец алуды жүзеге асыруда құрамында марганец мөлшері жоғары және темір мен фосфор шамасы төмен болатын шекті шлакты, сондай-ақ кремнийдің артық мөлшерімен, көмірдің, фосфордың және темірдің төмен мөлшерімен шекті силикомарганецті бөлек балқытылады.
5.Катодта марганецтің жұқа опырылғыш қабаты түзілетін сулы ерітінділердің электролизін қолдану. Электролиздің алғашқы едәуір күрделі және қымбат операциясы кендердің тотықсыздандырылып күйдірілуінен, қышқылды сілтілендіруден, ерітіндіні қоспалардан тазалаудан жинақталған кедей марганецті кендерден ерітінді дайындау болып табылады.[12]
1.5 Кіші ферроқұймалар алу технологиясы.
Ферротитан өндірісі.
Титан, ферротитан күйінде болат өндірісінде қышқылдау, легирлеу және дегазациялау үшін қолданылады. Тоттанбайтын және ыстыққа төзімді болат өндіруде титан көміртекті титан карбидімен байланыстырады, яғни пісу қабілетін және коррозияға қарсы тұру қабілетін арттырады. Титан кендерін екі түрге бөлуге болады: ильменотитаномагнетитті және рутильильменитцирконды. Ферротитан алуда ең басты шикізат болып ильменитті концентрат табылады. Титанды концентраттың күйдіріліп тотықтыруы 600-8000С температурада табиғи газбен қыздырылатын айналмалы пештерде жүргізіледі. Күйдірудегі басты мақсат ильменитті концентраттан күкірт мөлшерін азайтып, ылғалды жою болып табылады.
Концентратты араластыру алдында 300-4500С температураға дейін қыздыру құю процесінің жылулық балансын жақсарту үшін жүргізіледі. Күйдіру сонымен қатар концентраттың тотығу дәрежесін арттырады.
Ферротитанды жылу бөліне жүретін алюмотермиялық процесс арқылы алады. Белгілі жағдайларда бөлінген жылу мөлшері сұйық металл және шлак түзілу үшін жеткілікті болып табылады, сондықтан пешсіз алюмотермияны қолданады.
Стандартты ферротитан құрамында, %: 23-30 Ti, ≤0,2 C, ≤4 Cu, 6-8 Al, 4-6 Si болады. Мыс, алюминий және кремний-қажетсіз, бірақ кездесетін қалдықтар болып табылады.
Ферротитанның көптеген мөлшерін көміртекті титан карбидына байланыстыру үшін, қышқылға тұрақты тоттанбайтын болат өндіруде қолданады. Болаттың кейбір конструкциялық маркаларын балқытуда титанның 0,1-0,2%-ын болатқа ақырғы қышқылдандыру үшін және құймалы құрылымды ұсақтау үшін қосады.[13]
Шикізат материалдары.
Шихтаны ильменитті концентраттан, темірлі кеннен, алюминий және ізбестен құрайды.Құрамында 40-42 % TiO2, 50-55 % (FeO + Fe2O3) болатын ильменитті концентратты титаномагнетитті кендерден магнитті сепарация әдісімен бөліп алады. Құрамындағы күкіртті жою үшін концентратты тотықтырып күйдіреді.
Тотықсыздандырғыш ретінде алюминийді ұнтақ күйінде 2мм-ден кем емес мөлшерде қолданады. Көбіне көп арзанырақ, бірақ құрамында түсті металдар қалдықтары болатын кейіннен олар балқымаға ауысып отыратын екіншілік алюминийді қолданады. Екіншілік алюминийдің қалыптары балқып, сығылған азотпен немесе су буымен тозаңдалып, алынған ұнтақ 2мм өлшемді ұяшықты електерден еленеді.[14]
Процестің физико-химиялық негіздері.
Негізгісі болып титан мен темірдің және оның тотықтарының химиялық тотықсыздану реакциялары табылады:
TiO2 + ¾Al = Ti + ⅔ Al2O3 + 197 400 Дж;
2FeO + ¾Al = 2Fe + ⅔ Al2O3 + 575 400 Дж;
⅔ Fe2O3 + ¾Al = ¾Fe + ⅔ Al2O3 + 567 000Дж.
