ЭЛЕКТРОДНАЯ МАССА ДЛЯ САМООБЖИГАЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРОДОВ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПЕЧЕЙ
ELECTRODE MASS FOR SELF-BAKING ELECTRODES OF FERROALLOY FURNACES

Изобретение относится к области электродной промышленности и ферросплавного производства и предназначено для использования при изготовлении самообжигающихся электродов ферросплавных рудовосстановительных печей.
Известно, что углеродистая электродная масса, как правило, состоит из термоантрацита, прокаленного кокса (доменного, литейного) и связующего, в качестве которого обычно используется каменноугольный пек (Гасик М.И. Электроды рудовосстановительных электропечей. М.: Металлургия, 1985. - 284 с.).
Значительным недостатком известной электродной массы и получаемых из нее обожженных электродов является низкая электропроводность и механическая прочность.
Высокая удельная электропроводность является одним из основных требований, предъявляемых к самообжигающимся электродам, т.к. электрические потери в электродах составляют 25-45% от всех потерь в электрической сети ферросплавных печей.
Уменьшение потерь электроэнергии в электроде можно достичь, снижая электросопротивление обожженной электродной массы, при этом увеличивая механическую прочность рабочего конца электрода, что положительно сказывается на технико-экономических показателях производства ферросплавов.
С целью снижения электрического сопротивления, увеличения термической стойкости, повышения пластичности электродных масс в состав их шихты вводят различные графитовые и минеральные добавки.
Известна электродная масса для самообжигающихся электродов, включающая термоантрацит и каменноугольный пек, отличающаяся тем, она дополнительно содержит железококс, который состоит из железной руды, магнетита и окалины. Соотношение компонентов массы составляет, масс.%: термоантрацит 23-57; железококс 25-55; каменноугольный пек - остальное (патент РФ №2255043, С01В 31/02, С25В 11/12 от 30.01.2004). Этот способ хотя и снижает электросопротивление массы на 10%, но требует отдельно приготовленного по специальной технологии железококса, его дробления и сортировки. Это усложняет технологию и удорожает продукт.
Другим примером нового состава углеродной массы является композиция, состоящая из термоантрацита и каменноугольного пека, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полукокс при следующем соотношении компонентов, масс.%: полукокс 20-45; каменноугольный пек 20-28 и термоантрацит - остальное (авторское свидетельство СССР №704896, С01В 31/02, С25В 11/12 от 12.10.1977). Этот способ не снижает затрат на шихтовые материалы, поскольку полукокс имеет примерно одинаковую стоимость с коксом. Кроме того, замена кокса на полукокс не повышает электропроводность электродной массы.
В качестве прототипа принят наиболее близкий по технологической сущности к заявляемой электродной массе состав, в который входят следующие компоненты, масс.%: термоантрацит 10-40; кокс 10-40; карбид кремния 25-50; каменноугольный пек 18-28 (авторское свидетельство СССР №783366, С25В 11/12 от 16.03.1979). Этот состав имеет серьезный недостаток, состоящий в том, что предлагаемая добавка к электродной массе (карбид кремния) должен производиться отдельно в электропечах на блок с высоким удельным расходом электроэнергии. Кроме того, основные служебные характеристики (электросопротивление, теплопроводность) электродной массы, полученной по этому изобретению, незначительно отличается от показателей прототипа.
Задачей нашего изобретения является создание такого состава электродной массы для самообжигающихся электродов, который обеспечивает повышение электропроводности и прочности электродов за счет повышения степени их графитизации.
Поставленная задача решается тем, что электродная масса для самообжигающихся электродов ферросплавных печей, включающая антрацит, литейный кокс и каменноугольный пек, согласно изобретению дополнительно содержит отходы кремнистых и хромистых ферросплавов при следующем соотношении компонентов, масс.%:
антрацит
35-45
литейный кокс
32-40
отходы кремнистых и хромовых ферросплавов
3-6
каменноугольный пек
остальное
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и техническим результатом, которого мы достигаем, состоит в том, что введение в состав электродной массы для электродов отходов кремнистых и хромистых ферросплавов повышает степень графитизации электродов за счет высокотемпературного взаимодействия компонентов ферросплавов (кремния, железа, хрома и др.) с углеродом электродной массы с образованием карбида кремния, железа и хрома. Эти карбиды, воздействуя на процесс графитизации, увеличивают электро- и теплопроводность, прочность рабочего конца, электроотходы кремнистых и хромистых ферросплавов представляют собой порошковый материал, образующийся при дроблении ферросилиция марок ФС45 и ФС65 (содержание кремния соответственно 45 и 65%, остальное - железо) и углеродистого феррохрома (65% Cr; 7% C; остальное - железо). Смесь этих отходов кремнистых и хромистых ферросплавов имеет средний химический состав, масс.%: кремния 30-45; хрома 10-20; углерода 1-2; остальное - железо.
