Зарубежный опыт рафинирования ферросилиция в ковше методом продувки через донную пробку

Основным методом окислительного рафинирования за рубежом таких фирм, как «Elkem», «Fesil AS», «Pechiney electrometallurgie», «Лазиска Хута» и т.д., является метод продувки жидкого кремния кристаллического или ферросилиция через донную пробку в ковше.

В конце 70-х годов появился большой спрос на более гибкие и недорогие системы для рафинирования ферросилиция, что заставило интенсивно заняться изучением процесса рафинирования. В результате в начале 80-х годов фирма «Tinject» (Тинфос, Норвегия) разработала, а в 1986 году запатентовала технологию рафинирования кремнистых сплавов за счет продувки жидкого металла инертным перемешивающим газом с добавлением кислорода в ковше (реакторе) через специально разработанную систему с донной пробкой в сочетании с добавлением шлаксодержащих материалов на поверхность металлической ванны. Позже этот метод был применен для рафинирования кремния кристаллического.

Фирма располагает 15- летним опытом рафинирования кремнистых сплавов по данной технологии за рубежом.[1] В России данная технология используется при производстве кремния кристаллического на ЗАО «Кремний» (г.Иркутск); технология проста в эксплуатации и надежна.

Пробка «Tinject»

При ковшевой обработке в стали наиболее часто вводимые газы – это инертные газы, которые вводятся с целью перемешивания, переноса или очистки (продувки) стали от неметаллических включений, и обычно в этом случае экзотермические реакции за счет взаимодействия газа с металлом не происходят.

Процесс с помощью пробки «Tinject» основан на впрыскивании кислорода в кремниевые сплавы, в которых кислород вступает в реакцию с составными элементами сплава, производя при этом фазы конденсированного шлака. Количество тепла, которое выделяется во время рафинирования, делает спрос на пробковую систему очень большим.

Важная часть процесса «Tinject» заключается в пробке «Tinject», через которую в жидкий металл поступают кислород, воздух или смесь газов. Пробку обычно располагают на дне ковша. Пробка «Tinject» – конической формы с металлическими частями в задней части и передней пробкой из огнеупорного кирпича с крошечными трубками приведена на рис. 6.3. Газы, проходя через периферийную трубку в задней части пробки, тем самым охлаждают пробку и окружающую футеровку из огнеупоров, перед началом впрыскивания газа в сплав через трубки передней пробки. Это позволяет избежать образование течи футеровки.

Пробка Tinject

Использование пробки с трубками позволяет применить большую скорость потока, чем при использовании пористой пробки. Производительность пробки «Tinject» может изменяться в зависимости от количества трубок. Может применяться давление 20 бар и больше. Рис. 6.4. показывает производительность пробки в м3/минуту в зависимости от давления газа для пробки с 12 трубками.

Производительность пробки Tinject

Пробка «Tinject» может быть легко установлена в основании футеровки большинства ковшей. Пробка снабжается газом с панели управления, которая имеет кнопки для управления потоком, манометры и клапаны. Кислород смешивается с воздухом в пропорции от 0-100%. Смесь газа поступает с панели управления с помощью укрепленного шланга длиной 20 — 40 м, соединенного с пробкой. Панель управления должна быть расположена в месте, откуда можно наблюдать за выпуском металла в ковш. Схема панели управления продувкой через пробку «Tinject» приведена на рис. 6.5.

Схема панели управления продувкой через пробку Tinject

Процесс рафинирования «Tinject» может выполняться либо во время выпуска плавки, либо в отдельном ковше для рафинирования после выпуска плавки. Если рафинирование выполняется во время выпуска плавки, то каждая печь должна быть оборудована минимум 1 панелью управления газом; непрерывный выпуск металла требует 2 панели управления на печь.

Продолжительность рафинирования составляет обычно 1,5-2 часа для печи с непрерывным выпуском металла при производстве кремния кристаллического по сравнению со временем рафинирования — 10-30 минут (в зависимости от состава рафинируемого металла) на отдельном участке рафинирования.

Продолжительность эксплуатации передней пробки составляет минимум 20 плавок; наблюдается и более длительный срок эксплуатации (в 4 раза больше), в особенности при рафинировании кремния кристаллического. Замена передней пробки производится удалением полностью всей пробки при наклоне ковша. Устанавливается новая керамическая пробка, а затем и вся пробка полностью.

[1] Tinject refining during 15 years /Halvor Holta //INFACON 7. — Trondheim, Norweay. — 1995, June. — C. 463 – 472.

Оставьте комментарий