Темір тотықтары, әсіресе Fe2O3 TiO2-ге қарағанда беріктеу болып табылады, сондықтан олардың алюминиймен әсерлесуінен шихтаның масса бірлігіне жеткілікті мөлшерде жылу (реакцияның меншікті жылуы) бөлінеді, соның ішінде Fe2O3 үшін 4108 кДж/кг және FeO үшін 3289 кДж/кг жылу бөлінеді.
Есептеулер көрсеткендей, ильменитті концентрат тотықтарын тотықсыздандыру реакциясының меншікті жылуы түзілген металл мен шлакты балқытуға қажет 1900-19500С температураны қамтамасыз ете алмайды. Шихта құрамына 8%-дай темір кендерін қосып барлық шихталық материалдарды 2000С –қа қыздыру қажет жылу мөлшерінің бөлінуін қамтамасыз етеді. Егер шихта жақсы ұсақталған және толықтай араластыралған болса әрекеттесуші заттардың контактаға түсу беті жоғары болады да, процесс жоғарғы жылдамдықта және сәйкесінше жылулық шығынның аз мөлшерінде жүреді.[15]
Құю технологиясы.
Бункерден шахта түбіне шамамен 500кг-дай шихтаны үйеді және оны магнийлі жаңқалардан және селитрадан тұратын,оталдырғыш қоспамен жандырады. Қоспаны шұңқырға үйілген шихталы қабаттың ортасына орналастырады және электрлі ұшқынмен оталдырады. Жанған оталғыш қоспа жылуынан экзотермиялық процесс жүріп, әуелі шұқырмен қатар тұрған шихта бөлігі, одан кейін бүкіл шахта бойынша шихта тұтанады. Бункерден шахтаға қайықшалардың және шнектердің көмегімен біртіндеп бірқалыпты шихтаның қалған бөлігі келіп түседі. Құрамында 4 т концентрат болатын өлшендінің балқуы 12-15 минутқа созылады.
Егер құю ыстықтай жүргізілсе онда түзілген шлак едәуір сұйыққозғалғышты болып түзіледі. Ферротитанның пешсіз балқытылған шлагының құрамында 70%-дай қиын балқығыш Al2O3 болады. Құю аяқталған соң шлак бетіне темір кендерінің термитті тұндырғыш қоспасын, алюминийлі ұнтақ, ферросилиций және ізбес береді. Қосымша жылудың әсерінен шлак сұйылады.Шлак құрамындағы адасқан королькілер тұнуға қосымша мүмкіндіктер алады да металл блоктарына бірігеді.
Құрамында 20% Ti болатын ферротитанның 1т алу үшін, 1070 кг концентрат, 100кг темір кені, 470 кг алюминий ұнтағы, 20 кг және 75%-дық ферросилиций және 100 кг ізбес жұмсалады. Титанның шығымы 72-75 % құрайды.[16]
Феррованадий алу технологиясының негізі.
Феррованадийді конструкционды хромванадийлі және тез тотталатын болаттарды құюда, сонымен қатар ыстыққа төзімді құймалар алуда қолданады. Ол конструкционды болатты беріктендіреді. Ванадий алуда негізгі шикізат әдетте құрамында 0,3-0,5 % ванадий V2O3 ванадийдің үш тотығы түрінде болатын темір кендері болып табылады. Кейде құрамы ванадийге бай темір кендері де кездесіп жатады.
Кеннен ең әуелі ванадий бес тотығын V2O5 алады, кейін оны электропештерде кремний және алюминий қатысында тотықсаздандырады. Құрамында ванадийдің жоғары мөлшері болатын кендерді қолданып ванадий бес тотығын алуда бірден гидрометаллургиялық әдісті қолданып алуға болады, яғни кеннің сілтілік қоспалармен балқуы жүріп алынған піспені сілтілендіреді. Аталған технологияның негізгі сатылары:
1.Кендерді байыту және құю процесіне даярлау. Титаномагнетитті кендерді өңдеуде темір-ванадийлі концентраттардан басқа кейде құрамында 40-45% TiO2 титанды концентраттарды алады. Оны ферротитан өндірісі үшін қолданады.Темір-ванадийлі концентрат агломерация немесе кесектеуге жіберіледі.
