Экзотермический брикет для прямого легирования стали марганцем

 

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЙ БРИКЕТ ДЛЯ ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ МАРГАНЦЕМ,, включающий сплав алюминия и кремния с марганцем и железом, марганцевую руду и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения марганца из руды, он дополнительно содерясит доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сплав алюмяаия и кремния с марганцем и железом 41-48 . Марганцевая руда 29,0-33,5 Доломит14,5-25,0 Связующее4-5

СОО3 СОВЕТСНИХ

WUNVNC

РЕСПУБЛИН

09) а) 3Щ) С 22 С 35 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ г() () |v,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " . . ..,"-,,„,)3

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сплав алюминия и кремния с марганцем и железом 41-48

Марганцевая руда 29,0-33 5

Доломит

Связующее 14,5-25,0

4-5

:(21 ) 3537961/22-02 ,(22) 11.01.83 (46) 15.03.84. Вюл. )) 10 (72) Н.В. Толстогузов и О.И. Нохрина

- (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53 ) 669. 168 (088. 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 513104, кл. С 22 С 35/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР .Ф 771168, кл. С 22 С 35/00, 1978. ,(54) (57) ЭКЗОТЕРМ4ЧЕСКИИ БРИКЕТ ДЛЯ

ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ МАРГАНЦЕМр, включающий сплав алюминия и кремния с марганцем и железом, марганцевую руду и связующее, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения извлечения марганца из руды, он дополнительно содержит доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

1079 682

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, и может быть использовано для легирования стали .

Известен экзотермический брикет для легирования стали f1), содержащий, вес.Ъ:

Силикомарганец 40-50

Алюминиевый порошок

Плавиковйй шпат

Обожженный доломит

Марганцевая руда

5-8

Остальное

Недостатком этого брикета являет- 15 ся то, что в качестве восстановителя применяют алюминиевый порошок, который дорог и дефицитен. Кроме того, этот брикет гигроскопичен и на воздухе не может храниТься длительное время.

Наиболее близким по составу и достигаемому эффекту к предлагаемому является экзотермический брикет для прямого легирования стали мар"..анцем j2), включающий следующие компоненты, вес.В:

Комплексный сплав алюминия, кремния, марганца и железа 42,5-48,0 30

Марганцевая руда 31-38

7-12

Известняк

Плавиковый шпат

Связующее

3-5

Особенностью этого брикета является то, что восстановители в нем (алюминий и кремний) введены в виде комплексного саморассыпающегося спла-40 ва с марганцем и железом, а в качестве флюса используется известняк Подобный состав брикета позволяет повысить использование марганца иэ руды. Вместе с этим благодаря введении 45 алюминия и кремния в виде их сплава с марганцем и железом полностью устраняются наблюдающиеся обычно при введении в сталь экэотермических брикетов пироэффекты. Это делает бри-50 кет безопасным для использования и уменьшает выделение в атмосферу цеха летучих веществ {например SiF4 и др.).

Введение в брикет известняка повышает извлечение марганца. При этом одновременно устраняется гигроскопичнасть брикетов и обеспечивается их высокая прочность, что особенно важно при их транспортировании и хранении.

Однако при легировании стали экзотермическими брикетами все процессы скоротечны. Например, экзотермические реакции окисления алюминия и кремния в известном брикете 65 окислами марганца, как показывают лабораторные исследования, протекают не более 1 мин. В этих услочиях .бшлаконание продуктов окисления алюминия и кремния в первичном шлаке происходит сначала оксидами марганца, например, по реакциям

Mn>O +2A 1=2Mn+MnO А 1 0

2 3

Mn>0< +S i =Mn+2Mn0 ° S i O2 затем н продуктах реакций растворяется известь, повышая активность мпО и извлечение мп н металл.

Известь в шлаках растворяется медленно. В значительной мере это связано как с высокой температурой плавления извести (2600 C), т к и .особенно продуктов ее растворения (CaO SiOg — 1544 С; СаО А1 091б05 С, 2CaO ° Si0< 2180 С) . Яля ускорения растворейия СаО в брикеты нынужденно нведен плавиковый шпат, который, понижая температуру плавления и повышая жидкоподвижность основных и кислых шлаков, ускоряет растворение извести и сами экзотермические реакции . г

Введение в брикеты плавикового шпата приводит к тому, что при легировании стали в ковше в атмосферу цеха выделяются ядовитые фтористые соединения (например SiFq и др.).

