Способ выплавки углеродистого ферромарганца в руднотермической печи

 

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕ-% РОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА В РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ, включакяций установку диаметра распада:, электродов, загpysKv шихты в печь с поддержанием уровня колошника, проплавление шихты , выпуск металла и шлака, отличающийся тем, что, с целью снижения восстановления кремния, расходов сырья, электродов, электроэнергии , улета марганца, увеличения извлечения марганца и повышения производительности печи, для круглых печей устанавливают диаметр распада электродов в пределах 2,8-4,0 диаметра электрода, а для прямоугольных устанавливают расстояние между осями электродов в пределах 2,42-3,5 диаметра электрода, поддерживая температуру на поверхности колошника 30-200 С. 2. Способ ПОП.1, отличающ и и с я тем, что при загрузке ших«Л ты в круглые печи диаметр распада электродов устанавливают в пределах 2,8-3,3 диаметра электрода, а в прямоугольных печах устанавливают расстояние между осями электродов в пре g делах 2,42-2,86 диаметра электрода О si :0 9д 90 О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ Н Л

РЕСПУБЛИК

3 5Р С 22 С 33/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕХЗЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3502716/22-02 (22) 22.10.82 (46) 15.03.84. Бюл. N 10 (72) Г.A.Äãåáóàäýå, М.У.Никабадзе, и Г.В.Кашакашвили (71) Институт металлургии им.50-летия СССР (53) 669.168(088.8) (56) 1. Хитрик С.И., Гасик М.И., Кучер A. Электрометаллургия марганцевых ферросплавов. Киев, "Техника", 1971, с. 53-59.

2. Рысс М.А, Производство ферросплавов. М., "Металлургия", 1975, с. 128-134.

3. Рысс М.А. Производство ферросплавов. М., "Металлургия", 1968, с. 219-223.. (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТО10 ФЕРРОМАРГАНЦА В РУДНОТЕРМИЧЕСКОЯ ПЕЧИ, включающий установку диаметра распада: электродов, загруэк шихты в печь с поддержанием уровня колошника, проплавление шихты, выпуск металла и шлака, о т л ичающий с я тем, что, с целью снижения восстановления кремния, расходов сырья, электродов, электроэнергии, улета марганца, увеличения извлечения марганца и повышения производительности печи, для круглых печей устанавливают диаметр распада электродов в пределах 2,8-4,0 диаметра электрода, а для прямоугольных устанавливают расстояние между осями электродов в пределах 2,42-3,5 диаметра электрода, поддерживая температуру на поверхности колошника

30-200 С.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю — Я шийся тем, что при загрузке ших ты в круглые печи диаметр распада электродов устанавливают в пределах

2,8-3,3 диаметра электрода, а в пря моугольных печах устанавливают расстояние между осями электродов в пре Я делах 2,42-2,86 диаметра электрода.

1079680

Недостатком данного способа является необходимость использования богатых по марганцу руд при производстве углеродистого ферромарганца с содержанием кремния менее 1,0%, содержание кремнезема н марганценом сырье не должно превышать 8%.

При большем содержании (до 12-13 В О ) содержание кремния в сплаве повышается до 2-2,5%. Потери марганца от испарения составляют 10%. бО

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов и электрочугуна,конкретно к производству углеродистого ферромарганца с низким содержанием кремния.

Известен способ получения углеродистого ферромарганца с содержанием кремния до 1,0% путем ведения,. плавки на основных шлаках.

Флюсоная плавка углеродистого ферромарганца осуществляется на

10 шлаках с основностью 1,1-1,4 с введением в шихты извести, известняка или доломита (1j .

Хотя извлечение марганца в металл в этих условиях достигает 75-80%, н 15 шлак переходит 14% марганца. Такой шлак является отвальным. При его кратности 1,3-1,4 с ним теряется значительное количество марганца, Улет марганца составляет около 13%, удельный расход электроэнергии на

1 т сплава по сравнению с бесфлюсовым процессом выше на 1000 кВт.ч и более в зависимости от количества кремнекислоты в марганцевом концентрате, которую необходимо связать введением дополнительного количества окиси кальция. К повышению удель. ного расхода электроэнергии ведет и необходимость затрат большого количества тепла на восстановление марганца из силикатов, разложение флюсов и перегрев шлака до температур, обеспечивающих их нормальный выпуск (1550-1600ОС).

Поэтому н промышленном произвоцстне используется также бесфлюсовая выплавка углеродистого ферромарг нца с одновременным получением двух продуктов: ферромарганца и марганцовистого шлака, используемого в 40 дальнейшем при производстве силикомарганца.