2.Шойынды агломераттан немесе құрамында 0,4-0,8 % V болатын,темір-ванадийлі концентрат окатышынан балқыту. Осы уақытта 80-90% ванадий тотықсызданып құрамында 0,4-0,6 % V болатын шойын түзіледі.
3.Шойынды ванадийді конвертерде құрамында 7-10 % ванадий FeO▪ V2O5 күйінде болатын, ванадийлі шлак бөліп тотықтыру. Ванадийлі шлакты құйып алғаннан кейінгі жартылай өнімді болатқа дейін өңдейді, ал шлак гидрометаллургияға жіберіледі. Шойыннан алынатын ванадийдің шығымы 90%-ды құрайды.
4.Конверторлы шлактан ванадий тотықтарын алу, яғни:
А)Шлакты содамен(Na2CO3) немесе сильвинитпен (NaCl▪KCl) араластырып құбырлы айналмалы пештерде 800-8500C температурада тотықтырып күйдіруге жібереді. Осы кезде суда ерігіш натрий ванадаты (Na2O▪ V2O5 ) түзіледі.
Б)Шлакты күйдіруден кейін сумен, сосын 60 %-дың H2SO4 ерітіндісімен сілтілендіреді. Фильтрде ванадий концентрациясы 25-30г/л-ге дейін болатын ванадийлі концентрат бөлінеді.
В)Тұнбаны кептіріп алып жалынды пеште 7500C температурада балқытуға жібереді.Нәтижесінде техникалық 80-90 % V2O5 ванадийдің бес тотығы алынады.
Г)Ванадийдің бес тотығынан электропеште феррованадийді балқытады. Процесс екі сатыда жүргізіледі: әуелі ванадий бес тотығының белгілі бір мөлшерін ферросилицийдің артық мөлшерімен алюминий қоса отырып тотықсыздандырады. Алынған,құрамында 21-23% кремний және опырылған шлак болатын құйманы құрамындағы кремнийден ванадий бес тотығының қалған бөлігімен рафинирлейді. Нәтижесінде құрамы 45-50 % V; және 1,5 % шамасынды Si болатын феррованадий және құрамы 10-15 % V2O5 шлак түзіледі.
Балқытылған бестотық (85% V2O5)……………………..835
75% -дық ферросилиций…………………………………425
Екіншілік алюминий……………………………………..75
Ізбес………………………………………………………………………….1350
Темірлі кесік……………………………………………………………..157
Графитирленген электродтар…………………………………….26
Электроэнергия, кВт▪саг…………………………………………..1350
Феррованадий алуда алынатын ванадийдің шығымы 98,5 % -ды құрайды, ал жалпы кеннен феррованадий алғанға дейінгі шығым 60-65 %- ды құрайды.[17]
Феррониобий.
Ниобийды тоттанбайтын және ыстыққа төзімді болаттарға қолдану олардың майысқақтығын және коррозиялық қасиеттерін арттырады. Ниобийді конструкциондық болаттарға енгізу олардың пісу қабілеттерін арттырады. Ниобий көбіне жоғары температурада қолданылатын болаттарға қажет болып табылады. Болаттарды легирлеу үшін феррониобийді қолданады және олардың өзіндік стандарттары мен нормалары бар.[18]
1.6 Ферроқұймалар алуда қолданылаты пештер.
Тотықсыздандырғыш ферроқұймалы пештер.
