Способ выплавки лигатуры

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к производству ферросплавов . Цель - увеличение содержания в лигатуре и извлечения ванадия с одновременным снижением степени перехода в лигатуру примеси Tl и сохранением содержания Са. Способ включает непрерывную порционную загрузку на поверхность колошника рудно-термической печи к электродам шихты, состоящей из кварцита, извести, углеродистого восстановителя и ванадийсодержащего шлака. Плавку ведут с загрузкой в течение всей ее продолжите 1 ности подготовленной шихты с дефицитом извести на 20-25% и ванадийсодержащего шлака на 45-50% по сравнению с требуемой . Компенсацию всего дефицита на плавку извести осуществляют дополнительным равномерным вводом ее в печь в начальные 0,35-0,4 и последние 0,1-0,15 общей продолжительности плавки при сохранении оптимального напряжения на электродах в эти периоды плавки, а ванадийсодержащего шлака-дополнительным равномерным вводом его в промежуточные 0,45-0,55 продолжительности плавки при напряжении на электродах в этот период 0,9-0,95 от оптимального напряжения. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4753213/02 (22) 23.10,89 (46) 07.08,92. Бюл. М 29 (71) Челябинский электрометаллургический комбинат (72) Ф,М.Исхаков, Э.Б.Попова, А,А.Дерябин, Б,И.Байрамов, В.П.Зайка, С,Н.Фурсов и

Ю.И.Кабанов (56) Рысс М,А. Производство ферросплавов. — M. Металлургия, 1975, с. 97 и 103.

Зайко В.П. и др. Производство кальцийсодержащих ферросплавов и лигатур.

Сталь, 1981, М 7, с. 41 — 42.

Патент Франции

N 2169100, кл, С 21 С 1/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

N- 443099, кл. С 21 С 1/076, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 466294, кл. С 21 С 1/076, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 1109458, кл. С 21 С 1/076, 1984.

Бюллетень ЦНИИ и ТЭИ ЧМ. 1970, г» 2 (622), с. 19 — 20. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЛИГАТУРЫ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферроИзобретение относится к металлургии, конкретнее к производству ферросплавов, в частности к производству лигатур на основе кремния, кальция, ванадия и железа.

Целью изобретения является увеличение содержания в лигатуре и извлечения ванадия с одновременным снижением степени прехода в лигатуру примеси — титана и сохранением содержания кальция, а также корректировка состава лигатуры по легирующим элементам.

„, . Ж „„1752781 А1 (я)з С 21 С 7/076, С 21 В 15/02 спла во в. Цел ь — увеличение содержания в лигатуре и извлечения ванадия с одновременнымым снижением степени перехода в лигатуру примеси Т1 и сохранением содержания Са. Способ включает непрерывную порционную загрузку на поверхность колошника рудно- термичеСкой печи к электродам шихты, состоящей из кварцита, извести, углеродистого восстановителя и ванадийсодержащего шлака. Плавку ведут с загрузкой в течение всей ее продолжител:.ности подготовленной шихты с дефицитом извести на 20 — 25% и аанадийсодержащего шлака на 45 — 50% по сравнению с требуемой. Компенсацию всего дефицита на плавку извести осуществляют дополнительным равномерным вводом ее в печь в начальные

0,35 — 0,4 и последние 0,1 — 0.15 общей продолжительности плавки при сохранении оптимального напряжения на электродах в эти периоды плавки, а ванадийсодержащего шлака — дополнительным равномерным вводом его а промежуточные 0,45-0,55 продолжительности плавки при напряжении,на электродах в этот период 0,9-0,95 от оптимального напряжения. 1 з,п.ф-лы, 2 табл.

Лигатуру выплавляют на шихте, состоящей из кварцита, извести, углеродистого восстановителя и ванадийсодержащего шлака конверторного производства с дефицитом, по сравнению с оптимальной шихтой, извести . на 20-25% и ванадийсодержащего шлака на 45-50%, а компенсацию всего дефицита на плавку извести осуществляют дополнительным равномерным вводом ее а печь в начальные (первый период плавки) 0,35-0,4 и в послед3

1752781

55 ние (третий период) 0,1-0,15 общей продолжительности плавки при сохранении оптимального напряжения на электродах в эти периоды плавки, а ванадийсодержащего шлака — дополнительным равномерным вводом его в промежуточные (второй период) 0,45 — 0,55 продолжительности плавки при напряжении на электродах в этот период 0,9-0,95 от оптимального напряжения.

