Электрокорунд нормальный плавкой на выпуск

   D_к=D_р.э+d_э+2a

   D_р.э  - диаметр распада электрода, равный 2,4d_э;

   d_э  - диаметр электрода;

   a - расстояние между электродами и кожухом, равное 500—600 мм. Электроды служат для подвода электрического тока в  зону расплава. Долгое время при производстве нормального электрокорунда применяли угольные электроды диаметром от 500 до 700 мм (в зависимости от мощности печи). Потом впервые в мировой практике абразивного производства в Советском Союзе было освоено применение самоспекающихся электродов (рис. 7), которые не требуют прессования, а их обжиг производится при работе печи.

   Основой самоспекающегося электрода является кожух из тонколистовой стали (1—2 мм) с внутренними ребрами жесткости, которые облегчают прохождение тока внутрь электрода и играют роль арматуры для спекающейся массы, усиливая прочность электрода. Длина секции кожуха составляет 2 м. Форма секции — обратный усеченный конус. Глубина посадки при наращивании кожуха — не менее 150 мм. Плотность тока в электроде 2,5 а/см².  
 
 

   

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Внутрь  металлического кожуха загружается  электродная масса примерно такого состава:

   1) антрацит   (термоантрацит) —  40%,

   2) отходы механической обработки  графитированных электродов или  графитированного   коксика —  40%,

   3) смолопек (1 вес. ч. смолы и 1 вес. ч. пека) или каменноугольный пек (20—22%) с температурой плавления 60—70° С.

   Электродная масса имеет следующую характеристику: зольность — до 6%, выход летучих —12—16%, температура размягчения — 30—70° С. За счет тепла отходящих газов электродная масса в кожухе разогревается и размягчается. В интервале температур 150—500° С из нее выделяются летучие, после чего масса твердеет, спекается }и при температуре 900—1000° С закоксовывается. Расход электродной массы на 1 т электрокорунда составляет 13—18 кг.

   Особенностью  работы самоспекающихся электродов в условиях печей для выплавки нормального электрокорунда на блок является неустановившийся тепловой режим. При плавке электрокорунда на выпуск работа самоспекающихся электродов приближается к условиям установившегося теплового режима, как это имеет место в работе электродов на ферросплавных печах. Основное различие условий работы заключается в температурах ванны и колошника, а также рабочей плотности тока. Так, например, в электрокорундовых печах электроды работают при плотности тока около 3 а/см², а в ферросплавных — при плотности тока 6—8 а/см² ц выше.

   В электрокорундовых печах электроды значительно шлакуются, а отсутствие достаточно равномерной газопроницаемости шихты ухудшает условия их коксования, в результате чего около электродов появляются факелы, приводящие к пережогу кожуха, вытеканию массы и т. д.

   Трудные условия работы самоспекающихся электродов при плавке электрокорунда создают опасность их частых обрывов, которые появляются либо в зоне контактных щек, либо в зоне скоксовавшейся части или же в нижней зоне при отбивке шлака с электродов. Причиной возникновения обрывов являются следующие факторы: появление трещин и расслоение сегрегации электродной массы перед коксованием, неудовлетворительное коксование и недостаточная механическая прочность после коксования.

   В целях ликвидации обрывов электродов при плавке электрокорунда нормального было предложено следующее:

   1) плавильный процесс проводить  без лишнего утяжеления колошника  (облегченный колошник улучшает  условия работы электродов, так  как изменяются условия обжига  электродов);

   2) для поднятия зоны коксования  электрода в область контактных щек применять узкие контактные щеки (например, для электрода диаметром 750 мм ширина щеки должна быть 250 мм вместо 390 мм, при этом рекомендуется увеличение ширины ребер кожуха до 130—150 мм).

   Электродные лебедки осуществляют подъем и опускание электродов.

   Электродные зажимы (контактные щеки) служат для передачи электроэнергии к электродам. Контакт между щекой и электродом должен иметь возможно меньшее электросопротивление.

