Способ переработки высокожелезистого силикоалюминия

 

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОЖЕЛЕЗИСТОГО СИЛИКОАЛЮМИНИЯ, включающий получения силикоалюминия, содержащего хром, выдержку и разбавление его алюминием, ввод марганца и фильтрацию , отличающийся тем, что с целью снижения потерь алюминия, марганца и хрома с фильтростатками и сокращения времени переработки, ввод марганца осуществляют путем сплавления его с силикоалюминием в количестве , обеспечивающем отношение суммы хрома и марганца к сумме железа и титана в пределах 1,2-2,0, а расплав выдерживают перед разбавлением в течение 5-14 мин. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1108122 А

3(Я) С 22 С 1 06 (%

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3596375/22-02 (22) 27.05. 83 (46) 15.08.84. Бюл, Р 30 (72) Б.И.Емлин, A..Н.Морозов, A Â.Венцковский, Б.О,Вайсман, Э,С.Крыса и Г.A.Ãîëoâêo (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И.Брежнева (53) 669.168(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 514903 кл. С 22 В 9/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 936632, кл. С 22 С l/06, 1982, (54)(57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКО—

ЖЕЛЕЗИСТОГО СИЛИКОАЛЮМИНИЯ, включающий получения силикоалюминия, содержащего хром, выдержку и разбавление

его алюминием, ввод марганца и фильтрацию, отличающий с ятем, что с целью снижения потерь алюминия,, марганца и хрома с фильтростатками и сокращения времени переработки, ввод марганца осуществляют путем сплавления его с силикоалюмннием в количестве, обеспечивающем отношение суммы хрома и марганца к сумме железа и титана в пределах 1,2-2,0, а расплав выдерживают перед разбавлением в течение 5-14 мин.

1108122

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электротермии силикоалюминия и его переработке на литейные низкожелезистые сплавы, используемые для изготовления поршней двигателей в автомобиле- и трах- 5 торостроении.

Известен способ переработки (рафинирования) алюминиевых сплавов, заключающийся во введении марганца в сплав совместно с флюсом и осуществлении фильтрации через слой измельченной термообработанной стружки алюминиевого сплава и гранулированного флюса (1).

Способ не обеспечивает достаточ- 15 но полного и эффективного удаления железа из расплава, особенно при его повышенном содержании. Требуется высокий расход марганца на единицу удаляемого железа. 20

Марганец, имеющий высокую температуру плавления (1244 С), медленно растворяется в силикоалюминии, что повышает длительность плавки, снижает производительность агрегатов.

Кроме того, растворение тонкоиэмельченного марганца совместно с флю. сом способствует переходу марганца в шлак, что приводит к значительным потерям дорогостоящего металла.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки высокожелезистого силикоалюминия, согласно которому силикоалюминий сплавляют с хромом в соотношении Cr/Fe+Ti = 0,150,65, рафинируют и выдерживают расплав в течение 15-30 мин, разбавляют сплав алюминием и вводят марганец до соотношения в расплаве Cr+Mn/Fe+

Ti = 0,55-0,95 с последующим рафинированием, перемешиванием и Фильра- 40 цией сплава, Способ позволяет эффективно удалять из расплава титан и железо при невысоких концентрациях и снизить потери металла с фильтростат- 45 ками.

Кроме того, способ позволяет несколько снизить удельный расход дефицитного металлического марганца и вовлечь в производство отечествен- 50 ное алюмосиликатное сырье (2 ).

Недостатком известного способа является низкая эффективность снижения содержания железа и титана в сплавах при повышенных их концентрациях в силикоалюминии. Указанный способ переработки силкоалюминия рассчитан на содержание железа в силикоалюминии до 2,2-2,4Ъ и титана до

1,0-1,2В. С повышением содержания железа выше 2,5Ъ (до 4Ъ) и титана вы- 60 ше 1,3Ъ (po 2Ъ) способ неэффективен.

При использовании способа заметно повышается содержание железа и титана в товарных сплавах при повышении содержания их в исходном сырье. 65

Кроме того, недостатками способа являются нецелесообразность ввода марганца в разбавленный алюминием силикоалюминий и высокий его расход, Согласно известному способу с целью снижения содержания железа и титана в силикоалюминий (перед разбавлением) вводится хром, который позволяет удалять крупные интерметаллиды с железом и титаном. Мелкие интерметаллиды типа (Fe, Cr}„А1 Siz поступают с силикоалюминием на разбавление. Марганец присаживают с целью дальнейшего снижения содержания железа. Однако присадка марганца в разбавленный силикоалюминий не приводит к эффективному рафинированию сплавов и сопровождается большими потерями .алюминия и марганца в фильтростатках.

