Способ выплавки марганцевых ферросплавов

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к выплавке марганцевых ферросплавов. Цель изобретения - снижение содержания фосфора в сплаве и уменьшение удельного расхода электроэнергии. Способ включает предварительный нагрев шихтовых материалов непосредственно, в печи по режиму. 100-200 град/мин до температуры 800°С, а затем - со скоростью 30-50 град/мин. В процессе выплавки отношение карбида кремния к фосфору поддерживают равным 1,0-15. Заданный режим нагрева обеспечивают за счет регулирования длины погружаемого в шихту участка электрода, равной 1-6 диаметра электрода. Изобретение позволяет снизить содержание фосфора в сплаве от 0,39 до 0,32%, уменьшить расход электроэнергии от 4220 до 4010 кВт ч/т, повысить извлечение марганца в сплав от 73,6 до 81,4% 1 табл. с/) С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 22 С 33/04

ГОСУДАРСТВЕ HHblЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

L (21) 4667075/02 (22) 06,02.89 (46) 23.04.91. Бюл. 3Ф 15 (71) Днепропетровский металлургический институт и Никопольский завод ферросплавов (72) А.Г.Гриншпунт, В,В.Кашкуль, Б,Ф.Величко, А.В,Коваль, И.И.Люборец, Г.Д.Ткач и А.П.Еремеев (53) 669 168 {088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1534086, кл. С 22 С 33/04, 20.06.88. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МАРГАНЦЕВЫХ

ФЕРРОСПЛАВОВ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке марганцевых ферросплавов. Цель изобретения — снижеИзобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке марганцевых ферросплавов.

Целью изобретения является снижение содержания фосфора в сплаве и уменьшение удельного расхода электроэнергии.

Способ заключается s том, что предварительный нагрев шихтовых материалов проводят непосредственно в электропечи по режиму: 100-200 град/мин до 800 С, а затем — со скоростью 30-50 град/мин. В процессе выплавки отношение карбида кремния к фосфору поддерживают равным

1,0-1,5, а заданный режим нагрева обеспечивают регулированием длины погружаемого в шихту участка электрода, равном 1-6 диаметра электрода.

Способ осуществляют следующим образом, Ы 1643627 А1 ние содержания фосфора в сплаве и уменьшение удельного расхода электроэнергии.

Способ включает предварительный нагрев шихтовых материалов непосредственно, в печи по режиму: 100 — 200 град/мин до температуры 800 С, а затем — со скоростью

30 — 50 град/мин. В процессе выплавки отношение карбида кремния к фосфору поддерживают равным 1,0 — l5. Заданный режим нагрева обеспечивают за счет регулирования длины погружаемого в шихту участка электрода, равной 1-6 диаметра электрода.

Изобретение позволяет снизить содержание фосфора в сплаве от 0,39 до 0,32%, уменьшить расход электроэнергии от 4220 до 4010 кВт ч/т, повысить извлечение марганца в сплав от 73,6 до 81,4%. 1 табл.

При выплавке марганцевых ферросплавов улет фосфора в газовую фазу увеличивается на 11 — 16% по сравнению с известными способами.

Термодинамический анализ свидетельствует, что фосфат кальция обладает высоким химическим сродством к карбиду кремния. Выход фосфора в газовую фазу при восстановлении его.карбидом кремния намного больше, чем при восстановлении коксом, Уменьшение выхода СО из зоны реакции позволяет повысить содержание фосфора в отходящих газах. На восстановление

1 моль Са РО4) карбидом кремния требуется затратить 6520 кДж, а углеродом 1377 кДж тепла.

В процессе восстановления .марганцеворудного сырья карбидоугольной смесью

1643627 карбидная составляющая выполняет функцию реагента, вытесняющего фосфор из марганцевого сырья, Причем дефосфация протекает еще в твердофазном состоянии, В карбидоугольной смисе карбид кремния и углерод распределены в элементарных объемах равномерно, что обеспечивает значительное увеличение скорости восстановительных реакций, повышает активное сопротивление ванны печи, При выплавке марганцевых ферросплавов карбид кремния взаимодействует с находящимися в непосредственном соприкосновении оксидами марганца. Марганец и кремний переходят в сплав по реакции

mMnO + nSiC = MnmSin + СО, В результате этого сокращается кратность шлака и, как следствие, уменьшаются потери марганца и кремния с оксидами шлака, Кремний и углерод карбида кремния принимают участие в восстановлении оксидов марганца. При этом протекают реакции экзотермического характера, что способствует снижению расхода электроэнергии на

1 15о

Использование марганцевого агломерата с остаточным содержанием карбида кремния и углерода является перспективным направлением развития технологии получения марганцевых ферросплавов, открывает в электрометрии марганца новые дополнительные возможности интенсификации процесса выплавки, Остаточный карбид кремния и углерод в агломерате, имеющие плотный контакт с оксидами марганца, являются более активными восстановителями. Наличие остаточного карбида кремния и углерода в агломерате дает возможность повысить рабочее напряжение и уменьшить расход электроэнергии за счет повышения СО, Увеличение удельного электросопротивления шихтовых материалов за счет остаточного содержания карбида кремния обуславливают глубокую посадку электродов, а следовательно, позволяет уменьшить потери марганца испарением.

Скорость восстановления марганцевого агломерата, содержащего остаточный карбид кремния и углерод, выше, чем агломерата, не содержащего остаточный карбид кремния и углерод. Если скорость восстановления марганцевого агломерата обычным углеродным восстановителем быстро падает с ростом температуры, остаточный карбид кремния и углерод активно взаимодействуют с окислами марганца и в дальнейшем.

