Защо добавянето на кокс контролира феросиликоновата пещ
Коксът е редукторът при топенето на феросилиций и източникът на въглерод за реакцията, която отнема силиция от кварца. Намаляването следва общия маршрут SiO2 + 2C=Si + 2CO, така че теоретичното търсене на въглерод е около 0,40 kg фиксиран въглерод за всеки килограм зареден силициев диоксид. С кокс, който анализира приблизително 85% фиксиран въглерод, това съответства на около 0,47 kg кокс на килограм силициев диоксид, преди да се вземе предвид въглеродът, изразходван от редукция на железен оксид, въглеродът, изгубен като прах, и въглеродът, изгорен на повърхността на заряда. Следователно реалните пещи работят над теоретичната цифра и точната настройка не е фиксирано число: тя трябва да се регулира непрекъснато, тъй като състоянието на пещта, електрическите параметри и геометрията на зареждането се променят.
Правилното регулиране е това, което отличава стабилната пещ от нестабилната. Твърде малко въглерод оставя силициев диоксид нередуциран, увеличава загубата на силиций в шлаката и избутва електрода дълбоко в заряда. Твърде много въглерод изгражда силициев карбид и графит в тигела, нарушава падането на заряда и в крайна сметка води до намаляване на натоварването. Правилата по-долу определят посоката на корекция за ситуациите, които операторите срещат най-често.
Правило едно: Нагласете добавянето на кокс към състоянието на пещта
Първият сигнал е самото състояние на пещта. Когато състоянието е лепкаво, зарядът намалява бавно, шлаката става вискозна и електродите са склонни да стоят по-високо от нормалното, количеството добавен кокс трябва да се увеличи по подходящ начин. Допълнителният въглерод възстановява степента на редукция, разрежда заряда и позволява на пещта да поеме натоварването отново. Когато състоянието на пещта показва излишък на въглерод, знаците са обърнати: ярък горен край на пещта, натрупване на въглерод около електродите и приплъзване или приплъзване на заряда и в този случай количеството добавен кокс трябва да бъде подходящо намалено. Работата по наблюдаваните условия, а не по фиксирана рецепта, е най-бързият начин да поддържате тигела в баланс.
Правила от две до четири: Вмъкване на електроди, размер на пещта и вторично напрежение
Три допълнителни променливи променят правилната настройка на кокса, дори когато самото състояние на пещта изглежда нормално.
Дълбочина на вмъкване на електрода: когато електродът се вмъкне плитко в заряда, количеството добавен кокс може да бъде намалено по подходящ начин, тъй като вече има повече въглерод в горещата зона и редукционният товар е по-нисък.
Капацитет на пещта: пещ с по-малък капацитет има по-ниска температура в отвора на пещта и коксът на повърхността изгаря по-малко, така че количеството добавен кокс трябва да бъде намалено по подходящ начин. В малка пещ въглеродът, който напуска заряда като въглероден диоксид, преди да достигне реакционната зона, е голям дял от общото количество.
Вторично напрежение: в същата пещ топенето с по-високо вторично напрежение изисква по-ниско добавяне на кокс, докато по-ниското вторично напрежение изисква повече. Повишаването на напрежението удължава дъгата, концентрира повече топлина в горната част на заряда и увеличава въглерода, изгорен близо до повърхността.
Правило пето: Диаметър на окръжността на стъпката на електрода
Геометрията на пещта е толкова важна, колкото и електрическата настройка. За пещи със същия капацитет по-голям диаметър между електродите в централния кръг на стъпката означава, че количеството добавен кокс трябва да бъде повече, докато по-малък диаметър на централния кръг на стъпката означава, че добавеното количество кокс трябва да бъде по-малко. Диаметърът на делителния кръг определя каква част от заряда седи вътре в зоната с висока температура между електродите. Широкият кръг оставя по-голяма хладна зона и по-дълъг път за заряда, така че е необходим повече въглерод, за да се извърши намаляването докрай; тесният кръг концентрира реакцията и позволява по-бедна настройка на въглерода.
