Zašto dodatak koksa kontrolira ferosilicijsku peć
Koks je reduktor u topljenju ferosilicijuma i izvor ugljika za reakciju koja izvlači silicijum iz kvarca. Smanjenje prati ukupni put SiO2 + 2C=Si + 2CO, tako da je teoretska potražnja za ugljenikom oko 0,40 kg fiksnog ugljika za svaki kilogram napunjenog silicijum dioksida. S koksom koji ispituje otprilike 85% fiksnog ugljika, to odgovara oko 0,47 kg koksa po kilogramu silicijum dioksida, prije nego što se uzme u obzir ugljik potrošen redukcijom željeznog oksida, ugljik izgubljen kao prašina i ugljik sagorio na površini punjenja. Stvarne peći stoga rade iznad teorijske brojke, a tačna postavka nije fiksni broj: mora se kontinuirano prilagođavati kako se stanje peći, električni parametri i geometrija punjenja mijenjaju.
Ispravno podešavanje je ono što razlikuje stabilnu peć od nestabilne. Premalo ugljika ostavlja silicijum nesmanjenim, povećava gubitak silicijuma u šljaci i gura elektrodu duboko u naboj. Previše ugljika stvara silicijum karbid i grafit u lončiću, ometa spuštanje naboja i na kraju dovodi do smanjenja opterećenja. Pravila u nastavku određuju smjer prilagođavanja za situacije s kojima se operateri najčešće susreću.
Prvo pravilo: Prilagodite dodatak koksa stanju u peći
Prvi signal je stanje same peći. Kada je stanje ljepljivo, punjenje se polako spušta, šljaka postaje viskozna i elektrode imaju tendenciju da sjede više od normalnog, količinu dodanog koksa treba povećati na odgovarajući način. Dodatni ugljik vraća stopu redukcije, razrjeđuje punjenje i omogućava peći da ponovo preuzme opterećenje. Kada stanje peći pokazuje višak ugljika, znakovi su obrnuti: svijetli vrh peći, akumulacija ugljika oko elektroda i proklizavanje ili klizanje punjenja, iu tom slučaju količinu dodanog koksa treba na odgovarajući način smanjiti. Rad u posmatranom stanju, a ne prema fiksnom receptu, najbrži je način da se lončić održi u ravnoteži.
Pravila dva do četiri: umetanje elektrode, veličina peći i sekundarni napon
Tri dodatne varijable mijenjaju ispravnu postavku koksa čak i kada stanje peći izgleda normalno.
Dubina umetanja elektrode: kada je elektroda plitko umetnuta u punjenje, količina dodanog koksa može se na odgovarajući način smanjiti, jer je više ugljika već dostupno u vrućoj zoni i redukciono opterećenje je manje.
Kapacitet peći: peć manjeg kapaciteta ima nižu temperaturu na ulazu peći i koks na površini manje potpuno sagorijeva, tako da količinu dodanog koksa treba na odgovarajući način smanjiti. Na maloj peći ugljik koji napušta punjenje u obliku ugljičnog dioksida prije nego što dođe do reakcione zone je veliki udio u ukupnom iznosu.
Sekundarni napon: na istoj peći, topljenje s višim sekundarnim naponom zahtijeva manji dodatak koksa, dok niži sekundarni napon zahtijeva više. Povećanje napona produžuje luk, koncentrira više toplote u gornjem dijelu punjenja i povećava ugljik koji sagorijeva blizu površine.
Pravilo pet: Prečnik kruga nagiba elektrode
Geometrija peći je važna koliko i električno podešavanje. Za peći istog kapaciteta, veći promjer između elektroda u krugu centra koraka znači da bi količina dodanog koksa trebala biti veća, dok manji promjer središnjeg kruga koraka znači da bi količina dodanog koksa trebala biti manja. Promjer kruga fiksira koliko se naboja nalazi unutar zone visoke temperature između elektroda. Široki krug ostavlja veću hladnu zonu i duži put za punjenje, tako da je potrebno više ugljika da bi se redukcija dovela do kraja; uski krug koncentriše reakciju i omogućava manje postavljanje ugljenika.
