Способ выплавки фторидно-оксидных флюсов
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении электроплавленных флюсов как электрошлакового, так и сварочного сортамента. Целью изобретения является снижение потерь фторидных и оксидных компонентов испарением. Способ выплавки фторидно-оксидных флюсов включает последовательную загрузку в печь шихтовых компонентов на остаточный расплав, расплавление их, доводку расплава до получения заданного флюса, выпуск флюса и его грануляцию, при этом на остаточный расплав загружают оксид кальция в количестве 1-5% от массы шихты и после загрузки оксида кальция производят выдержку в течение 2-5 мин. Использование способа позволяет снизить потери дефицитных и других фтористых соединений и глинозема в 1,5-2 раза. 4 табл.
СОЮЗ СОВЕТСЙИХ
РЕСПУБЛИН (1Е (И) А1 (gf)g С 21 C 5/54
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬЗТИЯМ
flPH ГННТ СССР (21) 4392387/31-02 (22) 15.03.88 (46) 30.08,90. Бюл. М 32 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) М.И.Гасик, О.И.Кривенко, В.П.Кандыбка, И.И.Люборец, И.Г.Кучер и А.А. Емельянов (53) 669. 187,26.046.587 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 398374, кл. В 23 К 35/36, 1972.
Авторское свидетельство СССР
111 810418, кл, В 23 К 35/40, 1978, (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФТОРИДНО-ОКСИДНЫХ ФЛЮСОВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении электроплавленных флюсов
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении электроплавленных флюсов как электрошлакового, так и сварочного сортамента.
Цель изобретения — снижение потерь фторидных и оксидных компонентов испарением, Предлагаемый способ выплавки фторидно-.оксидных флюсов включает последовательную загрузку в печь .шихтовых компонентов на остаточный расплав, расплавление их, доводку расплава до получения заданного флюса, выпуск флюса и его грануляцию, при этом на остаточный расплав загружают оксид кальция в количестве 1-5% от массы шихты и после загрузки оксида как электрошлакового, так и сварочного сортамента, Целью изобретения является снижение потерь фторидных и оксидных компонентов испарением.
Способ выплавки фторидно-оксидных флюсов включает последовательную sarpysку в печь шихтовых компонентов на остаточный расплав, расплавление их, доводку расплава до получения заданного флюса, выпуск флюса и его грануляцию, при этом на остаточный расплав загружают оксид кальция в количестве 1-5% от массы шихты и после sarрузки оксида кальция производят выдержку в течение 2-5 мин. Использование способа позволяет снизить потери дефицитных и других фтористых соединений и глинозема в 1,5-2 раза,4 табл. кальция производят выдержку в течение
2-5 мин, В процессе выплавки флюсов фторид натрия или кальция вступает so взаимодействие с содержащимися в расплаве
А1 0 и SiOz с образованием А1Гя или
SiF соответственно:
3 (caFa)+ (А1 zo 3) = 3 (саО) +2(А121 ) 1(1)
2 (CaF<)+(SiO<) =2 (СаО)+ $SiF ) ф (2)
При этом потери массы флюсов испарением составляют до 8%.
Такие плавленные флюсы как АНФ-6 и АНФ-1, получившие широкое применение в электрошлаковой технологии (ЭШТ), содержат s своем составе фтористый кальций в количествах 6090 мас.%. Для получения этих флюсов используется ограниченное число ших1588779 товых ингредиентов: для АНФ"1 — флюоритовый концентрат1 для АНФ-6 " флюоритовый концентрат и глинозем, Для уменьшения потери массы флюсов испарением и для выплавки флюсов со стабилизированным содержанием фторидных компонентов и оксидов алюминия и кремния. Необходимо процесс выплавки флюса в электропечи вести таким образам, чтобы стало возможным снижение термодинамической активности
А1 Оз и SiO@ во флюсовом расплаве.
Как видно из уравнений (1) и (2), аксид кальция снижает термодинамичес 15 кую активность А1 0 и 810 во флюсовам расплаве.
Экспериментально установлено, что количество вводимого СаО должно нахо-. диться в .пределах 1-5 мас. от массы завалки шихты, Производство флюсов марок АНФ-6 и АНФ-1 ставит своей целью получение двухкомпанентной шлаковой системы CaF@ " А1 О и моноKoMIIoHeHTHoH СаР соответственно д5
Флюоритавый концентрат должен соответствовать требованиям, представленным в тафл,1, Применяемый глинозем должен соответствовать требованиям, представленным в табл.2.