Низкая производительность способа, связанная с необходимостью выдержки силикоалюминия в ковше в течение 1530 мин, перемешивания расплава 2040 мин с целью повышения усвоения марганца, выдержкой расплава перед

Фильтрацией в течение 15-25 мин. Всеro на эти операции уходит в среднем

70-80 мин, что составляет около 254 времени от всего процесса подготовки силикоалюминия к Фильтрации, цель изобретения — снижение потерь алюминия, марганца и хрома с фильтростатками и сокращение времени переработки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки высокожелеэистого силикоалюминия, включающему получение силикоалюминия, содержащего хром, выдержку и разбавление его алюминием, ввод марганца и фильтрацию, ввод марганца осуществляют путем сплавления его с силикоалюминием в количестве, обеспечивающем отношение суммы хрома и марганца к сумме железа и титана в пределах

1,2-2,0, а расплав выдерживают перед разбавлением в течение 514 мин.

При снижении соотношения Cr+Nn/

Fe+Ti менее 1,2 добавок хрома и марганца недостаточно для связываний всего количества железа и титана в тугоплавкие, крупные и плотные Фазы (Fe,, Cr, Nn) х Al>Si zi (Fe, Cr) „Al>SQ, (Fe, Мп) > Ariz, (Fe, Cr) „Al>Siz Tip, Сг„Т1 Я1 и другие, которые легко отделяются от силикоалюминия, оседают на дно и стенки ковша. В этом случае из-за дефицита марганца и хрома в расплаве появляются алюминады и алюмосилициды железа, удаление которых иэ силикоалюминия затруднено иэ-за их мелких размеров. и низкой плотности за счет высокого содержания в них алюминия и кремния.

При снижении соотношения менее 1,2 не обеспечивается эффективного снижения примесей с минимальными поте1108122 рями алюминия и кремния. Не обеспечивается также .цостаточная степень легирования сплавов хромом и марганцем °

При увеличении соотношения Cr+Mn/

Fe+Ti более 2,0 наблюдается избыток хрома и марганца и дефицит железа и титана в силикоалюминии. Кроме интерметаллических соединений указанного выше состава образуются алюминиды и алюмосилициды марганца и 1О хрома, что приводит к дополнительным потерям алюминия, марганца и хрома. без увеличения степени рафинирования сплавов от железа и титана. При этом образующиеся и удаляемые интерметал- )1 лиды типа (Fe, Cr, Mn)„AlySi> обогацены хромом и марганцем и обеднены железом и титаном, что также снижает эффективность рафинирования силикоалюмини я. 20

Время выдержки силикоалюминия пос. ле обработки его хромом и марганцем связано с предлагаемым соотношением

Cr+Mn/Fe+Ti и обосновывается следующим, При снижении времени выдержки менее 5 мин эффективность рафинирования силикоалюминия низка, из-за того, что не хватает времени для образования крупных интерметаллических соединений и их оседания на дно ковша. Степень удаления железа при этом не превышает 20-40Ъ, что требует снижения температуры фильтрации разбавленного силикоалюминия с соответствующим снижением выхода металла и увеличением потерь марганца, хрома и алюминия.

При увеличении времени выдержки более 14 мин дальнейшего заметного снижения содержания железа и титана в силикоалюминии не наблюдается. 4()

Это объясняется тем, что обогащенные железом и титаном интерметаллические соединения уже осели на дно и стенки ковша и ввиду дефицита железа и титана образуются интерметаллиды с ниэ-45 ким их содержанием, а в дальнейшем при увеличении времени выдержки образуются интерметаллиды типа (Cr,Mn)Ä

Al>Siz и др,, не содержащие вредных прймесей .

Пример ы. В лабораторных условиях в рудовосстановительной печи

РКЗ-150 кВа из новых видов алюмосиликатной составляющей шихты выплавлен силн коалюминий, содержащий хром.

В силикоалюминий опытных плавок при температуре порядка 1400 С присаживали марганец, сплав выдерживали с целью образования и осаждения интерметаллических соединений, содержащих железо и титан. Состав (мас.Ъ) силикоалюминия до выдержки и после выдержки в течение 5-14 мин приведен в табл. 1. и табл. 2.

После рафинирования опытные плавки разбавляли алюминием до эвтектического состава и фильтровали при

615-620 С. В плавки, производимые по известному способу, после разбавления алюминием добавляли марганец, перемешивали 20-40 мин, отстаивали и фильтровали.

Состав (мас.%) разбавленного силикоалюминия и основные показатели процесса приведены в табл. 3, а состав фильтрата — в табл. 4.