| Posmatranje kod peći | Akcija dodavanja koksa |
|---|---|
| Ljepljivo stanje, sporo punjenje, elektrode sjede visoko | Povećajte na odgovarajući način |
| Višak ugljika u stanju peći, svijetli vrh, nakuplja se ugljik | Smanjite na odgovarajući način |
| Elektroda umetnuta plitko u punjenje | Smanjite na odgovarajući način |
| Peć manjeg kapaciteta, niža temperatura na ulazu peći | Smanjite na odgovarajući način |
| Ista peć radi na višem sekundarnom naponu | Smanjite na odgovarajući način |
| Veći promjer kruga elektrode pri istom kapacitetu | Povećajte na odgovarajući način |
| Manji promjer kruga elektrode | Smanjite na odgovarajući način |
Pretvaranje pravila u kontroliranu praksu
Pravila usmjerenja su osnova, ali su pouzdana samo kada su vezana za mjerenje. Ravnoteža ugljika u potopljenoj lučnoj ferosilicijskoj peći zatvorena je sa tri seta podataka: fiksnim sadržajem ugljika i klasiranjem veličine svake serije koksa, sadržajem silicijevog dioksida u kvarcu i dodacima koji sadrže željezo, i električnim zapisom peći. Koks sa visokim sadržajem hlapljivih materija takođe donosi vlagu i isparljive materije koje troše toplotu bez redukcije silicijum dioksida, tako da promena izvora koksa obično zahteva promenu podešavanja čak i kada je analiza ugljenika nepromenjena.
Praktična kontrolna petlja je kratka. Operateri bilježe položaj elektrode, opterećenje, struju i napon zajedno sa bilo kojom promjenom dodavanja koksa, uzorkuju leguru za silicijum i trosku za gubitak silicijuma i upoređuju to dvoje sa izračunatom potrošnjom ugljenika za punjenje. Ako legirani silicijum padne, a silicijum šljake poraste, redukcija je smanjena i dodavanje koksa treba da se poveća; ako se silicijum karbid pojavi u lončiću ili peć odbija punjenje, dodatak treba odrezati. Podešavanje u malim koracima i davanje vremena svakom koraku da se pokaže u analizi slavine sprečava da se peć zamahne iz jednog ekstrema u drugi, što je mnogo štetnije od malo pogrešnog nivoa ugljenika.
Često postavljana pitanja
P: Koja je glavna svrha koksa u topljenju ferosilicijuma?
Koks opskrbljuje ugljikom koji reducira silicijum u silicijum. Ukupna reakcija SiO2 + 2C=Si + 2CO zahtijeva oko 0,40 kg fiksnog ugljika po kilogramu silicijum dioksida, a praktični dodatak je postavljen iznad te brojke.
P: Šta treba učiniti kada stanje peći postane ljepljivo?
Na odgovarajući način povećajte dodatak koksa. Dodatni ugljik vraća stopu redukcije, čini da se punjenje ponovo spušta i dozvoljava peći da preuzme opterećenje.
P: Kako sekundarni napon utiče na podešavanje koksa?
Na istoj peći, viši sekundarni napon zahtijeva manji dodatak koksa, a niži sekundarni napon zahtijeva više, jer duži luk sagorijeva više ugljika u gornjem dijelu punjenja.
P: Zašto je malim pećima potrebno manje koksa?
Manja peć ima nižu temperaturu na ulazu peći, tako da koks manje potpuno sagorijeva na površini i gubi se više ugljika prije nego što stigne u zonu reakcije, što zahtijeva smanjeno dodavanje.
P: Kako promjer kruga elektrode mijenja dodavanje?
Veći prečnik razvodnog kruga znači veću hladnu zonu i duži put redukcije, tako da je potrebno više koksa; manji prečnik koncentriše reakciju i omogućava manje koksa.
P: Koliko često treba prilagođavati dodavanje koksa?
Treba ga pregledati svaki put kada se promijeni stanje peći, položaj elektrode, opterećenje, napon ili analiza koksa i kvarca, uz prilagođavanja koja se vrše u malim koracima i potvrđuju u odnosu na sadržaj silicijuma u leguri za ispuštanje i gubitak silicijuma u šljaci.
