Способ получения плавленых периклазохромитовых материалов

 

((9) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(ц С 04 В 35 60

00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCNDNIV C BV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3467658/29-33 .(22) 09.07.82 (46) 07.11.83. Бюл. 9 41 (72) Г.A Нечистых, П.Н ° Бабин, Я.Г. Гапонов, Е.П. Мезенцев, К.В. Симонов, В.Н. Коптелов, Б.Г. Скорынин и В.В. Словнковский (71) Институт металлургии и обога.щения AH K 3 CCP (53) 666.97(088.8) (56) 1. Симонов К.В., Осипова Л.Я., Бочаров Л.Д. и др. Получение плавленого периклазохромитового материа ла из магнезитового порошка. "Огне- уноры", 1974, В 9, с. 8.

2. Симонов К.В., Бочаров Л.Д., Кононенко Г.В. и др. Структура и свойства плавленых периклазовых .. блоков из обогащенного сырья. "Огнеупоры", 1978 я 3, с. 37.

3. Авторское свидетельство СССР,.

В 581124, кл. С 04 В 35/60, 1977.

4. Патент США 9 4158569, кл. 106-66, 1979.

5. Гапонов Я. Г., Симонов К. В., Коптелов B.Í. и др. Получение плавленого периклазохромитового материала в.электродуговых печах ОКБ-955.

"Огнеупоры", 1980, В 11, с. 16 (прототип). (54 ) (57 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАВЛЕНЫХ

ПЕРИКЛАЗОХРОМИТОВЫХ MATEPHAJlOB включающий приготовление сырьевой смеси, загрузку в электропечь, ." розжиг на углеродсодержащем материале, уложенном на подсыпку, и плав" ку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества материалов, в сырьевую смесь вводят

20-80 мас.Ф природного магнезита> в качестве подсйпки используют глинозем в количестве 200-400. кг/м площади распада электродов, а плавку ведут при высоте слоя загружаемой сырьевой смеси над расплавом

140-190 мм.

1052500

После окончания каждой плавки полость электродов прочищают. (3) .

Однако в процессе длительных плавок происходит зарастание электродов продуктами плавки и рекомбина- 5 ция ионов углерода над расплавом нарушается из-за отсутствия конвектинных потоков, что приводит к попаданию углерода электродон в расплав и восстановлению хромитсостанляющей

1О смеси до металла. Кроме того, подготовка электродов к плавке требует дополнительного оборудования для иропитки борсодержащими растворами, сушки и плазменного напыления тугоцлавких окамдон на поверхность. Эти операции увеличивают. трудоемкость и энергоемкость процесса. Постоянное перемешивание расплава индуктором усложняет конструкцию печи и увеличивает расход электроэнергии.

Известен способ, согласно которому огнеупорные,материалы получают в электродуговой печи с полыми графито, выми электродами, причем особенностью этой планки является наличие

25 электродуги. Во время плавки через .расплавленный материал барботируют азот. Перед окончанием электроплавки в расплав вдувают кислород 4).

Изобретение относится и огнеупорной промышленности, в частности к технологии получения плавленых материалов, применяемых для изготовления высокостойких огнеупоров для ответственных элементов футеровок ме металлургических агрегатов и в других отраслях промышленности, где технологические процессы протекают при высоких температурах н сочетании с агрессивными расплавами.

Изнестен способ олучения плавленых пернклазохромитовых материалов, согласно которому исходную смесь готовят из 80-85% периклазового порошка и 15-20% хромитовой руды, загружают в электродуговую печь, розжиг ведут на углеродсодержащем материале (кокс или бой графитовых электродов) $1)

Однако по указанной технологии происходит частичное восстановление хромнта до металла. Поэтому материал содержит 1-3% металлического феррохрома, значительно ухудшающего технические свойства огнеупорных материалов.

Известен способ получения план« леных материалов периклазохромитойого состава в электродуговой лечи. Плавленый материал, полученный из смеси периклазового порошка и хромйтовой руды, также содержит до 3%

4ieppoxposea. Размер включений феррохрома составляет ь30 мкм. С увеличением в шихте содержания хромитовой руды количество и размер выделений ..феррохрома повышается. При содержании 60% хромитовой руды в шихте количество феррохрома в плавленном материале достигает 15%. Размеры включений феррохрома увеличиваются до -2 мм. Образование металла вызвано условиями плавки вследствие ограниченного вывода из расплава углерода графитовых электродов, восстанавливающего хром и железо- (2 .