Наилучшие технико-экономические показатели процесса выплавки марганцевых ферросплавов достигаются при остаточном содержании карбида кремния и углерода в

5 агломерате 0,1 — 3,0;ь соответственно. При снижении количества остаточного карбида кремния в агломерате ниже 0,1 j,, не достигается полнота протекания процессов восстановления окислов марганца, а также

10 создание ванны с высоким удельным электросопротивлением.

Увеличение количества остаточного карбида кремния выше 3,0Д, приводит к повышению величины содержания кремния

15 в сплаве, который в некоторых марках марганцевых ферросплавов ограничен.

Отношение карбида кремния к фосфору поддерживают в пределах 1,0 — 1,5.

Режим нагрева шихты происходит за

20 счет регулирования длины электрода.

При перемещении электрода вверх реакционная зона приближается к поверхности калошника, что позволяет увеличить скорость повышения температуры шихты до

25 800 С и уменьшить скорость повышения температуры шихты после 800ОС. При перемещении электрода вниз увеличивается скорость нагрева шихты после 800 С и уменьшается скорость нагрева до 800 С.

30 Длина погруженного в шихту участка электрода должна быть равной 1 — 6 диаметра электрода для круглых и ширины для прямоугольныхых электропечей.

Длина погруженного в шихту участка

35 электрода должна быть равной 1-6 диаметра электрода для круглых и ширины для прямоугольныхых электропечей.

При увеличении длины погруженного в шихту участка электрода на величину более

40 6-ти диаметров или ширины электрода увеличивается скорость нагрева шихты после

800 С, что позволяет обеспечить скорость; (подъема температур в пределах f015 град/мин, а при уменьшении длины

45 погруженного в шихту участка электрода на величину менее 1-го диаметра или ширины электрода не соблюдается необходимая оптимальная скорость нагрева шихты до

800 С, которая в этом случае будет более

50 300 С. К тому же в этих условиях спекается колошник печи и ухудшают технико-экономические показатели процесса выплавки.

Пример, В условиях лаборатории опробован предлагаемый и известный спо55 собы.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Карбонатный марганцевый концентрат, содержащий, Мп 28,1; Si(4 16,7; Fe 2,04;

СаО 18,8; Mg 3,1; Р 0,197, смешивают с кар1643627

Ва иант

Показатели

1 (no известному способ

1,55

1,55

44,4

0,23

44 4

0,23

44,6

0,23

44,1

0,23

44,7

0,23 .

44,5

0,23

1,55

1,55

8,0

3,0

3,0

0,09

0,09

0,9

0,1

0,1

1,0

3,1

3,1

16 бидоугольной смесью и согласно известному способу нагревают в прокалочной печи до 800 С со скоростью 150 град/мин и далее со скоростью 50 град/мин до температуры размягчения марганцевого концентрата. 5

При этом наблюдается настылеобразование.

Во второй серии опытов тот же карбонатный марганцевый концентрат смешивают с карбидоугольной смесью, используемой в 10 качестве твердого топлива, и подвергают агломерации.

Полученный по известному способу в первой серии опытов обожженный марганцевый концентрат, содержащий остаточный 15 углерод и SiС с углеродистым восстановителем в виде кокса, плавят в лабораторной печи мощностью 160 кВ (вариант 1), Агломерат, содержащий остаточный углерод и карбид кремния с углеродистым 20 восстановителем в виде карбидоугольной смеси (варианты 2 — 6), загружают в электропечь и процесс ведут так, что нагрев шихты в электропечи осуществляют до 800 С со скоростью 200 град/мин и более со скоро- 25 стью 30 град/мин.

Из таблицы следует, что при выплавке по 3 — 5 варианту достигают наиболее полное удаление фосфора, при этом наблюдается наиболее стабильный электрический ре- 30 жим.

Электроды "сидят" в печи глубоко, расплав легкоподвижен.

При испытаниях 1 варианта и запредельных значений соотношений SiC/Р уда- 35 ление фосфора недостаточно, при этом

Остаточное содержание в обожженной шихте, ;

SiC

Содержание в обожженной шихте, Мп

Содержание в агломерате, :

Мп

Остаточное содержание в агломерате:

SiC

Отношение SiC/Р в шихте наблюдается некоторое расстройство технологического процесса выплавки. Расплав в печи вязкий, электроды "сидят" высоко. колошник печи в результате этого спекается, ухудшаются технико-экономические показатели.

Предлагаемый способ позволяет эффективно утилизировать отходы электродных и абразивных заводов и увеличивает без дополнительных затрат количество металла за счет перехода SiC из карбидоугольной смеси в сплав.

Формула изобретения

Способ выплавки марганцевых ферросплавов, включающий предварительный нагрев марганцевого алгомерата с остаточным содержанием фосфора и карбида кремния, равным 0,1 — 3,0, и карбидоугольной смеси со скоростью 100 — 200 град/мин до температуры 800 С, а затем co . скоростью

30 — 50 град/мин, загрузку шихты в рудовосстановительную печь через загрузочные воронки, выплавку сплава при поддержании заданного отношения карбида кремния к одному из входящих в шихту элементов, о.т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения содержания фосфора в сплаве и уменьшения удельного расхода электроэнергии, предварительный нагрев шихтовых материалов проводят в плавильной электропечи, режим нагрева регулируют погружением в шихту участка электрода, равным 1 — 6 его диаметра, при этом отношение карбида кремния к фосфору в процессе выплавки поддерживают равным 1,0-15.

1643627

Продолжение таблицы

Составитель А. Янковская

Редактор Н. Рогулич Техред M.Mîðãåíòýë Корректор Т, Палий

Заказ 1222 Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101