   Короткая  электрическая сеть предназначена для подачи электрической энергии от трансформатора к печи. Она состоит из трех участков: шинного пакета или труб, гибких гирлянд и токоподвода к электродам.

   Печной  трансформатор осуществляет питание печей электроэнергией нужного напряжения, преобразуя ток с высокого напряжения до требуемого.

   Пульт управления служит для управления всей аппаратурой печного агрегата и приборами контроля за режимом плавки. С него производится включение и выключение печного трансформатора,

   дистанционное переключение ступеней напряжения, регулирование силы тока и мощности путем подъема и опускания электродов.

   Загрузочное устройство состоит из течек, обычно расположенных на передвижных автоматических весах. Шихтовые материалы из бункеров подаются на весы, а затем на колошник печи.

   Подготовка стационарной печи к плавке ра блок заключается в следующем. На подготовленную подину устанавливают кожух, в который засыпают дробленый антрацит в количестве 1,0—1,5 т. Антрацит разравнивают с утолщением слоя от центра к стенкам кожуха, образуя так называемую линзу, которая служит сборником ферросплава и предотвращает его выход из-под кожуха. На линзу насыпается подушка из боксита в количестве 4—6 т и разравнивается. Подушка служит для защиты углеродистой линзы от прогорания и для образования начального расплава. 

   Дозировка и подача шихтовых материалов 

   Шихта дозируется и загружается в печь порциями, называемыми замешками, массой по 500±20 кг, не считая восстановителя. Вначале  в печь загружают замешки, состоящие  только из бокситового агломерата и восстановителя, причем количество их доводят до 25-30 % замешек от общего их количества на плавку. Последующие замешки состоят из шлака и дозируются в чередующемся порядке с замешками первого рецепта.

   Загрузка  шихты в печь при плавке на выпуск начинается сразу же после прекращения выпуска расплава электрокорунда и заделки отверстия корундовой лётки. Установленное количество шихты должно быть загружено не позже чем за 2-3 ч с момента начала загрузки шихты. Поступающая в загрузочные воронки шихта с помощью шиберов и течек должна равномерно распределяться по колошнику. Необходимо регулировать загрузки шихты в центр печи (между электродами) и периферийные зоны с наружной стороны электродов. Загружаемая в печь шихта не должна засыпать контактные узлы (щеки) электродов. 

   Ведение процесса выплавки 

   Выплавка  электрокорунда нормального в стационарной печи на выпуск через летку состоит из следующих периодов: 1) розжига печи; 2) наплавления электрокорунда; 3) проплавления колошника; 4) выпуска расплава; 5) остывания и разделки слитков; 6) выпуска ферросплава.

   Розжиг  печи при выплавке электрокорунда на выпуск осуществляется так же, как  и при блок-процессе.

   Наплавление электрокорунда ведется полунепрерывным способом. Первые 2—3 ч в печь подается шихта, состоящая из боксита и антрацита. Последние 3 ч осуществляется лишь ее плавление и образование электрокорунда.

   Проплавление  шихты на колошнике происходит в  последние часы перед выпуском и  сопровождается вскрытием колошника. Затем прожигают летку и сливают  расплав электрокорунда в изложницу. Выпуск расплава электрокорунда осуществляют через летку в изложницу. На печах мощностью 5000 ква выпуск электрокорунда производится через каждые 6 ч. Летку прожигают кислородом. Изложница представляет собой обратный конус с двухслойной футеровкой. Внешний слой — пеко-шамот-ный (для облегчения веса изложницы), внутренний — хром-магнезитовый. Чтобы легче извлекались слитки, изложница обмазывается специальной замазкой. Подготовка изложницы заключается в следующем. Она ставится на тележку, и на ее дно сначала засыпают слой антрацита, потом слой отсевов электрокорунда и шлака, а затем снова слой антрацита. Вес слитка составляет около 8,5— 9,0 т. Изложница выдерживает до 50 сливов.