Однако такой плавленый материал не может быть применен для получеHHR качественных огнеупоров вследствие образования выпланок и ухудшения технических свойств иэделий в процессе службы.

Известен способ получения огнеупорных материалов электроплавкой в режиме открытой дуги графитовыми электродами, в которых выполнены сквозные полости. Электроды предварительно пропитывают борсодержа« шими .растворами, сушат и на боковую поверхность методом плазменного напыления наносят защитный слой из тугоплавких оксидов. Рекомбинацию ионов углерода проводят .над расплавом.

В процессе плавки расплав подвергают постоянному перемешиванию индук- тором, расположенньм под ванной печи. Плавку ведут в течение 50 мин..

%П, Однако при продувке кислородом образуется корка над рааплавом, препятствукщая выводу газов в результате снижается степень окисления углерода в рааплаве. Поэтому такой способ обезуглероживания расплава не устраняет. возможность образования металла, а также ухудшает основное качество плавленых материалов -: плотность, так как.материал приобретает губчатое строение вследствие

40 насыщения расплава 1азами. Кроме того, осуществление операции барботирования расплава требует дополнительного оборудования и увеличивает энергозатраты из-за охлаждения ван45 ны. Применение Открытой дуги увеличивает удельный расход электроэнергии.

Наиболее близким к предлагаемому является Способ, согласно которому плавленые материалы.периклазохромитового состава из шихты, состоящей из

60-65% пернклазового порошка и 35-40% хромитовой руды, получают в трехфазной электродуговой печи. Розжиг печи осуществляют на коксовом треуголь55 нике, уложенном на подсыпку из исходной шихты. Загрузку шихты в печь осуществляют периодически через 1 ч.

Плавку ведут при дуге, закрытой слоем шихты, толщиной 300-350 мм. По данной технологии получения плавленых

60 материалов образуется металлическая фаза-феррохром. Восстановление оксидон железа и хрома происходит в процессе розжига печи путем замыкания графитовых электродов коксом, а так65 же в результате попадания углерода с,1052500

Высота слоя сырьевой смеси над расплавом также существенно влияет на качество плавленых материалов и на технико-экономические показатели электроплавки.

При высоте слоя загружаемой смеси над расплавом более 190 м» снижается газовыделеиие из расплава, увеличивается прочность корки в результате спекания сырьевой смеси.

В результате этогО углерод не выво- . дится из расплава и соответственно. повышается его содержание в расплаве, а следовательно, и количество феррохрома в плавленои материале.

Высота слоя сырьевой смеси менее

140 м» над расплавом повиаает теплопотери, а следовательно, и энергозатраты на получение плавленых ма» териалов.

Пример 1. Сырьевую смесь для электроплавки готовят в печном отделении в бетонном смесителе принудительного действия в количестве 15 т следующего состава: природный магнезит 12 т — 80 вес.%, хромитовая руда 3 т - 20 вес.%.

Роэжиг печи проводят на подсыпке из технического глинозема, на которую

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу получения 4 плавленых периклазохромитовых материалов, включающему приготовле-. ние сырьевой смеси, загрузку в электропечь, розжиг на углеродсодержащем материале, уложенном на подсыпку, и плавку, в сырьевую смесь вво- 45 дят 20-80 мас.% природного магнези, та, в качестве подсыпки используют глинозем в количестве 200-400 кг/и

2 площади распада электродов, а плав- ку ведут при высоте слоя загружаемой 5Q сырьевой смеси над расплавом

140-190 им.

Приготовление сырьевой смеси .в присутствии природного магнезита повышает газовыделение иэ расплава вследствие разложения МЯСО» с образованием СО, а следовательно, и вынос продуктов окисления электродов, что значительно снижает, количество углерода, попадающего в расплав. Значительное снижение содержания углерода в расплаве уменьшает восстановление хромнтсодержащей составляющей смеси и феррохром практически не образуется. 65 поверхности электродов в расплав в процессе плавки. Длительные промежутки загрузки шнхты в печь способствуют образованию плотной н прочной корки над расплавом, которая препятствует окисленнк углерода, попадающего в расплав, и выводу нз расплава газовой фазы (5) .

