Производство ферромолибдена внепечным методом

Почему метод наружной-печи доминирует в производстве ферромолибдена

Ферромолибден — лигатура, используемая для введения молибдена в сталь и чугун. Метод внешней-печи, также называемый алюминотермическим или термитным восстановлением, позволяет получить сплав без какого-либо внешнего источника энергии, поскольку сама шихта выделяет достаточно тепла, чтобы расплавить как металл, так и шлак. Триоксид молибдена восстанавливается алюминием, а железо примешивается к шихте так, что восстановленный молибден собирается в виде железо-молибденового сплава, а не в виде чистого металла. После воспламенения реакция является самоподдерживающейся-, поэтому процесс зависит от правильно подготовленного реакционного сосуда, чистой песчаной основы и строго контролируемой смеси зарядов, а не от топлива.

Таким образом, плавильная печь является центральным элементом оборудования. Его геометрия, футеровка и состояние песчаного гнезда определяют, сколько металла будет восстановлено и насколько чисто шлак отделится от сплава.

Корпус печи и огнеупорная футеровка

Корпус печи представляет собой простой круглый цилиндр, сваренный из стального листа, обычно толщиной около 10 мм. Он работает как структурный контейнер и как форма, несущая огнеупорную футеровку, а не как источник тепла. Внутренняя поверхность облицована огнеупорным глиняным кирпичом, уложенным одинаковой толщины, так что оболочка защищена от короткого, но интенсивного теплового импульса реакции. Кирпичи, которые расколоты, потрескались или расшатались, позволяют жидкому шлаку достигать стальной пластины и сокращают срок службы печи.

Корпус: сварной круглый стальной цилиндр, пластина толщиной примерно 10 мм.

Футеровка: огнеупорный глиняный кирпич, уложенный плотно и ровно.

Отверстие для выпуска шлака: открывается через обечайку примерно на 100 мм выше нижнего края.

Диаметр отверстия: около 120 мм на типовом производственном агрегате.

Выпускное отверстие намеренно расположено низко, чтобы слой шлака, плавающий над более плотным сплавом, можно было вытянуть или отвести, не нарушая ванну металла. Слишком высокое отверстие оставляет внутри печи тяжелый шлаковый пято; слишком низкое расположение отверстия подвергает сплав риску.

Подготовка песчаной основы и песчаного гнезда

Подготовленную печь устанавливают на песчаное основание и в этом основании формируют полусферическое углубление, обычно называемое песочницей или песчаным гнездом. Гнездо — это то, что на самом деле удерживает расплавленный сплав на дне реакционного сосуда, поэтому его форма и уплотнение имеют такое же значение, как и кирпичная футеровка.

Используется высушенный речной песок. После выравнивания бочки печи гнездо прочно утрамбовывают, уделяя особое внимание месту соединения нижней кромки бочки с песком. Практическое правило – внутреннюю сторону утрамбовывать до готовой высоты 150-200 мм, а внешнюю – более 400 мм. Это придает песку достаточную массу, чтобы противостоять давлению расплава, и предотвращает утечку шлака через шов во время плавки.

Гнездо должно высохнуть естественным путем. Гнездо из мокрого песка неприемлемо: влага, попавшая в песок, при контакте с расплавом превращается в пар, вызывая сильные брызги, которые могут травмировать экипаж и нарушить реакцию. Время, потраченное на сушку, обеспечивает безопасность и урожайность.

Алюминотермический заряд

Плата собрана из трех функциональных групп:

Источник молибдена- триоксид молибдена, оксидное сырье, поставляющее молибден.

Восстановитель- алюминий, обычно в виде гранул или порошка, вес которого соответствует кислородному балансу оксидного сырья.

Носитель железа и флюс-железо-содержащий материал плюс небольшое количество флюса, который задает плотность и поведение сплава при плавлении и сохраняет шлак текучим.