Известен способ выплавки углеродистого ферромарганца без флюсов, включающий подготовку шихтовых материалов, загрузку их в руднотермическую электропечь (открытую или закры. тую), непрерывное пропланление, выпуск и разливку металла и шлака.

При бесфлюсовом процессе 60-62% марганца переходит в сплав, 2830% — н шлак и теряется с газом 10%, У кремния переходит в сплав 8-10%, остальное - н шлак (2) .

При ухудшении качества руд (высокое содержание SiO ) извлечение марганца составляет 57-58%, а кремния 10-11%. При этом содержание марганца в шлаке 38-40%,Такой шлак ис пользуется в производстве силикомарганца.

Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому эффекту является способ выплавки углеродистого ферромарганца н руднотермической печи.

Для его осуществления устанавливают диаметр распада электродов (Dp) в круглых печах равный (2,6-2,7)

d электрода, а н прямоугольных печах с расположением электродов в ряд он выбирается н пределах 2,252,34 и электрода. Шихта подается преимущественно вокруг электродов, при этом поддерживаются ее конуса высотой 300-400 мм. Шихта непрерынно пропланляется и 4-6 раз в смену осуществляется выпуск металла и шлака (3) .

Недостатком известного способа является малая величина диаметра распада электродов. Это приводит к образованию в печи зон перегрева, что обуславлинает повышение потерь марганца от испарения, которые при неправильном электрическом режиме печи достигают 20% носстанонимости кремния, и повышение содержания последнего в сплаве.

В этих условиях из-за практически совпадающих значений температур начала носстановления марганца до карбида (1223 C) и шлакообразования (12500C) значительная часть закиси марганца переходит в шлак, носстанон. ление которой из силикатной формы . требует больше времени и затрат энергии, чем при восстановлении ее из руды. Повышенное содержание восстановителя в шихте, хотя и несколько уменьшает переход марганца в шлак, но одновременно увеличинает восстановление кремнекислоты и потери марганца испарением н результате меньшей глубины посадки электродов, что в снов очередь повышает удельный расход электроэнергии и понижает тем-: пературу выпуска расплава, препятствуя удонлетнорительному разделению металла и шлака. ,Пля предотвращения образования зон перегрева понижают вторичное напряжение, а это часто снижает производительность печи.

Цель изобретения — снижение восстановления кремния, расходов сырья, электродов, электроэнергии, улета марганца увеличение извлечения марганУ ца и повышение производительности печи.

Цель достигается тем, что сог— ласно способу выплавки углеродистого ферромарганца в руднотермической

1079б80

Опытные плавки по всем вариантам проведены н электропечах мощностью по 150 кВА. Во всех случаях высоту колошника поддерживают равной диаметру расплава электродов.

В открытых печах плавки проводят расположением шихтовых конусов вокруг электродов до D>/d > =3,5 нключительно, а при DP/dz> =3,5 и 4,0 загрузкой основной части шихты в центр печи.

В закрытых печах при всех значе-,. ниях D>/йз„= 2,8, 3,0, 3,3, 3,5, 4,0 основную часть шихты загружают в центр печи, а остальную через три 65 печи, включающему установку диаметра распада электродов, загрузку шихты в печь с поддержанием уровня колошника, проплавление шихты, выпуск металла и шлака, для круглых печей устанавливают диаметр распада электродов в пределах 2,8-4,0 диаметра электрода, а для прямоугольных устанавливают расстояние между осями электродов в пределах 2,42-3,5 диаметра электрода,. поддерживая температуру на поверхнос- 10 ти колошника 30-200©С.

При загрузке шихты в круглые печи диаметр распада электродов устанавливают в пределах 2,8-3,3 диаметра электрода, а в прямоугольных 15 печах устанавливают расстояние между осяьы электродон н пределах 2,422,8б диаметра электрода.

Повышение электросопротивления шихты и уменьшение ее теплопроводнос-ъ0 ти обеспечивают более рациональное: распределение мощности н печи, повы .шает активное сопротивление ванны и тепловой КПД установки.

Однако при используемых шихтовых материалах достичь этого при производстве углеродистого ферромарганца практически не удается.

В предлагаемом способе эта задача решается путем повышения электросопротивления ванны печи за счет увеличения диаметра распада электродов. При этом пределы предлагаемого распада электродов контролируются уровнем температуры на поверхности колошника, которая регулируется н ходе осуществлени процесса распределения шихтовых материалов во время загрузки.

Снижение температуры на поверхности колошника, достигаемое таким пу- 40 тем, благоприятно для более полного восстановления высших окислов марганца скис .о углерода, что обеспечивает уменьшение расхода восстановителя и в то же время снижает ве- 45 роятность восстановления кремния и улета марганца.