Однако образующуюся корку перед очередной загрузкой шихты в печь необходимо разрушать вручную, что 10 повышает трудоемкость процесса, Значительная высота слоя шихты над расплавои также препятствует выводу газов иэ расплава и затрудняет поступление шихты в pacrmas. Наличие метал- g лического феррохрома ухудшает тех нические свойства огнеупорных материалов, а именно высокотемпературную прочность, повышает пористость из делий в процессе службы в результа те выплавки металлической фазы, что оказывает атгчцательное влияние на стойкость огнеупоров.

Ловерхность огнеупоров, изготовленных из плавленых металлсодержа-. щих.материалов, после обжига в реэуль- 5 тате выплавок металла становится раковистой и требует дополнительной механической обработки. Для устранения этого. недостатка требуется до- .. полнительная операция - магнитная- се- 30 парация дробленых плавленых материалов.

Цель изобретения - повышение ка. чества материалов путем снижения содержания феррохромаi образу»ощего . 35 ся при электроплавке периклазохро- митовых материалов.

Присутствие природного магнеэи= та в сырьевой смеси для плавки менее 20% не оказывает положительного эффекта для получения качественных плавленых материалов вследствие образования недостаточного количества газов при его разложении. Введение в съ@ьевую смесь природного магнезита в количестве более 80% повышает пылеунос из электропечи, что снижает технико-экономические показатели электроплавки периклазохромитовых материалов.

Глинозем, применяемый вместо исходной сырьевой смеси в качестве подсыпки под углеродсодержащий материал, исключает образование феррохрома в начальный период плавки из-за отсутствия хромита и способствует ускорению розжига печи вследствие образования более легкоплавко"

ro расплава, чем исходная сырьевая смесь.

Экспериментально установленное количество подсыпки иэ глинозема,. необходимое для получения высококачественных периклаэохромитовых материалов, составляет 200-400 кг/м площади распада электродов.

Использование глиноэема в количестве менее 200 кг/м площади распада электродов не эффективно; так как необходимого количества расплава для продолжения плавки образует" ся мало,а в количестве более 400 кг/м плошади распада электродов нецелесообразно вследствие значительного изменения фазового состава плавленого материала и передела.

1052500 укладывают коксовый треугольник для замыкания электродов.

Количество глинозема, используемого в качестве подсыпкй, составляет 200 кг/м площади распада электродов. При межэлектродном расстоянии

0,76 м площадь распада электродов составляет

- - ° a е —.(0 76) е0 25 м 10

4 4

Количество глинозема составляет

Р 0,25 ° 200 50 кг.

После розжйга печи высоту слоя 15 загружаемой смеси 190 мм над распла» вом поддерживают порционно-весовым дозатором.

После окончания плавки проводят охлаждение и сортировку плавленых ;р материалов от непроплавленной исходной смеси. При этом визуально феррохром не обнаружен. Характер распре.деления Феррохрома в плавленом периклазохромитовом материале изучают под микроскопом на аншпифах. Установлено, что феррохром встречается редко в виде отдельных мелких включений размером менее 5 мкм.

Затем плавленый периклазохромитовый материал дробят до фракции 30

3-0 ма. Отобранную среднюю пробу s количестве 100 кг подвергают магнит» ной сепарации. Содержание магйитной

Фракции составляет 0,10%.

Пример 2. Сырьевую смесь для 35 плавки готовят в печном отделении в бетонном смесителе принудительного действия в количестве 15 т следующего состава природный магнезит б т40 вес.Ъ; периклазовый порошок 3 т - 40

20 вес.Ф; хромитовая руда б т40 вес.%.

Роэжиг печи проводят на подсыпке из технического глинозема, на которую укладывают коксовый треуголь.ник.для замыкания электродов.

Количество глинозема, используемого в качестве подсыпки, составляет. 300 кг/м площади распада электродов. 50

При межэлектродном расстоянии

0,96 м площадь распада электродов составляет

S ..в (096) 040 M 55

4 4

Количество глинозема составляет

P * 0,.40 300 120 кг .

После розжига печи высоту слоя 6О загружаемой смеси 160 мм над расплавом поддерживают порционно-весовым дозатором.

