Производство углеродистого феррохрома

Углеродистый феррохром производят в электрических печах большой мощности (10-21 MBА) при линейном напряжении 140-190 В. Футеровка печей магнезитовая. Шихта состоит из хромовой руды, коксика и кварцита. Плавка ведется непрерывным процессом. По мере оседания шихты в печь загружают новые порции шихты. Периодически по мере накопления производят выпуск сплава в ковш и разливку его в изложницы.

Главными процессами при плавке углеродистого феррохрома являются процессы восстановления и процессы шлакообразования.

По мере нагрева шихты начинаются процессы восстановления. Закись железа является наиболее легко восстановимым оксидом, поэтому железо почти полностью восстанавливается раньше хрома по реакции

FeO_тв + С_тв = Fe_тв + CO_газ.

Оксид хрома может восстанавливаться с образованием металлического хрома или карбидов хрома. Восстановление хрома с образованием карбида хрома Сr₃С₂ (13,3 %С) может начинаться уже при температуре 1107 °С. Если восстановление оксида хрома углеродом происходит при более высоких температурах, то возможно образование карбидов хрома с более низким содержанием углерода Сr₇С₃ (9 %С) и Сr₄С (5,5 %С)

Cr₂O_{3 тв} + 3 С_тв = 2 Cr_тв + 3 СО; Т_н.в. = 1252 ⁰С

Cr₂O_{3 тв} + 7/2С_тв = 1/2 Cr₄С_тв + 3 СО; Т_н.в. = 1177 ⁰С

Cr₂O_{3 тв} + 27/7С_тв = 2/7 Cr₇С_3тв + 3 СО; Т_н.в. = 1132 ⁰С

Cr₂O_{3 тв} + 13/3С_тв = 2/3 Cr₃С_2тв + 3 СО; Т_н.в. = 1107 ⁰С

Образующийся вначале сплав содержит 8-10% С; в дальнейшем, при взаимодействии этого сплава с оксидами хрома руды и шлака, содержание углерода в нем снижается.

Шлаки феррохромовой плавки обычно имеют следующий состав: 29- 34% SiO₂; 28-32% Аl₂O₃; 32-35% МgО; 1-2% FеО; 5-7% Сr₂О₃.

В шлаке на границе с металлом образуется рудный слой. Трудноплавкие и трудновосстановимые куски руды опускаются в шлак, где они медленно растворяются. Это приводит к повышению концентрации оксида хрома в нижнем слое шлака, что способствует частичному обезуглероживанию феррохрома. Содержание углерода в сплаве при прохождении его через шлак и рудный слой снижается до 5-6%. Рудный слой, таким образом, оказывает положительное действие, способствуя уменьшению содержания углерода в стали до значений, допускаемых в углеродистом феррохроме. Поэтому при выплавке углеродистого феррохрома в состав шихты вводят не менее 40-50% кусковой руды, которая образует рудный слой.

Углеродистый феррохром применяют также в ферросплавном производстве для выплавки ферросиликохрома. Этот сорт углеродистого феррохрома называется передельным феррохромом. В передельном феррохроме содержание кремния не ограничивается. Его выплавляют таким же способом, как и товарный углеродистый феррохром, с тем отличием, что в шихту дается больше кварцита и кокса, а полученный сплав содержит больше кремния (6-8%).

Углеродистый феррохром выпускают из печи в ковш периодически через каждые 2-3 ч. Из ковша товарный феррохром разливают в плоские изложницы, а передельный феррохром подвергают гранулированию, так как при выплавке ферросиликохрома целесообразнее применять гранулированный феррохром.