Корректировку состава лигатуры по легирующим элементам осуществляют заменой оксидом легирующего элемента части ванадийсодержащего шлака, вводимого в печь в виде дополнительной присадки, В первый и третий периоды плавки вследствие недогруза ванадийсодержащего шлака имеет место значитеьно больший избыток восстановителя по сравнению с оптимальной шихтой, которая имеет избыток восстановителя, В этих условиях идет процесс интенсивного восстановления кальция с образованием дисилицида кальция. Одновременно образуется карбид кремния, а также карбиды титана и ванадия. Электроды в зти периоды находятся в верхних горизонтах колош ника печи, процесс шлакообразования не имеет места и образующиеся карбиды совместно с восстановленным металлом выводятся в нижние горизонты печи и, выделяясь из металла, оседают на стенках тиглей.

Металлическая фаза содеожит кальция

18-207, незначительное количество силицидов железа, марганца и хрома, а также ванадия, что не вызывает ликвации элементов и расслоения его на фазы по плотности. Кроме того, в металле содержится свободный, не связанный в силициды, кремний. Из-за низкой температуры в нижних горизонтах печи разрушения карбидов не происходит.

Во втором периоде вследствие снижения напряжения на электродах глубина погружения электродов в шихту увеличивается. Восстановительный процесс проходит с образованием шлака, причиной чего .является снижение величины избытка восстановителя в шихте по сравнению с оптимальной шихтой. Образующийся шлак располагается над металлической фазой, которая в этот период прогревается более интенсивно, В этих условиях имеет место интенсивное разрушение карбидов кремния и ванадия;

ЧС+ 2$i = VSIz+ С.. (1)

Карбид титана, осевший на стенках тиглей, при этом не разрушается. Выделяющиеся дисилицид ванадия и кремний растворяются в металлической фазе, а углерод, перемещаясь в ней в верхние горизонты, растворяется в шлаке.

Кальций в этот период восстанавливается в значительно меньшей степени (содержание его в образующемся в этот период восстановленном сплаве по расчетам составляет 3 — 5 jo). Образующийся при этом процессе карбид кремния в присутствии восстановленного железа полностью разрушается:

SION+ 2$1С+ Fe = Ре$!г+ Si+ 2СО, (2) а ванадий связывается с восстановленным кремнием в дисилицид практически полностью. В этот период происходит, хотя и в значительно меньшей степени, чем в первый и третий периоды, образование карбида титана, который, проходя с металлом через слой шлака, выделяется в нем. Часть титана переводится в металлическую фазу в виде силицида титана TIS12, Образующаяся во второй период металлическая фаза, обогащенная более тяжелыми элементами, чем кальций, попадая в тиглях в металлический расплав первого периода плавки, утяжеляет его и, ликвируя (верхние горизонты вновь получаемого сплава опускаются вниз, а легкие компоненты сплава первого периода перемещаются вверх), выравнивает состав жидкой фазы по всей высоте слоя к окончанию второго периода плавки, Дальнейшее увеличение продолжительности второго периода плавки может привести к нарушению равновесия и к увеличению расслоения сплава по плотности на легкую и тяжелую фракции. Однако окончание второго периода плавки фактически означает начало выпуска расплава из печи, чем предотвращается возможная ликвация в печи полученой лигатуры, При проведении третьего периода плавки в течение его продолжительности фактически достигается выделение из шихты порций образовавшегося сплава второго периода, а сам третий период по сути является началом первого периода следующей . плавки.

При корректировке состава получаемой лигатуры по содержанию легирующих элементов (например, ванадия, хрома, марганца и др.) путем введения оксидов этих элементов вместо части ванадийсодержащего шлака конверторного производства, которая вводится в печь в виде дополнительной присадки во второй период плавки, практически имеют место те же условия и проходят те же процессы, что и при введении на второй период плавки дополнительно только ванадийсодержащего шлака, 1752781

Полученную лигатуру после выпуска от- ванадия в нее до 75 и снижении степени деляют от шлака и разливают в изложницу. перехода в лигатуру титана до 40 .

