الزامات کک برای ذوب فروسیلیکون 70: کربن ثابت، خاکستر و مقاومت

چرا کک کک ذوب فروسیلیکون 70 را کنترل می کند؟

فروسیلیکون 70 یک آلیاژ فروآلیاژی غنی از سیلیکون است که دارای تقریباً 70{3}}75 درصد Si است که در یک کوره قوس غوطه‌ور با احیای کربوترمی سیلیس تولید می‌شود. در این فرآیند کک صرفاً سوخت نیست: عامل کاهنده است که اکسیژن را از SiO2 جدا می‌کند، عنصر مقاومتی که انرژی الکتریکی را به گرما در داخل بار تبدیل می‌کند، و اسکلت نفوذپذیر که اجازه می‌دهد مونوکسید کربن به سمت بالا فرار کند در حالی که بار پایین می‌آید. از آنجا که یک ماده هر سه وظیفه را به طور همزمان انجام می دهد، کیفیت آن به طور همزمان بازیابی سیلیکون، مصرف برق خاص و پایداری کوره را تعیین می کند.

گیاهانی که جایگزین یک کک ارزان‌تر و غنی از خاکستر می‌شوند، معمولاً پس‌انداز ظاهری را در عرض چند روز ناپدید می‌کنند. مصرف برق افزایش می‌یابد، حجم سرباره افزایش می‌یابد، نفوذ الکترود نامنظم می‌شود و محتوای سیلیکون فلز شنود شده از مشخصات خارج می‌شود. پنجره ای که در زیر توضیح داده شده است، منعکس کننده روش صلاحیتی است که اکثر تولیدکنندگان فروسیلیکون قبل از پذیرش مقدار کک برای حرارت های FeSi 70 اعمال می کنند.

کربن، خاکستر و مواد فرار ثابت

کربن ثابت کسری است که در واقع سیلیس را کاهش می دهد. کربن ثابت بالاتر به این معنی است که کک کمتری در هر تن آلیاژ شارژ می شود و به نسبت خاکستر و ناخالصی کمتری وارد کوره می شود. خاکستر ماده ای بی اثر است: باید ذوب شود و سپس به صورت سرباره حذف شود و انرژی مصرف شود و آلیاژ رقیق شود. مواد فرار باید کم بمانند زیرا انتشار آن در نزدیکی نوک الکترود بار را مختل می کند و گرما را هدر می دهد.

شیمی خاکستر به اندازه مقدار خاکستر اهمیت دارد. خاکستر غنی از آلومینا، ویسکوزیته سرباره را افزایش می‌دهد و ضربه زدن را سخت‌تر می‌کند، بنابراین بسیاری از کارخانه‌های ذوب، سهم آلومینا خاکستر کک را علاوه بر پوشاندن خاکستر کل، محدود می‌کنند و گوگرد و فسفر را همزمان بررسی می‌کنند.

مقاومت الکتریکی و{0}}رفتار دمای بالا

مقاومت کک، به ویژه مقاومت در محدوده 1200-1600 درجه سانتیگراد، مقاومت کاری کل شارژ را تعیین می کند. یک کک با مقاومت{3}بالا به کوره این امکان را می‌دهد که همان قدرت را در جریان پایین‌تر ارائه دهد، که نفوذ الکترود به درون بار را عمیق‌تر می‌کند، ناحیه دمای بالا را کوتاه می‌کند و ناحیه واکنش را بزرگ می‌کند. پیامدهای عملی عبارتند از تبخیر کمتر سیلیکون کاهش یافته، استفاده بهتر از گرما و مصرف توان ویژه کمتر.

مقاومت خاصیت دائمی منبع کک نیست. با افزایش دمای کربنیزاسیون و با گرافیت شدن ساختار کربن کاهش می یابد و با توزیع اندازه و بسته بندی تغییر می کند. بنابراین، ککی که در یک کارخانه خوب عمل می‌کند، می‌تواند در کوره دیگری با هندسه الکترود و توان ورودی متفاوت رفتار متفاوتی داشته باشد، بنابراین صلاحیت باید همیشه در کوره واقعی تأیید شود نه در یک برگه داده به تنهایی.

رطوبت، اندازه توده و قوام استحکام

آب ارزان‌ترین ناخالصی در کک و یکی از گران‌ترین ناخالصی‌ها در عمل است. هر درصد رطوبت باید تبخیر و فوق گرم شود و گرما مستقیماً از کوره می آید. مهمتر از آن، نوسانات رطوبت، کربن واقعی را در هر دسته تغییر می دهد، بنابراین اپراتور نمی تواند نسبت کربن به سیلیس را ثابت نگه دارد. نتیجه کوره ای است که بین کاهش بیش از-و کاهش- با نوسانات مربوطه در دمای ضربه زدن و درجه آلیاژ در نوسان است.

توزیع اندازه تأثیر مشابهی بر پایداری دارد. توده‌های بزرگ حفره‌هایی ایجاد می‌کنند که گاز را هدایت می‌کنند و مناطق محلی را بیش از حد گرم می‌کنند، در حالی که ریزه‌ها مسیر گاز را مسدود می‌کنند و باعث آویزان شدن سطح بار می‌شوند. یک کسر باریک و غربال شده با محتوای پودر محدود، توزیع گاز را یکنواخت نگه می دارد. شاخص های قدرت از آزمایش درام نشان می دهد که یک کک چه مقدار پودر بین حیاط و دهانه کوره تولید می کند، که اغلب مربوط به قدرت آن در زمان تحویل است.