Подготовка шихты представляет собой операцию взвешивания и смешивания, а не операцию плавления. Слишком крупный алюминий вступает в реакцию медленно и оставляет молибден в шлаке; Слишком мелкий алюминий может вызвать слишком быструю реакцию и выбросить материал из сосуда. Влага в любом компоненте ведет себя подобно гнезду из влажного песка, поэтому все корма остаются сухими, а смешанная загрузка используется быстро.

Реакция, охлаждение и разделение

Воспламенение начинается из одной точки, а затем фронт реакции проходит через заряд. Сплав представляет собой плотную жидкость, которая опускается в песчаное гнездо, а богатый глиноземом шлак- плавает сверху. Сосуд оставляют нетронутым, чтобы разделение осуществлялось под действием силы тяжести: правильный период отстаивания важнее любого механического перемешивания после него.

Как только масса затвердеет, печь поднимают и выбивают гнездо из песка. Пуговица из сплава восстанавливается, очищается от прилипшего шлака, затем измельчается и сортируется до размеров, заказанных клиентом. Шлак проверяется на наличие захваченного металла перед тем, как его выбросить, поскольку молибден, запертый в шлаке, приводит к прямой потере выхода продукции.

Типичный состав и контроль качества

В таблице ниже перечислены типичные коммерческие диапазоны ферромолибдена. Точные пределы для данного заказа определяются применимой спецификацией продукта и договором купли-продажи.

Элемент	Типичный диапазон	Функция в сплаве
Мо	55.0-75.0 %	Активный легирующий элемент, подаваемый в сталь
Фе	Баланс	Носитель, снижающий интервал плавления сплава.
Си	1,5 % макс.	Остаток от восстановления и сырого корма
Ал	1,0 % макс.	Остаточный восстановитель
C	0,10 % макс.	Контролируется для низко-углеродистых марок стали.
S	0,10 % макс.	Контролируется чистота
P	0,05 % макс.	Контролируется для ограничения охрупчивания
Cu	0,50 % макс.	Остаточный элемент из кормовых материалов

Торговые обозначения, такие как FeMo60 и FeMo55, указывают на номинальное содержание молибдена в сплаве. Ферромолибден, поставляемый в соответствии с GB/T 3649 или ASTM A132, обычно поставляется с сертификатом, в котором указаны проанализированные значения для элементов, перечисленных выше, и покупатели должны сравнить этот сертификат с записями о песчаном гнезде, массой загрузки и фракцией просеянного крупного размера, поскольку вместе эти три записи объясняют большинство изменений выхода от плавки к плавке.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Что такое метод внешней-печи при производстве ферромолибдена?
Это метод алюминотермического восстановления, при котором триоксид молибдена восстанавливается алюминием внутри подготовленного сосуда с добавлением железа, так что продукт представляет собой ферромолибденовый сплав. Реакция выделяет собственное тепло.

Вопрос: Почему печь футерована огнеупорным глиняным кирпичом?
Футеровка защищает стальную оболочку от сильного тепла реакции и жидкого шлака. Изношенные или незакрепленные кирпичи позволяют шлаку попасть в оболочку и сократить срок службы печи.

Вопрос: Насколько большим должно быть отверстие для выпуска шлака?
Для производственного агрегата характерно отверстие диаметром около 120 мм, открытое примерно на 100 мм выше нижнего края корпуса. Такое положение удерживает отверстие вблизи слоя шлака, не обнажая ванну сплава.

Вопрос: Что произойдет, если песчаное гнездо намокнет?
Захваченная влага при попадании расплава превращается в пар, вызывая сильное разбрызгивание и реальный риск травм. Перед использованием гнездо всегда высушивается естественным путем.

Вопрос: Почему необходимо так тщательно утрамбовывать место соединения бочки и песка?
Этот сустав является самым слабым местом судна. Твердая подбивка с обеих сторон внутренней высотой 150-200 мм и наружной высотой более 400 мм предотвращает вытекание шлака при плавке.

Вопрос: Необходимо ли внешнее топливо для запуска реакции?
Требуется лишь небольшой заряд зажигания. Начавшееся восстановление триоксида молибдена алюминием является сильно экзотермическим и продолжается до конца загрузки.