Способ осуществляют следующим образом. периферийные труботечкн, расположенные против каждого электрода.

Результаты опытных плавок представлены в табл. 1.

При загрузке шихты в открытую печь с расположением шихтовых конусов вокруг электродов без обособленной подачи шихты в центр печи, при значениях DP /d <= 2,8, 3,0, 3,3 степень перехода кремния в сплав понижается от 12,8 до 12,2%, а при дальнейшем увеличении D /с „=3,5 в центре печи образуется глу окая впадина

"кратер" шихты и резко уменьшается толщина слоя шихты, т.е. уровень колошника в этой зоне.

В этих же условиях происходит пе«, регрев центральной части колошника, что ведет к увеличению перехода кремния н сплав, повышению потерь марганца и выноса пыли, уменьшению иэвле ° чения марганца в сплав, снижению про-. изводительности печи, повышению удельного расхода электроэнергии, сьтрья,электродов, уменьшению активного со противления ванны, полезного фазного напряжения и активной мощности печи.

Таким образом, загрузку шихты только к электродам следует осуществлять до значения Э /d „-= -3,3, увеличивая долю шихты, подаваемой в межэлектродное пространство, при знаЧениях Р /d более 3,3.

P эi

Осуг;естнление обособленной загруз. ки шихты в центр открытой печи, т.е. в зону наибольшей скорости схода шихты при DP > = 3,5 и 4,0, приводит к резкому улучшению нсех показателей . работы печей, Аналогичное явление: наблюдается и при анализе работы закрытых печей.

При загрузке основной части шихты в центр печи уже при DP/d>>.= 2,8 достигается значительное улучшение показателей, которые все более улучшаются с увеличением Dp/d®,.

Представленные результаты экспериментов доказывают, что в закрытых и открытых электропечах при укаэанных геометрических параметрах и загрузке оснонной части шихты в центр печи можно получить углеродистый ферромарганец с низким содержанием кремния (до 6,2-0,25%) без специальных технологических приемов со значитель-. но улучшенными технико-экономическими показателями работы этих печей: общие потери марганца уменьшаются от

10-13 до 1-2%, повышается извлечение марганца на 2-3%, а степень его ис- . пользования до 98-99%, производительность печи увеличивается на 20-30Ъ, уменьшается расход сырья, а электроэнергия на 10-15%,увеличивается активное сопротивление нанны,плезное фазное напряжение и полезная мощность печи. "

В прямоугольных печах загрузку шихты следует осуществлять между

1079680 электродами и с внешней стороны крайних электродов с установлением соответствующего круглым электропечам параметру 0р/d <, т.е. в предЕлах расстояния между осями электродов, равного 1 = sin 60 к(2,8-4,0)бщ„ =0,866 х (2,8-4,0)4 „ =2,42-3,46d+ °

Указанный способ загрузки шихты обеспечивает снижение напряженности температурного поля в высокотемпера- t0 туркой зоне, предотвращает образование зон перегрева в печи, чем тормозятся процессы восстановления кремния и обеспечивается получение ниэкокремнистого сплава. Кроме того, 35 эахолаживание этих зон дает воэможность увеличить долю марганца, восстановленного иэ руды, а не иэ силикатной Фазы. Испарившийся марганец конденсируется. в холодных зонах ших- у) ты и возвращается.

В табл. 2 и 3 приведены данные по замерам температур в центре печи на разных уровнях от подины и их изменение от увеличения 0у/dip в . 25 открытых и закрытых электропечах со.ответственно.

Из приведенных д нных видно, что в условиях загрузки основной части шихты н центр печи происходит значительное эахолаживание слоя шихты в этой зоне на всех уровнях от подины., Это явление. более резко выражено в закрытых печах при меньших диаметрах распада электродов. При Р /й =

=3 5 и 4,0 значения величин температур на всех уровнях в центре закрытых и открытых печей при загрузке основной части шихты в центр печи практически совпадают так же, как совпадают все другие показатели процесса.

При обычном способе загрузки шихты при D /d = 3,5 из-за образования глубокой впадины "кратера" шихты все высокотемпературные зоны смещаются вверх, вследствие чего ухудшаются все показатели работы печи. Следовательно при обычном способе загрузки — расположением конусов вокруг электродов диаметр распада электродов в этом случае не должен превышать 3,3й+ и выбирается в пределах 2,,8-3,3d .

При Ву/ r4>0 наблюдается тенденция электродов к обособленной работе в связи с чем возникают трудности с выпуском расплава иэ печи. В этих условиях выпуски должны осуществляться летками иэ-под каждого электрода.

Ю

М Ф гч . C7

1О о а

РЪ О Ф гч гЧ а

М Ю. со

IA а ч-4

Г Ъ

I гч ь О

РЪ .