نحوه تعامل کک با سیلیس، الکترودها و سرباره

کاهش سیلیس عمدتاً از طریق واکنش SiO2 با کربن برای تشکیل گاز مونوکسید سیلیکون و مونوکسید کربن انجام می‌شود که متعاقباً مونوکسید متراکم شده و در بار عمیق‌تر واکنش نشان می‌دهد. ککی که به راحتی در بار بالایی واکنش نشان می دهد، قبل از اینکه بار به اندازه کافی گرم شود، مونوکسید کربن بیش از حد تولید می کند و کربن را هدر می دهد. ککی که بیش از حد غیر واکنشی است، کربن بدون واکنش را در سرباره باقی می گذارد. واکنش اندازه گیری شده به عنوان شاخص واکنش کک، همراه با قدرت پس از واکنش، تصویر مفیدی از رفتار در شفت به دست می دهد.

شیمی سرباره حلقه را می بندد. هر کیلوگرم خاکستر به سرباره کمک می کند و هر کیلوگرم سرباره گرما و سیلیکون کاهش نیافته را می برد. بنابراین، کنترل همزمان خاکستر، آلومینا، گوگرد و فسفر از بهینه سازی هر عددی ارزشمندتر است، زیرا کوره به جای یک خط مشخصات، به ترکیب پاسخ می دهد.

مراحل احراز صلاحیت قبل از پذیرش لات کوکا

از لات به صورت دریافتی نمونه برداری کنید و رطوبت، خاکستر، مواد فرار و کربن ثابت را با محاسبه تعیین کنید.

یک نمونه معرف را غربال کنید و توزیع اندازه، به ویژه کسری زیر 5 میلی متر و بالای 25 میلی متر را ثبت کنید.

شاخص های مقاومت درام و در صورت وجود تجهیزات، واکنش پذیری و قدرت پس از واکنش را اندازه گیری کنید.

مقاومت را با کک مرجع که در حال حاضر در همان بار کوره استفاده می شود، مقایسه کنید.

یک آزمایش کنترل شده سه تا پنج روزه را در ورودی برق ثابت و ثبت مصرف برق خاص، حجم سرباره و محتوای سیلیکون آلیاژی اجرا کنید.

فقط زمانی که آزمایش نفوذ الکترود پایدار و عدم افزایش مصرف برق در هر تن آلیاژ را نشان می‌دهد، آن را بپذیرید.

چین استاندارد ملی اختصاصی برای کک فروآلیاژی را حفظ نمی کند. تولیدکنندگان عموماً از مشخصات کک متالورژیکی مانند GB/T 1996 همراه با استانداردهای سازمانی خود استفاده می کنند، به همین دلیل است که آزمایش ویژه کوره همچنان آزمون تعیین کننده است.

سوالات متداول

س: آیا کربن ثابت بالاتر همیشه به معنای کک بهتر است؟
نه به خودی خود. کربن ثابت بالا کمک می کند، اما کک با کربن ثابت بسیار بالا و واکنش پذیری بسیار کم ممکن است کربن واکنش نداده را در سرباره باقی بگذارد، بنابراین باید با واکنش پذیری، قدرت و توزیع اندازه قضاوت شود.

س: چرا رطوبت چنین نیاز حیاتی است؟
زیرا کربن شارژ شده در هر دسته را تغییر می دهد. حتی یک نوسان دو نقطه‌ای در رطوبت باعث می‌شود که نسبت شارژ مجدداً-تنظیم شود و کوره با دما و درجه ناپایدار پاسخ می‌دهد.

س: آیا می توان از کک متالورژی غربال شده برای FeSi 70 استفاده کرد؟
بله. کک متالورژی غربال شده و کک تبدیل به گاز هر دو به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، مشروط بر اینکه بخش های ریز حذف شوند، زیرا پودر جریان گاز را در سطح بار مسدود می کند.

س: چه سطح مقاومتی باید مشخص شود؟
به جای یک عدد، مشخص کنید که مقاومت در دمای ذوب نباید کمتر از کک مورد استفاده فعلی باشد. مقاومت به شدت به دمای کربنیزاسیون بستگی دارد، بنابراین آزمایش مقایسه ای در برابر کک مرجع قابل اطمینان تر است.

س: چگونه باید شیمی خاکستر را کنترل کرد؟
کنترل سهم آلومینا، گوگرد و فسفر و همچنین خاکستر کل. استفاده از سرباره غنی از آلومینای ویسکوز-حتی زمانی که کل خاکستر در حد مجاز است دشوار است.

س: آیا آهن موجود در خاکستر کک مشکل دارد؟
آهن می تواند به عنوان یک کاتالیزور احیا عمل کند و در آلیاژ بازیافت می شود، بنابراین سطوح متوسطی قابل تحمل است. محدودیت واقعی حجم سرباره و اثر خاکستر بر تعادل بار است نه آهن به تنهایی.