Тотықсыздандырғыш ферроқұймалы пештер үздіксіз режимде жұмыс жасайды. Пешке электродтар қатты шихтаға орналастыралған және доға шихта қабатының астында жанады. Шихтаны оның балқу шамасына байланысты толтырып отырады. Бұл типтегі пештер қуатты трансформаторлармен жабдықталған. Пештер үшфазалы, стационарлы немесе вертикальды ось маңайында айналмалы болып бөлінеді. Ертеректе пештерді ашық түрде жасаған, ал қазіргі жаңа заманғы пештер жабық түрде жасалған және жоғарғы бөліктерінен сумен салқындатылу қамтамасыз етіледі.
Қолданыстағы жаңадан шыққан пештердің формасы тіктөртбұрышта формалы. Пештің көп бөлігі үш электродпен жабдықталса, ал қуаттылығы жоғары пештер кейде алты электродпен жабдықталады. Дөңгелек формалы пештерде электродтар теңқабырғалы үшбұрыштардың бұрыштарына орналастырылған, ал тіктөртбұрыштарда сызық бойына орналастырылған. Өнімді шығару мақсатында пеш бір,екі немесе үш леткалы болады. Егер технологиялық процесс метал мен шлакты бөлек шығаруды талап ететін болса түрлі деңгейде орналастыралған екі дара леткалар бар, яғни металды және шлакті.
Пеш айналмалы ванналы және қуаттылығы 33МВ•А болып табылады.Төменде кейбір кен тотықсыздандырғыш пештердің өлшемдері берілген:
Пештің түрі РКО-16,5; РКЗ-34 РПЗ-63
Трансформатор қуаттылығы, МВ•А 16,5 24,0 63,0
Ванна тереңдігі,м …………………………… 2,3 2,6 3,19
Ванна диаметрі,м ………………………….. 6,2 7,2 20,4̽ 6,2
Кожух(Футляр) диаметрі,м …………… 8,3 8,9 –
Пештің футлярын қалыңдығы 15-30мм болатын беттік болаттан қалайды және сыртынан вертикальды қабырғалармен және горизонталды қаттылық белдіктерімен нығайтады, ал футляр түбін жазық етіп орындайды. Жабық пештердің жоғарғы футлярына сақиналы құмды қақпақты астауша 5 пісірілген.Пеш футеровкасына қажет материалдар балқытылатын құймаға байланысты таңдалады. Яғни, кремнийлі балқымалардың және көміртекті ферромарганец үшін пештің жұмыс аймағы көмірлі блоктардан қаланады, ал көміртекті феррохром құймалары үшін магнезитті кірпіштен қаланады. Қабырғасының жоғарғы бөлігі шамодты кірпіштен қаланады.
Көптеген ферроқұймалы пештерде футеровканың жұмыс аймағы, балқытылған кендерден, шлак және құймадан түзілген гарнисаждар, настыльдар болып табылады.[19]
Бұрынғы қолданыстағы ашық пештерде колошник арқылы бөлінген жылу мен қалдық газдар шығып қондырғыны қыздырып жібереді де тұлғаның жұмыс жасауын қиындатады. Сонымен қатар колошникте тотықсыздандырғыш бөлігі әрекеттеседі, ал пештің үстіңгі жағында қалдық газдар құрамындағы СО(қалдық газдарда 85%- дай СО болады) жанады. Бұл кемшіліктер жойылады, егер пеш күмбезбен жабылса. Соңғы шығарылған ферроқұймалы пештерде сулы салқындатқыш жиынтықтар кеңінен таралған, соның ішінде оншақты жиынтықты түрлері. Күмбез тоғыз периферийден және он орталық секциялардан тұрады. Әрбіреу тегіс қуыс қорапша түрінде (кессона) жасалған,яғни салқандатқыш сумен циркуляцияланады. Секциялар күмбезбен сақиналарда бекітілген, олар цехтың метал конструкцияларына ілінген. Күмбез төменгі жағынан отқа төзімді бетонмен футеровкаланған және электродтарға арналған үш саңылауы бар,қажет болғанда саңылаулар тасымалдаушы ұраларға қолданылады. Күмбезде пештен шыққан газдарды тазалауға жіберетін екі саңылау бар. Сонымен қатар жарылғыш клапандармен жабдықталған бірнеше саңылаулар бар. Олар пештегі газдың құрамында СО мөлшері көп болғандықтан, ауаға түскенде жарылу мүмкіндігі болғандықтан қажет болып табылады.