Химический состав выплавляемых флюсов ЭШП дан в табл,3, Как видно из приведенных данных табл .3 СаО не вводится специально в состав шихты для выплавки флюсов, 35 кроме того в составе шихтовых компонентов СаО содержится в незначительных околичествах (см. табл. 1 и 2).
Однако химическим составам флюсов
АНФ-6 и АНФ-1 допускается содержание 4О
СаО менее 8 мас.X. Оксид кальция является примесью в этих флюсах, накопление которого происходит в результате развития процесса фторидообразования по уравнениям (1) и (2), Однако
45 загрузка СаО в печь в процессе выплавки флюсов, как предусматривается в предположенном изобретении, позволяет иметь в составе флюсов менее да" пустимого количества примесного компонента СаО, в результате уменьшения потерь фтора и алюминия с отходящими газами.
Введение в расплав СаО ограничивается требованиями химического состава 55 флюсов менее 8 мас. . Поскольку хими ческий состав шихтовых компонентов стабилен, количество вводимого СаО по предлагаемому способу (1-5 мас.
СаО) обеспечивает получение готового флюса заданного состава (см. табл.3).
Термогравиметрическим методом исследована кинетика испарения расплава флюоритового концентрата марки ФФ-92 при плавке флюса АНФ1-2, а также кинетика испарения расплава системы
СаГ + А1 О . Установлено, что присадка на зеркало расплава кальцийсодержащего оксидного материала (в данном случае испольэовали металлургическую известь) в количестве 1-5Х от массы завалки шихты снижает скорость испарения флюсового расплава за счет насыщения его поверхностного слоя СаО.
При этом введение на зеркало расплава менее 1Х СаО нерациональна, поскольку это не обеспечивает эффективного влияния на подавление процесса фторидооб« разования. Загрузка кальцийсодержащего материала в количестве более 5 не обеспечивает получения флюса, отвечающего требованиям технических условий по содержанию во флюсе оксида кальция.
Посколы у процесс испарения фторидно-оксидных расплавов происходит с поверхности, та технологически необходимой для растворения СаО в расплаве, является выдержка расплава в течение 2-5 мин, Тем самым достигается насыщение поверхностного слоя СаО, При этом выдержка менее 2 мин является недостаточной для осуществления процесса плавления и усреднения состава остаточного расплава. Выдержка более 5 мин является технологически нерациональной, поскольку предлагаемый интервал выдержки полностью обеспечивает плавление и растворение присаживаемого СаО.
При выплавке фторидно-оксидных флюсов предлагаемым способом снижаются потери фторидных и оксидных компонентов испарением, насыщается поверхностный слой расплава оксидам кальция, растет оснавность флюсового расплава и снижается термодинамическая активность фторидообразования компонентов
8 -О 2 A1zo 3 °
Пример. В идентичных лабораторных условиях проводили сопоставительный анализ способов получения фторидно-оксидных флюсов марок АНФ-6 и АНФ-1-2, выплавляемых предлагаемым и известным способами.
1588779
Таблица1
Содержание, мас.
Марка плавикового шпата СаГ SiO< CACO> P
95 1,5 2,0 0,1
95 2,5 3,5 О, 1
92 3,0 3,0 0,1
ФФ-95а
ФФ-95Б
ФФ-92
Выплавка флюса АНФ-6. В печь на зеркало остаточного расплава выгружали первой порцией.известь в количест« ве 0 1; 1, 3, 5, 5 9 мас от общей массы эавалки шихты, что составляет
0,01; 0,1, 0,3.0,5; 0,59 кг. После чего производили выдержку расплава в течение 1, 2; 3,5, 5, 6 мин для каждого опыта соответственно, что необходимо для растворения извести в остаточном расплаве. Затем в печь загружали шихтовые материалы-флюоритовый концентрат 7 кг и глинозем
3 кг (равновеликое количество для всех вариантов). Проводили расплавление и доводку флюса. По окончании производили грануляцию флюсового расплава.