После окончания плавки проводят охлаждение и сортировку плавленых 65 материалов от непроплавленной исходной смеси. При .этом визуально феррохром не обнаружен.

Характер распределения феррохрома в плавленом периклазохромитовом материале изучают под микроскопом на аншлифах. Установлено, что Феррохром- встречается редко в. виде отдельных мелких включений размером менее 5 мкм. Плавленый периклазохромитовый материал дробят до Фракции

3-0 мм.

ОтобРанную среднюю пробу в количестве 100 кг подвергают магнитной сепарации. Содержание магнитной фракции составляет 0,20%.

Пример 3. Сырьевую смесь. для плавки готовят в печном отделении в бетонном смесителе Принудительного действия в количестве 15 т следующего состава: природный магнезит

3 т .- 20 вес,Ъ периклазовый порошок 4,5 т — 30 вес.%; хромитовая руда 7,5 т - 50 вес.Ъ.

Розжиг печи проводят на подсыпке их технического глинозема, на которую укладывают коксовый треугольник для замыкания электродов. Количество глинозема, используемого в качестве подсыпки, составляет 400 кг/м площади распада электродов.

При межэлектродном расстоянии

1,05 м площадь распада электродов составляет

s = — ° а = —. (1,05) = 0,48 м

-ф .у,Я 2 2

4 4

Количество глинозема ооставляет

Р = 0,48 400 = 192 кг.

После розжига печи высоту слоя загружаемой смеси 140 мч над расплавом поддерживают порционно-весовым дозатором.

После окончания плавки проводят охлаждение и сортировку плавленых материалов от непроплавленной исходной смеси. При этом визуально феррохром не обнаружен. Характер распределения феррохрома в плавленом материале изучают под микроскопом на аншлифах. Установлено, что феррохром встречается редко в виде отдельных включений размером менее 5 мкм.

Плавленый периклазохромитовый материал дробят на фракции 3-0 мм.

Отобранную среднюю пробу в количестве 100 кг подвергают магнитной сепарации. Содержание магнитной фрак-ции составляет 0,17%.

П р и и е р 4 (по прототипу) .

Сырьевую смесь готовят в количестве 15 т следующего состава: периклазовый порошок 9 т - 60 вес. В; хромитовая руда б т - 40 sec.Ú.

1052500

Составитель Л. Булгакова

Редактор И. Касарда ТехредА,Бабинец : КорректорМ. Демчнк

Заказ 8784/17 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,,ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Розжиг печи проводят на подсыпке из сырьевой смеси, на которую. укладывают коксовый треугольник.

После розжига печи высоту слоя загружаемой сырьевой смеси 300 мм над расплавом поддерживают порционно- . 5 весовым доватором.

После окончания плавки проводят охлаждение и сортировку плавленых .материалов от непроплавленной ис- ходной смеси. При этом визуально 36 установлено, что в нижней части бло-. ка феррохром присутствует в виде слит» ков диаметром до 15 см. характер распределения феррохрома изучают пад микроскопом на аншяифах. Уста,:новлено, что,феррохром присутствует в виде отдельиых включений - корольков размером до 3 мм, а также концентрируется на границах кристалЪов огнеупорных фаз.

Плавленый периклаэохромитовый материал дробят до фракции З-О мм.

Отобранную;среднюю пробу в количест-. ве 100 кг подвергают магнитной сепа-. рации. Содержание магнитной фракции составляет 15,3%, Таким образом, приготовление сырьевой смеси в присутствии природного магнезита в количестве 2080 вес.В, укладка углеродсодержащего материала на подсыпку иэ глинозема в количестве 200-400 кг/м площади распада электродов, проведение плавки при высоте слоя загружаемой сырьевой смеси над расплавом 140-190 мм повышают количество плавленых материалов. Содержание феррохрома в материалах, полученных по предлагаемому способу, примерно в 70 раэ.меньше, чем в материале, полученном по извест-ной технологии.

° Повышение качества плавленых материалов путем значительного снижения количества образующегося металла экономически целесообразно, так как исключается передел магнитной сепа-" рации иэ технологического потока цеха плавленых материалов. Ожидаемый экономический эффект только за счет исключения операции магнитной сепарации составляет 8,4 р на 1 т плавленых материалов.