Hvorfor Kokstilsetning kontrollerer ferrosilisiumovnen
Koks er reduksjonsmidlet i ferrosilisiumsmelting og karbonkilden for reaksjonen som tar silisium ut av kvarts. Reduksjonen følger den overordnede ruten SiO2 + 2C=Si + 2CO, så det teoretiske karbonbehovet er omtrent 0,40 kg fast karbon for hvert kilo silika som fylles. Med en koks som analyserer omtrent 85 % fast karbon tilsvarer dette ca. 0,47 kg koks per kilo silisiumdioksyd, før det tas hensyn til karbon forbrukt ved jernoksidreduksjon, for karbon tapt som støv og for karbon som er brent ved ladningsoverflaten. Ekte ovner går derfor over den teoretiske figuren, og den nøyaktige innstillingen er ikke et fast tall: den må justeres kontinuerlig ettersom ovnens tilstand, elektriske parametere og ladningsgeometri endres.
Å få den justeringen riktig er det som skiller en stabil ovn fra en ustabil. For lite karbon etterlater silisium uredusert, øker silisiumtapet i slagget og skyver elektroden dypt inn i ladningen. For mye karbon bygger silisiumkarbid og grafitt i digelen, forstyrrer ladningen og tvinger til slutt en reduksjon i belastningen. Reglene nedenfor angir retningen for justering for de situasjonene operatørene møter oftest.
Regel 1: Juster colatilsetning til ovnstilstand
Det første signalet er selve ovnstilstanden. Når tilstanden er klebrig, ladningen synker sakte, slaggen blir tyktflytende og elektrodene har en tendens til å sitte høyere enn normalt, bør mengden koks som tilsettes økes passende. Det ekstra karbonet gjenoppretter reduksjonshastigheten, tynner ut ladningen og lar ovnen ta belastning igjen. Når ovnstilstanden viser overflødig karbon, er tegnene omvendt: en lys ovntopp, karbonakkumulering rundt elektrodene og en glidende eller glidende ladning, og i så fall bør mengden tilsatt koks reduseres passende. Å jobbe etter den observerte tilstanden i stedet for en fast oppskrift er den raskeste måten å holde digelen i balanse.
Regel to til fire: Elektrodeinnsetting, ovnsstørrelse og sekundærspenning
Ytterligere tre variabler endrer den korrekte koksinnstillingen selv når selve ovnstilstanden ser normal ut.
Elektrodeinnsettingsdybde: når elektroden settes grunt inn i ladningen, kan mengden koks som tilsettes reduseres på passende måte, fordi mer karbon allerede er tilgjengelig i den varme sonen og reduksjonsbelastningen er lavere.
Ovnskapasitet: en ovn med mindre kapasitet har en lavere ovnsåpningstemperatur og koks på overflaten brenner mindre fullstendig, så mengden koks som tilsettes bør reduseres passende. På en liten ovn utgjør karbonet som forlater ladningen som karbondioksid før det når reaksjonssonen en stor andel av totalen.
Sekundærspenning: på samme ovn krever smelting med høyere sekundærspenning lavere kokstilsetning, mens en lavere sekundærspenning krever mer. Å øke spenningen forlenger lysbuen, konsentrerer mer varme i den øvre delen av ladningen og øker karbonet som forbrennes nær overflaten.
Regel fem: Elektrodestigningssirkeldiameter
Ovnsgeometri betyr like mye som den elektriske innstillingen. For ovner med samme kapasitet betyr en større diameter mellom elektrodene i stigningssentersirkelen at mengden koks som tilsettes bør være mer, mens en mindre stigningssentersirkeldiameter betyr at mengden tilsatt koks bør være mindre. Delingssirkeldiameteren bestemmer hvor mye av ladningen som sitter inne i høytemperatursonen mellom elektrodene. En bred sirkel etterlater en større kjølig sone og en lengre bane for ladningen, så mer karbon er nødvendig for å gjennomføre reduksjonen; en smal sirkel konsentrerer reaksjonen og gir en slankere karboninnstilling.