Выплавка эпоса АНФ-1-2 включала 20 аналогичные технологические операции с той лишь разницей, что шихта для получения данной марки содержала только флюоритовый концентрат, Примеры испытаний способов представлень1 в 25 табл.4, Необходимо осуществлять последовательную загрузку шихтовых материалов и Са0. Загрузка СаО вместе с шихтой в печь технологически невозможна в вследствие конструктивных особенностей, а также является нерациональной, так как обусловливает увеличение тугоплавкости шихты, Практически в любой период времени в печи присутствует флюсовый расплав
35 либо наведенный новой порцией шихты, либо остаточный после выпуска из печи. В связи с этим после загрузки
Са0 на остаточный расплав необходимо производить выдержку в течение 2—
5 мин,- Выдержка необходима для растворения СаО в объеме расплава и насыщения поверхностного слоя оксидом кальция, что препятствует развитию процесса фторидоооразования, 45
Результаты химического анализа
:! флюсов на содержание основных компо нентов свидетельствуют о том, что хотя их содержание и соответствует требованиям нормативной документации (за исключением варианта Р 5), однако характеризуются различными значениями потери массы расплава и скорости ис-:: парения. Флюсы, полученные по вариантам 1, имеют наибольшую скорость ис.парения расплава и, следовательно, характеризуются повышенной потерей массы расплава. Флюсы, полученные по вариантам 5, хотя и отличаются наименьшей потерей массы расплава, однако в своем составе; содержат избыточное количество СаО. Флюсы, полученные по известному способу, хотя и содержат количество основных компонентов, отвечающих нормативному, но в отличие от вариантов 2-4 характеризуются повышенными значениями потери массы расплава испарением, В результате применения предлагаемого способа достигается значительная экономия дорогостоящих и дефицитных материалов — фтористого кальция и гли" нозема, а также уменьшается введение вредных фтористых соединений. в окружающую среду.
Формула изобретения
Способ выплавки фторидно-оксидных флюсов, включающий последовательную загрузку в печь шихтовых компонентов на остаточный расплав, расгцтавление, доводку расплава до получения заданного флюса, выпуск и грануляцию флюса, о т л и ч а и шийся тем, что, с целью снижения потерь фторидных и оксидных компонентов испарением, на остаточный расплав загружают оксид кальция в количестве 1-5Х от массы шихты, после чего производят выдержку в течение 2-5 мин.
1588779, Т а бли ц а 2
Примесь, X
А1,0з
Не менее
Потери при прокалива нии, Х
Марка глинозема
S i0g FegO j Na 0+K 0
0 05 0,06 0,5
0 ° 08 0ъ03 Оэ5
0 10 0 05 0 5
99
99
0,9
0,9
0,9
Г-1
Г-2
Г-3
Марка
ТаблицаЗ
Содерхание компонентов, мас.7
Номер ТУ
CaF<
Al 85,0 АНФ-6 То хе Остальное н,б. 1,0 0,5 н,б. 0 5 2,5 н,б, 0,5 2,5 н.б. 8,0 25-31 0,02 0,05 0,02 0 05 0,02 0 05 АНФ-6-1 . 23-31 чивэса Ьарн- количество СаО ° нт на остаточный расмаа от ". массы эагрущенной щнхты> нас>й Теблица4 Нарна 8ыдерхха после эагруэки СаО> ннн Загрущенные в печь натерналы, хг Общее количество Содерхвние во 4ч>к>се компонентов, мас.X Потери. массы расплава исСкорость испвренив рас плава, кгlм ° с Нэ- фл>ео Глино" весть рнт эен Л! О СаО Сар., Si0 винты, кг парением, мас ° 1 ЛНФ-6 Ненастный ЛНФ1-2 Ненастный Составитель К.Сорокин Редактор М,Недолухенко Техред JI.Серд1окова Корректор М,Пожо Заказ 2517 Тирах 502 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб>э д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ухгород, ул. Гагарина, 101 0,1 ! 5 5,9 0,1 3 5,9 2 3 5 6 2 3 5 6 о,о! О,! 7 0,3 7 0>5 7 0,59 7 О,О! 1О 0,1 10 0,3 10 0,5 !0 0,59 1О 1О н.б. 8,0 н.б. 8,0 н.б. 8,0 1О;о! 1О,! 1О,З 10,5 10,59 10>0 1О,О! 1О,! 1О,З 10,5 10,59 1О,О 66>0 64,9 ЬЗ,7 61,9 65,3 63,0 91,3 90,15 89,3 88,! 86,79 90,2 25,6 26,4 г7,з 27,9 28,Э 25,9 1,9 2,5 2,9 Э ° 4 3,9 г,7 S,9 2,1 6,! 2,2 6,4 2,2 7,5 2,3 8,4 2,3 6,1 2,2 S,7 О,8 6,2 0,85 6,6 0,9. 7,3 0,9 8,1 0,91 5,9 0,9 5,21 4,58 4,61 Э,81 3,32 Э,02 2,80 2,45 2 ° 64 2,01 5,28 4,62 3,49 2,89 2,61 2,10 2,03 1,80 1,05 1, 10 0,80 0,90 З,S 2,90