Кроме того, даже В присутствии Ca F скорость растворения извести сильно отстает от скорости экзотермических реакций. В результате последнего содержание закиси марганца в шлаке не снижается ниже 12-15В, а извлечение марганца из руды не превышает

70-754.

Целью изобретения является новышение извлечения марганца из- руды.

Поставленная цель достигается тем, что экзотермический брикет для прямого легирования стали марганцем, включающий сплав алюминия и кремния с марганцем и железом, марганцевую руду и связующее, дополнительно содержит доломит при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Сплав алюминия и кремния с марганцем и железом 41-48

29,q-ЗЗ,5

Марганцевая руда

Доломит

Связующее

14,5-25,0

Введение в шлак системы Ж 0-SiO A 1 0 порядка 10Ъ MgO заметно понижает его температуру плавления и вязкость, делает шлак более гомогенным.

Так, при отсутствии М80 шлак оснонностью СаО/Si02, равной 0,8-1,0, при 1350 С гомогенен только н узкой,.

1079682 для раскисления стали в индукцион= ной печи садкой 60 кг. Брикеты вводят в ковш перед выпуском стали. Металл из ковша разливают в слитки

30 кг после 2-3-минутной выдержки.

Содержание марганца определяют в головной и донной части слитков.

Извлечение марганца в сталь 87-92Ъ, а распределение равномерное.

Состав испытанных брикетов и сред10 ние результаты их спекания в печи

Таммана при 1500 С приведены в таблице.

Как видно из таблицы. в брикетах

II u III серий опытОв восстанавливается 89-92Ъ марганца руды, 83-90,5Ф марганца руды переходит в металл., Неучтенные потери марганца колеблются в пределах 1,5-6,0Ъ. Потери марганца в шлаке 8- 11Ъ. Несколько меньше восстанавливается марганца иэ руды в брикетах I u IV серии. Однако и в этом случае восстанавливается .алюминием и кремнием и переходит в сплав более 80Ъ марганца, вносимого

25 в брикет рудой. Учитывая, что извлечение при плавке ферросплавов (ферромарганца и силикомарганца) и при легировании ими стали составляет на каждом переделе примерно 70Ъ, указанное извлечение (80Ъ из руды) на

ЗО 25-30Ъ превышает сквозное извлечение марганца при обычном раскислении стандартными ферросплавами.

Расход доломита может колебаться в пределах 14-25Ъ. При меньщем рас35 ходе доломита в отвальном шлаке повышается содержание МпО и растет его кратность, что связано с повышением концентрации кремнезема и глинозема в шлаке. При более высоком, чем 25Ъ расходе доломита также растут потери марганца с отвальным шлаком, что связано с тем, что начинает ощущаться недостаток тепла для расплавления продуктов плавки и поддержания

45 их в жидком состоянии с целью более полного их разделения. Доломит пред- почтительно использовать беэ термической обработки.

Пределы содержания марганцевой руды, которую целесообразно предварительно прокаливать, H сплава

ANC выбраны из условий получения требуемого количества марганца в полу-.. чаемом сплаве. Расход связующего

55 .менее 4Ъ не обеспечивает удовлет ворительной прочности брикета, а более 5Ъ становится неоправданным, поскольку прочность брикета уже не увеличивается.

65 области концентраций А 1 O 10-20Ъ.

Лишь при л1500ЕС шлак этого состава жидкоподвижен в области концентраций A 120 > — от нуля до 20Ъ. При том же отношении СаО/SiO, равном 0,81,0, шлак, содержащий 10Ъ MgO, при

1300ОС .гомогенен во всей области концентраций A 1203 от 0 до 25Ъ а е

2 3 при 1500 С вязкость этого шлака в три раза ниже, чем шлака, не содержащего MgO. С другой стороны шлаки, не содержащие М О, при 1300 С становятся жидкотекучими только при соотношении CaO/SiO2 более 0,7, тогда как шлаки подобного же состава, содержащие MgO, становятся гомогенными и свободно текут уже при отношении СаО/8102 0,2. Поэтому как скорость растворения извести из доломита в силикатно-глиноэемистом расплаве, так и скорость растворения тугоплавкого А 120 в известково-силикатном расплаве в присутствии

MgO значительно выше, чем в его .отсутствие.