ГЗЪ

Ch о с

О\ Л

РЪ ОЪ

М

IO

Ю чР а

РЪ

РЪ

° О г-4

М г-3

CO о а с о

1О а гЧ

ОО

ОО!

ОЪ

Ю а

ОЪ

О ОЪ а М

IO 3 Ch

М

СО

3 о c3

М

Ch

О 33Ъ г ъ

М с о

% гч

М гч

IA

CO

CO

М гЧ с3

Ю ГЧ

М М о о

° Ф Ch г Ъ

О1 л л

М

ОЪ а а а о

РЪ

РЪ

РЪ

РЪ LO Ch а

IA гЪ Ch

РЪ с Я

CO c

IA г Ъ о . ОО

Ю

Ю

Ю

% гч I3 т-4 33Ъ

М а

° 3 О

Ю а

Ю LO а

РЪ

М гч

ЗРИ

Ю 3 о л а

ОЪ 3

РЪ О\

Ю

М

Ю

Ю

ID

Ю

М

Ю

СО Ф гЧ а

О 33Ъ с о

РЪ а а-(1фс

IA с

РЪ

1

М

РЪ

CO

Ю

ОЪ

CO а

ОЪ

РЪ гЧ 3Ч

М М

0О Л

РЪ Ch

IA

Ю

ОО

CD Ф а гЧ (Ч т3 а гч о

О

ОО а

РЪ

%-3

РЪ

Ю

Ch гч ч>

О Ъ

Р3 а

M гЧ

1О

CD

М (Ч

М %

ОЪ Ю

0 о

Ю гч

М гЧ

% !

Il

М г ъ

<ТЪ

М М

Ul 3-РЪ CO

М о

cl

М

ОО

Ю гч а гЧ

РЪ

М г"Ъ О Ch а М о о

3 н

М а о о

Р Ъ

Ю 3 гЧ

%-4 о а М

lA 3

00 гч а

Ch г ъ

РЪ

М гч

133 \О а о

1

1 го

Ь гч гч

Ю

ОЪ

ГЧ ОЪ а с

РЪ О

РЪ 00

М

РЪ ь

° Ф

М (Ч

Ю

IA

ОЪ

М л

33Ъ

М гЧ

CO г Ъ

ОЪ О

М х

5 а

Й ос х а

I6

Э Е о х Ф а х

I6 х

М х

Q, ° э а

g о д х

Э х х

Ф

Р3

Ц х

М ОР о и 333

I е-3 !

I6 1

;:3Г

3: iI

10 !

36 1

I.

1

I

1

1.

1

1

I

I

I

I

1

I

I

1

1

I

I

I-1

Ц о а

1е а а

Э

5

30 о

Ц о

1 ггъ ъ

I г Ъ

1 1

1l

Х I 1

6 I 1

Э 1 РЪ !

6 1

1 г Ъ

Э 1

2l ) н

3 1 а I х о

I6 1

CIl I гЪ

I

1 . 3

Ц х х

Е

9 а

9 с

Х 9

Ф 333

И М

36 и а

Ф

Ф х х

Э

Ф 033

Ц

333 с

II3 36

66

1079680

03

«1 х

I6

4 а

Ф

Е

Э

Ь х э

Ф 03

И 36 ац

Э 4

qo о

V 333

Й

9 00

Й х а Ф

О

B 0I

Ж

Ф 333

4 36

9 Ц

96 х

Х 03

9 ю

Ц <ю

Ф (4с

Ф 33\

О,0 м ох

I6 Э

OI Е

О\ IA а-4 10

CO с

° -< CD

CO т1 ГЧ с а

РЪ с3 \О

РЪ О.">

1079680

Таблица

Г

Т

Температура, С

3,0 3,3

3,5

4,0

2,8

3,5

1360

1350

1320

1380

1200

1300

1310

1310

1320

1220

1050

1230

130

1270

1070

1280

950.

600

1130

180

870

800

480

250

230

450

500

500

200

120

280 570

340

310

260

330

350

200

380

400

+ . Плавки проводились с загрузкой основной части шихты в центр печи через обособленную центральную труботечку.

1 Таблица 3

Температура, С

4,0

3,5

3,3

2 8

3,0

1310

1320

1330

1320

1320

1100

1250

1240

1255

1270

1100

750

940

1140

1190

130

250

465

550

720

180

800

100

190

250

320

230

330

150

280

180

160

100

330

380

400

Составитель О.Веретенников

Редактор Т.Веселова Техред С.Легеаа Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1262/26 Тираж 603

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная,4 Расстояние от подины печи, мм р/ „

Расстояние от подины печи, мм

Dð/ ýë

950