| Наблюдение в пещта | Действие на добавяне на кокс |
|---|---|
| Лепкаво състояние, бавно падане на заряда, високо разположени електроди | Увеличете по подходящ начин |
| Излишен въглерод в състояние на пещ, светъл горен слой, натрупване на въглерод | Намалете по подходящ начин |
| Електрод, вкаран плитко в заряда | Намалете по подходящ начин |
| Пещ с по-малък капацитет, по-ниска температура в устата на пещта | Намалете по подходящ начин |
| Същата пещ работи при по-високо вторично напрежение | Намалете по подходящ начин |
| По-голям диаметър на делителния кръг на електрода при същия капацитет | Увеличете по подходящ начин |
| По-малък диаметър на делителния кръг на електрода | Намалете по подходящ начин |
Превръщане на правилата в контролирана практика
Правилата за посока са основата, но те са надеждни само когато са обвързани с измерването. Въглеродният баланс на феросиликонова пещ с потопена дъга се затваря от три набора от данни: фиксираното въглеродно съдържание и степента на размер на всяка партида кокс, съдържанието на силициев диоксид в добавките, съдържащи кварц и желязо, и електрическият запис на пещта. Коксът с високо съдържание на летливи вещества също носи влага и летливи вещества, които консумират топлина, без да намалява силициевия диоксид, така че промяната на източника на кокс обикновено изисква промяна на настройката, дори когато въглеродният анализ е непроменен.
Практическият контролен контур е кратък. Операторите записват позицията на електрода, натоварването, тока и напрежението заедно с всяка промяна в добавянето на кокс, вземат проби от отпуснатата сплав за силиций и шлаката за загуба на силиций и сравняват двете с изчисленото въглеродно търсене на заряда. Ако легираният силиций спадне и силиконовата шлака се повиши, редуцирането се спира и добавянето на кокс трябва да се увеличи; ако силициевият карбид се появи в тигела или пещта откаже товар, добавката трябва да бъде намалена. Регулирането на малки стъпки и даването на време на всяка стъпка да се покаже в анализа на крана предотвратява завъртането на пещта от едната крайност в другата, което е много по-вредно от леко погрешно ниво на въглерод.
Често задавани въпроси
Въпрос: Каква е основната цел на кокса при топенето на феросилиций?
Коксът доставя въглерода, който редуцира силициевия диоксид до силиций. Общата реакция SiO2 + 2C=Si + 2CO изисква около 0,40 kg фиксиран въглерод на килограм силициев диоксид и практическото добавяне е зададено над тази цифра.
В: Какво трябва да се направи, когато състоянието на пещта стане лепкаво?
Увеличете съответно добавянето на кокс. Допълнителният въглерод възстановява степента на намаляване, кара заряда да спадне отново и позволява на пещта да поеме натоварване.
В: Как вторичното напрежение влияе на настройката на кокса?
В една и съща пещ по-високото вторично напрежение изисква по-малко добавяне на кокс, а по-ниското вторично напрежение изисква повече, тъй като по-дългата дъга изгаря повече въглерод в горната част на заряда.
Въпрос: Защо малките пещи се нуждаят от по-малко кокс?
По-малката пещ има по-ниска температура на отвора на пещта, така че коксът изгаря по-малко на повърхността и повече въглерод се губи, преди да достигне реакционната зона, което изисква намалено добавяне.
Въпрос: Как диаметърът на кръга на стъпката на електрода променя добавянето?
По-големият диаметър на делителния кръг означава по-голяма охладителна зона и по-дълъг редукционен път, така че е необходим повече кокс; по-малък диаметър концентрира реакцията и позволява по-малко кокс.
В: Колко често трябва да се коригира добавянето на кокс?
Трябва да се преразглежда всеки път, когато състоянието на пещта, позицията на електрода, натоварването, напрежението или анализът на кокса и кварца се променят, с корекции, направени на малки стъпки и потвърдени спрямо съдържанието на силиций в отпуснатата сплав и загубата на силиций в шлаката.