Это создает воэможность не только исключить из брикета фтористый кальций и тем самым полностью ликвидировать выбросы в атмосферу цеха вредных фтористых соединений, но и заметно понизить концентрацию Мп0 в шлаке. Так если при сжигании брикета с известняком содержание МпО в шлаке не снижается ниже 12-15Ъ, то при оптимальном составе предлагаемого брикета с доломитом концентрация МпО в шлаке снижается до 3,57,5Ъ. Это позволяет повысить извле+ чение марганца иэ руды до 83-90Ъ.

Пример. Опробование предлагаемого экзотермического брикета.

Готовят четыре серии брикетов..

Алюминий и кремний в брикеты вводят в виде рассыпавшегося сплава АМС с содержанием, вес.Ъ: A 1 7,18;

Si 28,33) Мп 30,3; Fe ост. В качестse окислителя используют Никопольский флотоконцентрат с содержанием .

4Р,2Ъ Мп и 17-23Ъ 810 . Концентрат перед введением в брикет прокаливают при 500 С. В брикет .вводят доломит с содержанием СаО 30,12Ъ, М80 19,21Ъ. Отношение кремния к алюминию в брикетах 4,35-5,3. Все материалы дробят до крупности 1 -0 мм, тщательно перемешивают, смешивают со связующим жидкое стекло и прессуют в брикет диаметром 3-4 см и высотой 4-5 см на лабораторном прессе с усилием 10 т. Брикеты сушат при

100-150 с, а затем загружают.в печь

6 е

У нагретую до 1500 С. После выдерж Ю 6 ки при 1500 С в течение 5 мин образовавшийся сплав и шлак выливают и анали зируют.

Каждый опыт повторяют не менее трех раз. Те же брикеты используют

Экономическая эффективность от применения предлагаемого экзотерьмческого брикета в сравнении с известным определяется снижением затрат на материалы и более полным извле4.

1079682 себестоимость на 0,2-0,5 руб на тонне стали, для низколегированных снижение в 2-3 раза больше. чением марганца. Применение предлагаемого брикета при выплавке углеродистых сталей позволяет снизить их

1 «й

Ф

Компоненты и характеристики

Брикет серии

Ч (прототип ) Состав брикетов, мас. Ф

Сплав алюми ни й- кремний-марганец-железо

45,5

43,5

30,5

Марганцевая руда

33,5

32,0

ПлазиковЫй шпат

14,5

18,0

21,7

25,0

4,5

4,3

5 0

4,0

5,0

Результа ы .спеканий

48,5

50,5

47,2

45,5

Выход металла, вес.Ъ

47,2

Состав металла, вес.Ъ

48,8

49,5

49,0

49,95

50,7

17,1

17 1

17,0

17,0

16,9

0,21

0,19

0,23

0th

0,2

А1

1,02

0,95

0,75

0,92

0,9

Кратность шлака

Состав шлака

6,1

7,3

3,4

4,25

Мц0

36,8

35,9

34,3

33,6

8102

23,1

25,8

22,5

28,7

29,0

Ch 0

4,2

8,1

5Р7

7,.9

Мяо

13,4

12,0

12,0

12,4

А 1 03

Общее извлечение марганца, вес.Ъ

88,1

91,7

87.8

91,1

95,6

Потери марганца в шлаке в Ъ от. внесенного рудой, вес.Ъ

Извлечение марганца в металл из руды, вес.Ъ

35,46

18,7

18,3

7,9

74,7

Доломит

Известняк

Связующее

ВНИИПИ Заказ12б2/26, Ю

Фвлиал ППП "Патент", r.

90 6 82 8 81,1

ТиражбО Подписное

ЕЮЮ М1! ужгород, ул.Проектная, 4

11,65

35,26