Гранулометрический состав отходов приведен ниже.
Размер частиц, мм
Количество частиц, %
>2,5
0,2-0,5
2,5-1,6
6,3-0,7
1,6-1,0
0,6-1,0
1,0-0,2
26-29
0,2-0,16
10-12
<0,16
57-62
Приготовление электродной массы происходит по принятой на предприятии технологии. Антрацит и кокс дробят, рассевают и прокаливают, затем дозируют в соответствии с рецептурой вместе с отходами кремнистых и хромистых ферросплавов и каменноугольным пеком, подают в смеситель, где осуществляется их перемешивание в течение 3-5 мин при температуре 130-180°C. После этого масса формуется в блоки, которые загружаются в стальной кожух самообжигающегося электрода рудовосстановительной электропечи.
Заявляемый состав электродной массы был опробован на ОАО «Серовский завод ферросплавов». Кампания по применению пылевидных отходов ферросплавов включала 2 этапа: производство электродной массы на участке электродной массы ОАО «СЗФ» и испытание ее при эксплуатации электродов рудовосстановительных печей, выплавляющих ферросилиций и высокоуглеродистый феррохром в плавильном цехе №1.
При производстве электродной массы заявляемого состава использовали оборудование, имеющееся на участке электродной массы.
В процессе производства электродной массы с применением получаемых на этом же заводе отходов кремнистых и хромистых ферросплавов отмечено снижение расхода связующего пека). Это объясняется тем, что пористость металлической пыли ниже, чем углеродистых материалов. Образцы электродной массы обжигались и испытывались на стандартных приборах на механическую прочность и удельное электросопротивление.
Электродную массу заявленного состава, применяли для набивки самообжигающихся электродов диаметром 1200 мм на электропечах мощностью 22 МВА.
Полученные в ходе испытания предлагаемого состава массы данные в сравнении с прототипом и обычным составом массы (состав 1) представлены в таблице.
Таблица
Влияние состава электродной массы на ее физические свойства
Компоненты шихты
Состав электродной массы, %
прототип
1
2
3
4
5
6
Антрацит (термоантрацит)
50
39
39
39
39
39
39
Литейный кокс
-
39
37
36
35
34
34
Железококс
33
-
-
-
-
-
-
Отходы кремнистых и хромистых ферросплавов
-
-
-
3,5
4,5
6
7
Каменноугольный  пек
17
22
21
21,5
21,5
21
20
Физические свойства обожженной электродной массы
УЭС, мкОм·м
91
93
93
92
87
86
87
Механическая прочность, МПа
1,79
1,78
1,80
1,80
1,92
1,85
1,88
Из данных таблицы следует, что прототип и электродная масса ОАО «СЗФ» без добавки отходов кремнистых и хромистых ферросплавов 1) имеют низкие показатели по удельному электросопротивлению (УЭС) и механической прочности. Добавка пылевидных отходов кремнистых и хромистых ферросплавов повышает эти показатели. Наиболее низкое УЭС, высокая прочность были отмечены у составов 4 и 5 при 4,5-6,0% отходов ферросплавов в шихте, в связи с чем нами рекомендуется иметь их в шихте электродной массы 4-6%. Более высокое содержание отходов 6) и более низкое (составы 2 и 3 таблицы) не приводит к более высоким показателям, чем составы 4 и 5.
К положительному воздействию ввода в электродную массу отходов ферросплавов следует также отнести:
- экономию кокса на 5% и каменноугольного пека за счет применения дешевых мелкодисперсных металлических отходов;
- полезное использование отходов производства ферросплавов.
Таким образом, из приведенных в таблице результатов следует, что предлагаемый состав электродной массы отличается от прототипа более высокими эксплуатационными характеристиками и возможностью расходов на кокс и каменноугольный пек. Кроме того, полезно отходы собственного производства (пылевидные фракции кремнистых и хромистых ферросплавов).