Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Криворізький технічний університет

РЕФЕРАТ

на тему:

Развитие феросплавного производства

пЛАН

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФЕРРОСПЛАВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

2.1 СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВОВ

3. ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОСПЛАВОВ

3.1 ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОСИЛИЦИЯ

3.2 ПРОИЗВОДСТВО УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА

3.3 ПРОИЗВОДСТВО УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА

3.4 ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОТИТАНА

4. ФЕРРОСПЛАВНЫЕ ЗАВОДЫ В УКРАИНЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ферросплавный технологический ферросилиций ферротитан

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФЕРРОСПЛАВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Производство ферросплавов в электрических печах развивалось в России медленно: в 1913 г. в стране было выплавлено всего 5 т электростали в печах импортного производства. На протяжении первых двух десятилетий XX в. наибольшее распространение получили конструкции дуговых печей Эру (французский металлург), Стассано, Жиро, работающие на постоянном и переменном токе. К 1917 г. на заводах России находились в действии 21 дуговая печь малой мощности и емкости. В 1916-1917 гг. на заводе «Электросталь» введен в эксплуатацию первый специализированный электросталеплавильный цех с четырьмя печами Эру. Печи емкостью по 1,5 т предназначались для выплавки легированной стали. Существенный подъем в отечественном производстве электростали произошел в 30-е годы, что связано с начавшейся программной электрификацией страны и развитием отечественного перестроения. С 1935 по 1940 гг. число дуговых печей увеличилось с 205 до 400 и общая емкость печей возросла с 928 до 1500 т. В дальнейшем увеличение выплавки электростали достигалось за счет строительства новых цехов с дуговыми печами емкостью 100, 150, 200 т при увеличении мощности печных трансформаторов, а также путем реконструкции плавильных агрегатов и совершенствования технологических процессов.

В электрических печах успешно выплавляются углеродистые и преимущественно легированные стали широкого назначения, потребляемые во всех отраслях промышленности. Для выплавки углеродистых и легированных сталей разных марок необходимы легирующие материалы и раскислители.

Для этой цели служат ферросплавы, получаемые в специальных агрегатах высокотемпературным восстановлением требуемых элементов из соответствующих руд.

Ферросплавы - сплавы железа с другими элементами, применяемые главным образом для раскисления и легирования расплава (хромом, марганцем, титаном, ниобием и др.) при выплавке стали соответствующих марок. В этих сплавах железо не является основным компонентом, например, феррокремный содержит 9-95% Si, феррохром - до 70% Сг, ферромарганец - 70-80% Мn, ферровольфрам - 65-80% W, ферромолибден - до 55% Mo, феррованадии - 35-80% V, ферротитан - 27-40 Ti, феррониобий - 30-75% Nb, ферробор -5-20% В, феррофосфор - 7-25% Р.

Первая ферросплавная печь отечественной конструкции была введена в эксплуатацию в 1930 г. Благодаря совместным усилиям советских ученых А. М. Самарина, В. П. Елютина, В. А. Боголюбова, И. Ф. Красных и др., многих трудовых коллективов конструкторов, проектировщиков и строителей были созданы в короткие сроки отечественные мощности по производству ферросплавов широкой номенклатуры.

В 1937 г. производство ферросплавов в СССР составило уже 171475 т. Особое развитие ферросплавная промышленность получила в годы Великой Отечественной войны. За эти годы на востоке страны было построено 16 электродуговых печей, сталеплавильщики Урала освоили выплавку высоколегированной, в том числе броневой, стали. И в дальнейшем созданные мощности были нацелены на полное удовлетворение требований сталелитейного производства России к ферросплавам любого состава. В перспективе развитие сталеплавильного производства и ферросплавной промышленности должно быть также тесно взаимосвязано и сбалансировано с учетом марочного ассортимента выплавляемых сталей и прогрессивных норм расхода соответствующих легирующих.

В последние десятилетия широкое распространение получила спецэлектрометаллургия, в том числе рафинирующие переплавы. Это металлургические процессы, применяемые для повышения качества сталей и других сплавов, получаемых в обычных плавильных агрегатах. Существует электрошлаковый переплав, вакуумный дуговой переплав, электронно-лучевой и плазменно-дуговой переплав.

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 сродством 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.

2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

2.1 Способы получения ферросплавов

В зависимости от вида применяемого восстановителя различают три основных способа получения ферросплавов: углевосстановительный, силикотермический и алюминотермический. 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 углевосстановительным 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 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).

3. Производство ферросплавов

3.1 Производство ферросилиция

Ферросилиций применяют для раскисления и легирования стали и в качестве восстановителя при производстве некоторых ферросплавов. В электрических печах выплавляют ферросилиций различных марок с содержанием кремния от 19-23% (сплав ФС20) до 92-95% (сплав ФС92). При содержании кремния в сплаве в пределах 50-60% и при загрязнении его фосфором и алюминием сплав рассыпается в порошок с выделением ядовитых летучих соединений. Поэтому сплав такого состава заводы не выпускают. Помимо кремния ферросилиций содержит железо и ряд примесей. В сплавах, содержащих 41-47% кремния и более, имеется до 0,1-0,2% С, до 0,2-0,6% Мп, до 0,05% Р, до 0,02% S и до 1,5-2,5% Al. В малокремнистых сплавах(19 - 27% Si) содержание углерода достигает 0,6-1,0%. Следует отметить, что ферросилиций содержит мало углерода, несмотря на применение углеродистого восстановителя и угольной футеровки печи. Чем больше в сплаве кремния, тем меньше сплав содержит углерода.