Опытные плавки показали, что известныйй способ пере работ ки сили коалюминия при повышении содержания в нем железа до 2,5-4Ъ неэффективен как с точки зрения качества .рафинирования, так и с точки зрения затрат на его осуществление. Содержание железа в фильтрате опытных плавок на 20, 551, 15% ниже, чем в фильтрате сравнительных плавок. Фильтрат опытных плавок после легирования медью, никелем и магнием соответствует сплаву СИЛ-0 и СИЛ-1, содержащих до О, 6% железа. Фильтрат сравнительных плавок для снижения содержания железа необходимо повторно фильтровать с соответствующей присадкой марганца и потерями алюминия, хрома и марганца с фильтростатками. Выход металла опытных плавок при фильтрации на

5, 7-10, 9% выше, чем в сравнительных, что обеспечивает снижение потерь алюминия, марганца и хрома с фильтростатками при осуществлении способа, Время операций выдержки силикоалюминия в ковше, перемешивания и выдержки перед фильтрацией снижены на 41,781, 3%, что повышает производительность способа.

Ожидаемый экономический эффект от использования способа составляет

5 руб при производстве 1 т силикоалюминия.

1108122

Таблица 1

Опытные плавки

I II

Осн.

Осн.

Осн.

Осн.

Осн.

Осн.

Осн, Алюминий Осн.

Кремний 33, 3 31, 4 34, 1 33, 1

35,9

35,7

35,8

32,5

2,80

2,44

3,90

3,21

2,74

3,98 2,5

Железо 37

1,40

1,29

1,98

1,75

Титан 1,91 1,83 It 24 1,57

Хром 3,54 3, 85 2,09 3,01

Марганец 6, 58 7, 79 2, 40 3, 22

0,63

1,30

3,82

2,85

5,12

Время выдержки, мин

30

Соотношение

Cr+Mn

Ре+Тi

0,15

0,35

0,65

1,4 1,6

1,8 2,0 1,2

Fe+Ti

Таблица 2

Элементы и показа тель про- I цесса

Опытные плавки

II III IV

1 1

Осн.

Осн.

Осн.

Осн;

Оси . 36,9

Осн.

Осн.

35,3 34,1

36,2

37t 1

37,3

),89

1,42

2,8

1,41

1,31

),58 1,42

2,23 2,38

0,80

1,15

1,09

1,57

0,85

2,01

Степень удалени я железа, В

71,7 64,6

52,3 51,1

47,6

22,6

28,2

10,4

Элементы сплава и основные показатели процесса

Алюминий

Кремний

Желе зо

Титан

Хром

Марганец 4, 51 5, 12

35,8 35,8

1,20 1,57

О, 89 1,43

2,01 1, 38

1,56 3, 21

Плавки по известному способу

Плавки по известному способу

2,51

1,27

0,40

1108122

Т а б л н ц а 3

Сравнительные плавки

Элементы сплава и основные показ ате

Опытные плавки

IV ли процесса

Осн

Оси, Осн

Осн

Осн.

Осн .

OcH .

12,5

1, 11

12,4

1,64

12,2

0,85

12, 1 12,5

О, 84 0,78

0,53 0,32

0,64 0,33

0,51 0,46 0,26

0,75 0,78 0,33

1,40 1,63 0,31

Хром

Марганец

0,45

1,42

Время перемешивани я мин

40 20

10

Время выдержки, мин, 10 10 5

15

Температура фильтрации; 0C

620

615 615 620

620

620

620

620

Выход мет алла прн фильтрации, %

89,2

96,8 94,7 87,3 88,2

94,5 94,5 96,2 " Соотношение Cr+Mn/Fe+Ti

III соответственно. в сравнительных 0,95; 0,55; 07 плавках I, II, Т à 6 л и ц а 4

Сравнительные плавки

Опытные плавки

Состав

I II III IV

Осн.

Осн.

Осн .

Осн.

Осн.

Осн.

Осн, Осн, Алюминий

Кремний

12,0

12,1

12,0

12,0

11,9

11,8

12,1

0,56

0,78 0,83 0,96

Железо

0,60

0,12

0,26

0,10 0,11

0,05 0,21

0,18 0,25

Титан

0,24 0,06

0,44 О, 15

Хром

Марганец

ВНИИПИ Заказ 5841/19 Тираж 603 Подписное

Филиал ППП "Патент", ° ã. ужгород, ул. Проектная,4

Алюминий

Кремний

Железо

Титан

0,48 0,47

0,15 0,13

0,25 0,25

0,56 0,63

12,3

0,72

0,28

0,64

0 50

12,1

0,90

0,45

0,43

1,03

11,8

0,62

0,14

0,18

0,38

12,5

1,50

0,42

0,16

1,18

0,14

0,03

0,27