При необходимости в состав полученной ли- Пример. Испытание предлагаемой гатуры дополнительно вне печи (в ковше) технологии получения лигатуры на основе могут быть введены легкоплавкие металло- 5 кремния, кальция, ванадия и железа (силикомпоненты, не требующие на их плавление кокальция с ванадием) проводят в промышбольших количеств тепла (например, алю- ленных условиях на печи с миний, магний). трансформатором 15 МВ-А, Выбранные параметры проведения В качестве шихтовых материалов исплавки по загрузке шихты и продолжитель- 10 пользуют кварцит, содержащий 97 2 SIQ н ости периодов плавки установлены прак- шахтную известь с содержанием СаО тически и обеспечивают достижение 97,5ь, коксовый орешек(восстановитель) с заданной цели, При отклонении от задан- содержанием влаги 14, углерода в тверных параметров имеет место лыбо увеличе- дом 85, древесный уголь (восстановитель ние содержания в лигатуре кальция при 15 и рыхлитель) с содержанием влаги 4,57(и снижении содержания и извлечения в нее углерода в твердом 20, вана ий вана ия из шихты

, ванадиисодержад ихты, а также одновременное щий шлак конверторного производства, соувеличение степени перехода в нее титана, держащий 10,3 )(, металловключений и в либо увеличение содержания ванадия в ли- 20 материале без металловключений 22,15 гатуре при повышенном его извлечении из VzOg, 7,1 Мп0, 7,87 TIOz, 2,8 СггОз. шихты и одновременное снижение содер- 19,67 Ееоьщ.

Рассчитанная оптимальная шихта на

При увеличении продолжительности получение лигатуры с содержанием 7% третьего периода плавки более 0,15 общей 25 ванадия и 11% кальция составляет на колоее продолжительности, более того, неиэ- шу, кг: кварцит 200; известь 40 в бежно меньшение и в ть; древесный у ние продолжительности уголь 40: кокс 115; ванадийсодержащий первого периода, что вызывает снижение в шлак 120 (избыток восстановителя против сплаве содержания кальция и нарушение необходимого по стехиометрии 25 ). стабильности состава получаемой лигатуры 30 Выплавку лигатуры осуществляют на от плавки к плавке, а снижение продолжи- печи с установившейся технологией вытельности третьего периода менее 0,1 от плавки силикокальция марки СК15 со сфоробщей продолжительности плавки снижает . мированным гарниссажем. переход в жидкую металлическую фазу ва- Плавки испытываемой технологии пронадия и приводит к нестабильности получа- 35 водят по трем вариантам на подготовительемой лигатуры за счет перехода части ной шихте с дефицитом извести ванадия (а также железа, хрома, марганца) (соответственно по вариантам 20, 22,5 и на следующую плавку, что вызывает увели- 25 ) и ванадийсодержащего шлака конверчениепотерьлегирующихэлементовзасчет торного производства (соответственно 45, расслоения металлической фазы последую- 40 47,5 и 50 ) с компенсацией дефицита извещей плавки в печи уже в ее начале. сти в первом и третьем перио ах

Снижение нап нижение напряжения на электродах ванадийсодержащего шлака во втором пево второй период плавки до 0,9 — 0,95 апти- . риоде плавок. мальной величины также установлено прак- В плавке по прототипу (вариант 4) шихтически и обеспечивает оптимальные 45 та соответствует расчетномуоптимальному условия разрушения в печи карбида вана- составу. дия (при снижении большем, чем до 0,9 от Количество проводимых плавок по кажоптимума, температура расплава снижает- дому варианту 8, количество задаваемых кося и разрушение карбида ванадия замедля- лош шихты. на плавку 18, ется) и, следовательно, максимальное 50 продолжительность плавки 2 ч. Оптимальизвлечение ванадия в лигатуру, а также уве- ное напряжение на электродах 140-150 А, личение степени разрушения карбида крем- Во втором периоде плавок по испытываения в процессе плавки (при увеличении мой технологии напряжение на электродах большем, чем до 0,95 от оптимума, карбидо- устанавливается r пределах 90-95 оптиобразование растет, а содержание свобод- 55 мальной величины. ного кремния снижается, что вызйвает снижение содержания кальция влигатуре).. Параметры выплавки лигатуры (по вариантам) представлены в табл. 1.