Сонымен қатар болатты сулысалқындатқыш отқатөзімді кірпішпен футеровкаланған каркас түріндегі немесе отқа төзімді бетоннан қаланған блок түріндегі күмбездер де қолданылады.
Ваннаның айналу механизмі көптеген ферроқұймалы пештерде қарастырылған. Ваннаның айналуы шихтаның кідіруінің және настыльдер түзілуінің алдын алады. Мұндай пештерде ванна темірбетонды плиталарға бекітіледі де, фундементке бекітілген сақиналы рельспен қозғалатын жүрісті дөңгелектерге сүйенеді.Қозғалу екі редукторлы электрқозғағыш арқылы туындайды. Ваннаның айналуы 35-130сағ.бір айналым жылдамдығымен жүзеге асады. Пештің сектордағы реверсивті айналымы 1300 .Пеш бұрылысы кезінде күмбез қозғалыссыз қалады.[20]
Электродтар және электроұстағыштар.
Тотықсыздандырғыш ферроқұймалы пештерде өздігінен пісетін үздіксіз электродтарды қолданады. Электрод формасының қалыптасуы ферроқұймалы пеш жұмысының процесі кезінде жүреді.Бұл электродтар доғалы болат балқытқыш пештерде қолданылатын графиттелген электродтармен салыстырғанда үш есе арзан болып табылады.
Өздігінен пісетін электродтар қалыңдығы 1-3мм болатын болатты беттерден қаланған электродты массамен толтырылған кожух болып табылады. Кожух ұзындығы 1,4-1,8мм,бір бірімен пісірілетін бөлек секциялардан дайындалған. Көбіне диаметрі 900-2000мм болатын дөңгелек электродтарды қолданады. Ал, тіктөртбұрышты пештерде -3200*800мм болатын тегіс бетті электродтар қолданылады. Кожух электродты массаның пресс-формасы ретінде электродты ауамен тотығудан қорғап, электр ұстағыштан электродтың күйдірілген аймағына тоқтың өтуін жеңілдетеді. Электродты массаны термоантрациттен, кокстен, таскөмірлі шайырдан және піспеден дайындайды. Пештің жылуы әсерінен масса жұмсарып кожухты тығыздай толтырады. Пеш жұмысының процесі кезінде жану шамасына қарай электродты жіберу шамасына қарай оның жанбаған бөлігі біртіндеп барлық пештің қызған аймағына қарай жақындайды. Масса біртіндеп ұшқыштығын жояды. Беттескен жақтардың астында масса әлі де жұмсара түседі де,одан әрі қыздырғанда масса піседі немесе кокстеледі. Электродтың қарсы тұру қабілеті төмендейді. Беттескен жақтардың астынан электрод көмірлі электродтың қалыпты қасиеттерімен шығады.
Өздігінен пісетін электродтардағы мүмкін тоқ тығыздығы 5-8,5А/мм2 құрайды.Ал электроұстағыштар электродты ұстау үшін және оны вертикаль бойымен араластыру үшін қажет.Электроұстағыштар (234-сурет,қосымшада көрсетілген) цилиндрдан 5, контакталық беттерден 4 және қысымды сақинадан 8 тұрады. Контакталық беттер электродқа жұмысшы токты енгізу үшін қажет.Оларды жоғары жылуөткізгіш мыстан немесе оның балқымаларынан ішінен қуыс немесе құбырмен толтырылған сулы салқындатуды қамтамасыз ету үшін жасайды.Мысты құбыр көмегімен бетке ток және су жеткізіліп отырады.
Цилиндр қалыңдығы 10-16 мм болатын болатты беттен толтырылған және электродты биіктік бойымен электродты араластыру механизміне дейін ұстап тұрады. Цилиндр диаметрі электрод диаметрінен 150-200мм-ге артық және екеуінің арасындағы саңылаудан үрлегіш арқылы ауа беріліп тұрады.Цилиндрден төмен қарай қысымды сақина мен контакталық беттер ілінген. Контакталық беттерді электродқа сақинаның 8қысқыш құрылғылары 3 көмегімен бекітеді.