   Остывание слитков первоначально происходит в изложницах, которые вывозятся на эстакаду, и длится в течение 4 ч. После этого слитки извлекаются из изложницы. Через сутки после выпуска расплава из печи слиток поливается водой, а затем разделывается на копре и сортируется на I и II сорта.

   Обычно  кристаллизация слитков проходит несколько хуже, чем кристаллизация блоков. Этот недостаток устраним двумя путями:

   1) увеличением веса слитка при  увеличении мощности печи;

   2) электропрогревом слитков в изложницах (вторичный подогрев).

   Выпуск  ферросплава из печи мощностью 5000 ква производится через каждые 18 ч и не позже, чем через 30 мин после выпуска расплава электрокорунда. Ферросплав сливается в футерованные изложницы небольшого размера.

   Выплавка  электрокорунда на выпуск весьма перспективна. Главное ее преимущество заключается в возможности увеличения мощности печей, что ведет к экономии сырья и материалов. По подсчетам И. А. Кляшторного при плавке на выпуск для цеха производительностью 100тыс. т зерна электрокорунда в год нужны три печи мощностью по 12 тыс. ква вместо 12 печей мощностью по 5 тыс. ква при плавке на блок. Другие преимущества плавки на выпуск заключаются в следующем:

   1) дробление слитков требует меньшей  мощности копра, нежели дробление блоков больших тоннажей;

   2) отсутствие возвратных материалов  удешевляет и упрощает производственный процесс;

   3) возникают лучшие условия для  автоматизации плавильного процесса;

   4) получаемый ферросплав более  чист и имеет лучшее качество, чем ферросплав блок-процесса.

     К недостаткам плавки на выпуск  следует отнести затруднение с освоением выпуска расплава из-под закрытого колошника, в силу чего имеет место возрастание теплопотерь, а также необходимость иметь большой парк изложниц, так как срок их службы сравнительно невелик. 

   Выпуск  и разливка сплава 

   Выпуск  электрокорунда производят через 6-7 ч. Периодичность выпуска ферросплава через три выпуска электрокорунда. По ходу плавки колошник печи для осаждения «козла» обрабатывают деревянными жердями. Расплав электрокорунда корректируют малыми порциями углеродистого восстановителя и он считается готовым, когда штанговая проба содержит 94,5-96,5 % А1₂O₃. Цвет пробы должен быть светло-желтый, белый и белый с серыми пятнами. Штанговая проба электрокорунда высокого качества должна быть тонкой, хорошо проплавленной с явно выраженной кристаллизацией. С целью обеспечения стабильно высокого качества электрокорунда и технико-экономических показателей количество загружаемой на плавку шихты должно строго выдерживаться. Уменьшение количества задаваемой в печь на плавку шихты и увеличение расхода электроэнергии приведут к увеличению размеров ванны за счет оплавления гарнисажа. Чтобы не допустить этого, необходимо после каждого выпуска электрокорунда измерять глубину ванны и осматривать гарнисаж (нормальная глубина ванны составляет 3,0-3,7 м). При проплавлении на глубину более 3,7 м необходимо принимать меры к замораживанию пода. Для этого следует повысить содержание А1₂O₃ в расплаве до 96,0-96,5 %„ увеличить загрузку шихты на 10-15 % и снизить мощность до 6-7 МВт. Положением электродов на печах управляют с помощью автоматических регуляторов.

   Электрокорундовый расплав выпускают через лётку  в футерованную изложницу. Ее обмазывают пастой состава 20 % графита, 60% магнитной фракции < 160 мкм и 20% огнеупорной глины. Изложницу, установленную на тележку, заправляют сростками с целью предотвращения прорыва расплава во время выпуска (толщина засыпки 30-35 см). На место падения струи подкладывают куски шлака и электрокорунда. Вскрытие лётки начинается с электрического прожига и заканчивается кислородным прожигом. Для прожига лётки кислородом применяют стальные трубки наружным диаметром 17 мм и толщиной 2,8 мм.