Горны металлотермии

Производство некоторых видов ферросплавов не требует внешнего подвода тепла, так как для протекания процесса достаточно тепла, выделяющегося в результате взаимодействия оксидов шихты и восстановителя. Подобные ферросплавы выплавляют в плавильных горнах (шахтах). Горны круглого сечения выполняются из листового железа или из отдельных литых секций, скрепленных болтами. Футеровка набивная магнезитовая. Горны могут быть неподвижными или устанавливаться на тележки. Установленные на тележки горны подают для проведения плавки в плавильную камеру или 'под электроды дуговой печи (рис. 10.6).

Размеры горна и его конструкция должны соответствовать способу загрузки шихты в горн и тому, как остывает сплав и шлак (плавка на блок, с выпуском шлака, с выпуском сплава и шлака). Плавка в горне − процесс периодический и может осуществляться по двум вариантам: с верхним запалом и с нижним.

Для плавки с нижним запалом используют разборный чугунный горн, футерованный молотым магнезитом. Обычно горн устанавливается на тележку, которая закатывается в плавильную камеру. На дно горна загружается запальная смесь и поджигается электрозапалом. Шихта из бункера шнековым дозатором равномерно загружается в горн. Достоинства этой схемы − практически полное использование объема горна,возможность регулирования скорости проплавления, малые тепловые потери, так как зеркало жидкого расплава постоянно покрыто слоем шихты.

Недостатками плавки с нижним запалом являются малая поверхность реагирования, так как восстановительные процессы идут на границе твердая шихта − расплав, требуется достаточно высокий уровень механизации, большие потери восстановленного элемента в улет, большой вынос пыли.

Для проведения плавки с верхним запалом достаточно один раз заполнить горн шихтой. Запальная смесь укладывается сверху на шихту и поджигается электрозапалом. При плавке по этой схеме уменьшается улет восстановленных элементов и вынос пыли, процесс идет с большой скоростью, так как капли сплава, опускаясь, нагревают нижние сдои шихты, а также из-за большой поверхности контакта реагирующих фаз.

Однако при использовании этой схемы невозможно регулировать скорость процесса, увеличиваются потери сплава в виде корольков. Объем горна используется полезно только на 30 %.

Разработана технология выплавки металлического хрома с выпуском расплава. Промышленные плавки проводятся в наклоняющемся плавильном реакторе, позволяющем проплавлять одновременно свыше 5 т шихты (рис. 10.7).

Футеровка реактора выполнена клиновым и прямым магнезитовым кирпичом без связки, щели между кирпичами засыпаны магнезитовым порошком; для облегчения разборки футеровки кожух реактора имеет съемное днище. Высота рабочего пространства 860 мм, диам. 1490 мм; общая толщина подины 375 мм, толщина стен 250−300 мм. Плавильный реактор имеет массивный сливной носок, позволяющий выпускать расплав непосредственно в изложницу. С целью снижения тепловых потерь реактор имеет футерованный свод.

Изложница для приема расплава (рис. 10.8) собирается на футерованной плавильной вагонетке, подиной служит блок металлического хрома (железа) высотой 200−250 мм, стенками – сборные чугунные кольца. Использование горячих изложниц недопустимо, так как при этом происходит подплавление стенок нижнего кольца в зоне расположения жидкого металла.