3.2 Производство углеродистого ферромарганца

Ферромарганец применяют для раскисления и легирования стали. В ферросплавных печах выплавляют углеродистый ферромарганец двух марок: ФМн78 и ФМн70, которые содержат марганца соответственно 75-82 и 65-75%.

Марганцевые руды содержат много фосфора, поэтому и в ферромарганце содержание этого вредного элемента высокое.

Для выплавки ферромарганца используют неофлюсованный и офлюсованный марганцевый агломерат и концентраты марганцевых руд, железорудные окатыши либо железные руды или железную стружку и иногда известняк. В рудах марганец находится в виде МпО2, Мп2О3, МпэО4 и МпСО3, основной примесью является SiO2. Содержание марганца в рудах составляет 16-57%. Большая часть добываемых марганцевых руд бедные; их обогащают, получая концентрат с содержанием > 25-43% Мn; концентрат, как правило, подвергают агломерации, агломерат содержит > 36-45% Мn. Коксик применяют размером 3-15мм. Содержание золы в нем не должно быть более 12%, влаги - не более 11%, фосфора - не более 0,02%.

3.3 Производство углеродистого феррохрома

Из всех легирующих элементов в сталях наибольшее применение находит хром. Для легирования стали хромом в нашей стране производят 17 марок феррохрома. Эти сплавы в основном отличаются по содержанию углерода, которое изменяется от 0,01 до 9%. Углеродистый феррохром производят четырех марок: ФХ650, ФХ800, ФХ850 и ФХ900, которые содержат болем 65% Сг и соответственно углерода менее 6,5; 8; 8,5 и 9%. Они содержат до 2% Si, до 0,05% Р и до 0,06% S.

Для выплавки углеродистого феррохрома применяют хромовые руды в основном Донского месторождения (Казахстан), которые содержат 30-58% СггО3, остальное FeO, MgO, AlaO3, SiOz.8 связи с истошением богатых руд в последние годы используют бедные (с содержанием до 30% Сг2О3) руды, подвергая их обогащению и иногда агломерации. К рудам и концентратам предъявляют следующие требования: содержание СггО3 не менее 47%; отношение Cr3O3/FeO не менее 3,0, такое соотношение обеспечивает получение сплава с содержанием хрома более 60%; содержание SiO2 не более 7-9%. Высокое содержание СггО3 и низкое содержание SiO2 позволяют уменьшить количество шлака и потерь хрома со шлаком, снизить расход электроэнергии. Иногда в шихту добавляют шлак производства среднеуглеродистого феррохрома, содержащий 27-32 Сг2О3 и иногда оборотные отходы сплава.

3.4 Производство ферротитана

Ферротитан различных марок в соответствии с отечественными стандартами содержит 20-40% Ti, < 0,2% С, 1-12% Si, <3% Сu, от 6 до 18-25% AI. Медь, алюминий и кремний - нежелательные, но неизбежные примеси. (Кроме того стандартом предусмотрены сплавы, содержащие 65-78% Ti, которые в отличие от остальных получают сплавлением титановых отходов или титановой губки со стальным ломом в индукционных печах)

Ферротитан с 20-40% Ti выплавляют в основном алюмино-термическим процессом, восстанавливая алюминием основные составляющие сплава - титан и железо из оксидов концентрата титаномагнетитовых руд (ильменитового концентрата).

Восстановление протекает по следующим экзотермическим реакциям:

TiO2 + 4/ЗА1 = Ti + 2/ЗА12О2 + 197400 Дж;

2FeO + 4/3A1 = 2Fe + 2/ЗА12О3 + 575400 Дж;

2/3Fe2O3 + 4/3A1 = 4/3Fe + 2/ЗА12О3 + 567000 Дж;

4. ФЕРРОСПЛАВНЫЕ ЗАВОДЫ В УКРАИНЕ

В Украине расположено три ферросплавных завода:

- ОАО «Запорожский ферросплавный завод»

- ОАО «Стахановский завод ферросплавов»

- ОАО «Никопольский завод ферросплавов»

ОАО «Запорожский ферросплавный завод» - одно из крупнейших предприятий в Европе по производству ферросплавов. Основная продукция завода - это различные марки ферросиликомарганца, ферросилиция, ферромарганца, марганца металлического. Выплавка их производится в руднотермических и электродуговых печах. Высококачественная продукция ЗФЗ отмечена международными наградами - Европейское качество и сертифицировано международным стандартом ISO 9001.