Электродты араластыру,көтеру және түсіру механизмдері құю жүрісі бойынша электродты доға ұзындығын және белгілі шектегі электрлік режимді ұстап тұру үшін төмен қозғауға және қажет болғанда оларды жоғары қарай қозғауға мүмкіндік береді. Механизм цехтың қабатаралық бөлгендеріне орнатылған,яғни ол цилиндрды және сол арқылы электродты қозғайды.
Жану қарқынына байланысты электродтың төменгі бөлігінде электродты қайта түсіру қажет болғанда оны қайта түсіру механизмінің 12 көмегімен іске асырамыз. Механизм электродты цилиндрге қатысты периодты қозғалысын реттейді немесе цилиндрді электродқа қатысты 50-200мм-ге көтеруді қамтамасыз етеді.[21]
Рафинирлі ферроқұйма пештері.
Рафинирленген ферроқұйма пештері 3,5-7МВ•А қуаттылықпен жұмыс жасайды. Олар көміртектің төмен мөлшерімен алынатын ферроқұймаларды балқытуда қолданылады. Олардың дөңгелек ашық ванналары болады, ал құрылысының қалған құрылғылары жағынан болатбалқытқыш доғалы пештерге ұқсас болып келеді.
Пешті еңкіш қылып жасайды,яғни ваннаны оның еңкейту механизмінің көмегімен люлькаға бекітеді. Пеш ваннасы оның балқу процесі кезінде айналым жасау және ілгері- кейінді айналуын қамтамасыз ету үшін қозғалыс механизмімен жабдықталған.Электродтардың және электроұстағыштардың орын ауыстыру механизмдері де доғалы болатбалқытқыш пештердегідей осы жүйеге сай жасалған. Бұл механизмдер люлькаға арқа сүйейді, ал барлық цех бойынша және ванналарды еңкейткен кезде электродтар еңкейтілмейді. Электродтардың өздігінен пісетін түрлерімен қатар графиттелген түрлерін де қолданады. Шихтаның толтырылуы тотықсыздындырғыш ферроқұймалы пештердегідей болып табылады
Қорытынды
Ферроқұймалар болат өндірісінде оны қышқылдау, легирлеу және дегазациялау үшін маңызды болып табылады. Болатты легирлеу және қышқылдауда легирлеуші элемент ретінде ферроқұймаларды қолдану оның балқыманы иемденуі қабілетін арттырып, бықсық қасиетін төмендетеді. Ферроқұймаларды құрамында кремний, марганец, хром, ванадий, титан, никель, ниобий және басқа да металдардың оксидтері болатын кендерден және концентраттардан тотықсыздандыру арқылы алады. Тотықсыздандырғыш ретінде кремний, көміртек және алюминийді қолданады.
Ферроқұймаларды алуда кең тараған әдіс болып көмірлі тотықсыздандыру әдісі табылады. Бұл әдіс көбіне құйма құрамындағы көмір мөлшері аса маңызды болмаған жағдайда қолданылады. Бұл әдіс бойынша тотықсыздандырғыш ретінде көмірдің және кокстың майда қоқымдары қолданылады. Бұл әдіспен көмірлі ферромарганец, ферросилиций және феррохром алуға болады. Ал, кремниймен және алюминиймен тотықсыздандыру әдісі металлотермиялық әдіс деп аталады. Бұл аталған әдіспен феррованадий, ферротитан, феррониобий, ферромолибден және т.б. ферроқұймалар алуға болады. Бұл әдіспен алынған ферроқұймаларда көміртегінің мөлшері төмен (<0,03%) болады.
Мәліметтерге сүйенетін болсақ, мысалы феррохромдың 1989 жылғы (құймаға есептеуі бойынша хромның 60%-нан) әлемдік өндірісі 3,450 млн тоннаны құраған. Ал,ферроникельдің 2001 жылғы әлемдік өндірісі 954 млн тоннаны құраған.