| Observasjon ved ovnen | Tilsetning av cola |
|---|---|
| Klebrig tilstand, langsom ladning, elektrodene sitter høyt | Øk passende |
| Overflødig karbon i ovnstilstand, lys topp, karbonoppbygging | Reduser passende |
| Elektrode satt grunt inn i ladningen | Reduser passende |
| Ovn med mindre kapasitet, lavere ovnsmunningstemperatur | Reduser passende |
| Samme ovn kjører med høyere sekundærspenning | Reduser passende |
| Større elektrodestigningssirkeldiameter ved samme kapasitet | Øk passende |
| Mindre elektrodestigningssirkeldiameter | Reduser passende |
Gjør om reglene til en kontrollert praksis
Retningsregler er grunnlaget, men de er bare pålitelige når de er knyttet til måling. Karbonbalansen til en neddykket lysbue-ferrosilisiumovn er lukket av tre sett med data: det faste karboninnholdet og størrelsesgraderingen til hvert koksparti, silikainnholdet i kvartsen og de jernholdige tilsetningene, og den elektriske registreringen av ovnen. En koks med høyt innhold av flyktige stoffer tilfører også fuktighet og flyktige stoffer som forbruker varme uten å redusere silika, så en endring av kokskilde krever normalt en endring av innstillingen selv når karbonanalysen er uendret.
Den praktiske kontrollsløyfen er kort. Operatører registrerer elektrodeposisjon, belastning, strøm og spenning sammen med enhver endring i kokstilsetning, prøver den tappet legeringen for silisium og slagget for silisiumtap, og sammenligner de to med det beregnede karbonbehovet til ladningen. Hvis legeringssilisiumet faller og slaggsilisiumet stiger, sultes reduksjonen og kokstilsetningen økes; hvis silisiumkarbid dukker opp i digelen eller ovnen nekter belastning, bør tilsetningen trimmes. Å justere i små trinn og gi hvert trinn tid til å vises i krananalysen forhindrer at ovnen svinges fra den ene ytterligheten til den andre, noe som er langt mer skadelig enn et litt feil karbonnivå.
Ofte stilte spørsmål
Spørsmål: Hva er hovedformålet med koks i ferrosilisiumsmelting?
Koks tilfører karbonet som reduserer silika til silisium. Den totale reaksjonen SiO2 + 2C=Si + 2CO krever omtrent 0,40 kg fast karbon per kilogram silika, og den praktiske tilsetningen er satt over denne figuren.
Spørsmål: Hva bør gjøres når ovnstilstanden blir klissete?
Øk kokastilsetningen passende. Det ekstra karbonet gjenoppretter reduksjonshastigheten, får ladningen til å synke igjen og lar ovnen ta last.
Spørsmål: Hvordan påvirker sekundærspenning koksinnstillingen?
På samme ovn krever en høyere sekundærspenning lavere kokstilsetning og en lavere sekundærspenning krever mer, fordi en lengre lysbue brenner mer karbon i den øvre delen av ladningen.
Spørsmål: Hvorfor trenger små ovner mindre koks?
En mindre ovn har en lavere ovnsmunningstemperatur, slik at koksen brenner mindre fullstendig ved overflaten og mer karbon går tapt før den når reaksjonssonen, noe som krever redusert tilsetning.
Spørsmål: Hvordan endrer diameteren på elektrodestigningssirkelen addisjonen?
En større stigningssirkeldiameter betyr en større kjølig sone og en lengre reduksjonsbane, så det trengs mer koks; en mindre diameter konsentrerer reaksjonen og tillater mindre koks.
Spørsmål: Hvor ofte bør tilsetningen av koks justeres?
Den bør gjennomgås hver gang ovnens tilstand, elektrodeposisjon, belastning, spenning eller koks- og kvartsanalysen endres, med justeringer gjort i små trinn og bekreftet mot silisiuminnholdet i den tappet legering og silisiumtapet i slaggen.
