14.05.2018

Технология производства рафинированного хрома


В целях дальнейшего повышения качества металлического хрома было разработано несколько технологических вариантов, обеспечивающих снижение содержания вредных примесей в металле по сравнению с рассмотренной ранее технологией.

Установлено, что при выплавке металлического хрома с выпуском металла и шлака можно получить низкое содержание азота в слитке при замене натриевой селитры безазотистым окислителем, имеющим в своем составе окись кальция, например хромат кальция (CaCrO4). Лабораторные и полупромышленные плавки показали, что извлечение хрома в слиток составляет 90%, достигается хорошее разделение металла и шлака, а содержание азота в металле колеблется в пределах 0,04—0,06%, но слитки металла были поражены порами вследствие наличия гидратной влаги в хромате кальция и резкого уменьшения растворимости водорода в хроме при снижении температуры.

Устранить этот порок удалось добавками в шихту 1—2% бертолетовой или поваренной солей. Испарение соли затрудняет контакт продуктов реакции с воздухом и обеспечивает дополнительное снижение содержания азота в металле (до 0,02—0,05%).

Удовлетворительные результаты получены при выплавке промышленных плавок на шихте следующего состава: окись хрома — 2700 кг, хромат кальция — 1000 кг, алюминий — 1240—1250 кг, поваренная соль — 60 кг. Добавка с последними порциями шихты 110—150 кг извести обусловливали хороший слив шлака. Извлечение хрома в годный металл 87—88%. Металл содержал: 99,0—99,4% Cr; 0,07—0,20% Si; 0,06—0,45% Al; 0,22—0,45% Fe; 0,011—0,03% С; 0,009—0,010% S; 0,001—0,005% Р; 0,0004—0,0020% Cu; 0,02—0,04% N2; 0,0002—0,0006% Pb; 0,003—0,006% Zn; менее 0,0015% As; менее 0,0005% Co; 0,001—0,003% Sn; Bi, Sb, Cd не обнаружено.

Применение окускованной (в виде окатышей) шихты способствует получению хрома с более низким содержанием азота вследствие ограничения объема воздуха в зоне реакции и ускорения проплавления шихты. Существенному уменьшению содержания углерода в шихте способствует прокаливание окатышей при 670— 820 К в течение 1—2 ч.

На основании результатов исследований разработана и внедрена в производство технологическая схема алюминотермического производства рафинированного хрома высокой чистоты в двухкамерной установке (рис. 119).
Камеры представляют собой водоохлаждаемые цилиндрические сосуды диаметром 3 м и высотой 2 м. В первой (плавильной) камере располагается наклоняющийся плавильный реактор, во второй кристаллизационной) устанавливается разъемная чугунная изложница диаметром 1,6 м. Камеры соединены между собой герметичным сливным желобом; установка имеет два герметичных бункера для шихты общей емкостью около 2 м3 и вакуумную систему. Перед вакуумными насосами устанавливаются холодильник, батарейный циклон и тканевые фильтры для охлаждения и очистки газов, отходящих из камеры. Установка рассчитана на получение за одну плавку 500—600 кг рафинированного хрома.

Шихта для выплавки рафинированного хрома состоит из окиси хрома, хромата кальция и алюминия в соотношении 10 : (2—3) : (4—5). После дозировки и смешивания шихта окусковывается на чашевом грануляторе диаметром 3 м; в качестве связующего используется водный раствор хромового ангидрида в количестве 3,0—3,5% по отношению к массе шихты. Такое количество связующего обеспечивало достаточную прочность окатышей (1,5—2,5 кгс на окатыш в сыром состоянии и 15—20 кгс — в высушенном).

Окатыши перед плавкой прокаливают при 500—550° С. Плавка ведется под разрежением при следующей последовательности операций:

1) загрузка окускованной шихты в дозаторы;

2) создание разрежения в плавильной камере до остаточного давления до 1—10 мм рт.ст. и введение в систему аргона до давления 100—150 мм рт. ст.;

3) загрузка в реактор 50—100 кг шихты и зажигание ее электрозапалом;

4) загрузка основной части шихты (1200—1500 кг) при одновременной откачке выделяющихся газов;

5) слив продуктов реакции в изложницу, установленную в кристаллизационной камере с откачкой газов до остаточного давления 1—10 мм рт. ст.;

6) разгерметизация камеры и удаление изложницы из кристаллизационной камеры.

Состав рафинированного алюминотермического хрома приведен ранее. Такой металл используется при производстве некоторых высокохромистых сплавов вместо дорогостоящего рафинированного электролитического хрома. Применение рафинированного алюминотермического хрома обеспечивает снижение содержания азота в ряде никельхромовых сплавов с 0,02—0,04% до 0,007—0,015% и существенно повышает их технологическую пластичность.





Яндекс.Метрика