ОАО Стахановский завод ферросплавов -- крупнейший производитель ферросилиция на Украине (около 50 % общеукраинского производства). Расположен в городе Стаханов Луганской области Украины.

Решение об начале строительства было принято в 1952 году. Стройка продолжалась на протяжении 1959 -- 1962 годов.

У завода восемь ферросплавных печей, производительностью около 2 тысяч тонн в месяц каждая. Основная продукция: ферросилиций, ферромарганец и ферросиликомарганец. Большая часть производимой предприятием продукции (около 75 %) экспортируется из Украины.

ОАО «Никопольский завод ферросплавов» - крупнейшее в Украине и странах СНГ предприятие по производству силикомарганца и ферромарганца. Официальной датой основания ОАО «Никопольский завод ферросплавов» считается 6 марта 1966г. Место для строительства завода было обусловлено близостью к месторождению марганцевой руды

(Никополь-Марганецкий бассейн), источникам электроэнергии, транспортным артериям. В 1994г. предприятие было преобразовано из государственного в открытое акционерное общество.

«Никопольский завод ферросплавов» является первым по величине производителем ферросплавов в Украине и по итогам 2007г. контролировал более 58% внутреннего и 11,5% мирового рынков. Завод является стратегическим предприятием для экономики и безопасности Украины, а также занимает монопольное положение по производству ферромарганца и силикомарганца. «НЗФ» - второй по величине в мире производитель ферромарганца и ферросиликомарганца.

В структуру завода входит 33 структурных подразделения. К основному производству относятся цех производства ферросплавов, плавильный цех №9, специализирующийся на производстве электроплавленных флюсов, а также цехи агломерационный, электродной массы и вторичной переработки отвального шлака.

Основной продукцией ОАО «НЗФ» являются марганцевые ферросплавы -- ферросиликомарганец и ферромарганец. Производственные мощности позволяют выпускать 1 200 млн. тонн ферросплавов в год, при этом: 825 тыс.тонн/год силикомарганца, 250 тыс. тонн/год высокоуглеродистого ферромарганца, свыше 17 тыс. тонн/год ферромарганца среднеуглеродистого, 58 тыс. тонн/год флюсов различных марок, 50 тыс. тонн/год электродной массы. Помимо основной продукции, на заводе перерабатываются отвальные ферросплавные шлаки в стройматериалы (граншлак, щебень, песок и др.). В двух основных огромных цехах (520 /50 /55 м) поровну расположены 16 печных агрегатов мощностью от 23 до 75 мега-вольт-ампер и высотой более 50 м, являющиеся на сегодня мощнейшими ферросплавными печами в мире. Численность работников завода в 2010 году составляет около 7,500 человек.

Особенностью производства ферросплавов является то, что оно довольно энергоемкое. В этих условиях для получения высоких технико-экономических показателей роботы печей необходимо обеспечивать работу электропечей в стабильном оптимальном электрическом и технологическом режиме. При производстве ферросиликомарганца важным фактором, который значительно влияет на развитие производства, является отсутствие в Украине качественных марганцевых руд. Обогащение бедных по содержанию руд, которых в Украине весомые запасы, увеличивает цену сырья и себестоимость готовой продукции.

Для производства ферросплавов «НЗФ» использует экспортное сырье Австралийского происхождения и ЮАР (для производства силикомарганца - 72%; для производства ферромарганца - 54,8% от общей потребности), а также отечественное сырье Марганецкого и Ордженикидзовского ГОКов (34% общей потребности в сырье).

Начиная с 2005г. предприятие активно наращивает объемы производства, сокращая при этом уровень простоя мощностей. По итогам 2007г. производство силикомарганца увеличилось на 22,3% - до 768,1 тыс.тонн, ферромарганца - на 4,5%, до 272,2 тыс.тонн., при этом доля на украинском рынке ферросплавов возросла на 2,29% по сравнению с 2006г.

В первом квартале 2008г. все украинские ферросплавные заводы снизили производство продукции на 25,6% - до 305,6 тыс.тонн. «Никопольский завод ферросплавов» за этот снизил суммарный выпуск продукции на 2,3% - до 262,1 тыс.тонн. В том числе производство силикомарганца сократилось на 15,7% - до 176 тыс. тонн, ферромарганца - возросло на 44,9% - до 86,1 тыс. тонн.

Основной продукцией завода является производство марганцевых сплавов (силикомарганец и ферромарганец), необходимых легирующих элементов для производства высококачественных и высокопрочных сплавов в чёрной и цветной металлургии и дальнейшего их использования в различных производственных отраслях. Также завод производит электрофлюсы, электродную массу, агломерат, граншлак, щебень. На территории завода расположена фабрика «Ника», производящая изделия из трикотажа (колготки «Ника»).

ВЫВОДЫ

Проведен анализ технологии производства ферросплавов. Дано описание технологии и оборудования для производства ферросилиция, ферромарганца, феррохрома, ферротитана.

В ходе выполнения работы была изучена и проанализирована техническая литература по металлургии черных и цветных металлов. Изучены теоретические основы металлургических процессов, определено направление развития и совершенствования технологий и оборудования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