Предлагаемая технология позволяет На каждой плавке определяют массу получать лигатуру с содержанием 6 — 7 ва- . полученной лигатуры, от нее отбирали прона ия и 10 — 12 д кальция при извлечении бу, в которой определяют содержание Sl °

1752?81

Са, Ч, T1, Cr, Mn, и по полученным значениям рассчитывают извлечение в лигатуру Ч и Ti.

Средние значения этих величин по вариантам представлены в табл, 2.

Способ выплавки лигатуры увеличивает содержание ванадия в лигатуре примерно в

1,5 раза, извлечение ванадия в нее на 23Я325,17 и одновременно снижает степень перехода в лигатуру примеси — титана на

3.82-4,58 абс. 4.

Формула изобретения

1, Способ выплавки лигатуры на основе кремния, кальция, ванадия и железа углетермическим процессом, включающим непрерывную порционнную загрузку на поверхность колошника рудно-термической печи K электродам в течение плавки шихты, состоящей из кварцита, извести, углеродистого восстановителя и ванадийсодержащего шлака конверторного производства, проплавление, периодический выпуск из печи расплава, отделение от шлака и разливку лигатуры в изолжницы, отличающийся тем, что, с целью увеличения содержания в лигатуре и извлечения ванадия с одновре- . менным снижением степени перехода в лигатуру примеси — титана и сохранением содержания кальция, плавку ведут с дефи5 цитом извести на 20-25 и ванадийсодер- жащего шлака на 45-507, а компенсацию всего дефицита на плавку извести осуществляют дополнительным равномерным вводом ее в печь в начальные 0,35-04 и в

10 последние 0,1 — 0,15 общей продолжительности плавки при сохранении оптимального напряжения на электродах в эти периоды плавки, а ванадийсодержащего шлака — дополнительным равномерным вводом его в

15 промежуточные 0,45 — 0,55 продолжительности плавки при напряжении на электродах в этот период 0,9 — 0,95 от оптимального напряжения, 2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я

20 тем, что, с целью корректировки состава лигатуры п з легирующим элементам, заменяют оксидом легирующего элемента часть ванадийсодержащего шлака, вводимого в печь в виде дополнительной присадки.

>Х 1 о е

Х

1- х и а

OI-CL сее

ggozz

I о

О.

l"

Э с

«0!

Э

У

«1 «> Э

cnoa IX

Y е с с ч о

CL

C х

z

>х о

CL ф и

«) > м

) »> д 0

Ю о о о оо

«й

lФ

1

1

1

1

1

I

«01

П1

Э

z

Э

IL а

C е х

>z

О

* л э а о 1- с «.

C Е Е иохх е с

C о о

>z

Э и

)х

2i

)S

Iz о х

X Ш а се с с

М!

Xl t с

>х

U X

1 Э и 11 Ф Э

«0 x a х

Ln

«! Ln б б оо

U о х

1 о

C >? о с о ч и о?1r«gx о z е х 3 ч v о o>s

Ф о

lD I

1 е!

1! 1

Ф о

I

1

I >X Е >0

tX a I е>ЭО

1 ? Ч1 ! mogt

Ф и 0Г

1о и

xсч

1-оо ах и

Э Z

1 Ч о о

1- х в а э z

ocr о х .)>

01 Y а о-э

l и

o u

z .П и с о

Э It- z

X Э х х

Э с о !. о

1 ч о а

Iilk

«0 С

I5 с о о ч

С1 о

Y

tZ Ф

О m

z c а с ч о

C!

o z ч 11 I

Z tf е о

Ф и

0 01 а z

z o

1- а а с

Э и О е

Z L Ф о о 1z v

1

I

1 .::1

«g

1 о с

z о

Э

lx

X з л

Y и

П1 с

>«0 Ю

«Ч «)t CO лс>о

>)) е

>? о

z

Э с о

1» о

L с о с

I

1 дУ

1

Ш о

1v

1z

Э

1 и с

Э

«S х

61

«g

l" и

1 о

? о

Ф

I .х

S з з о с л

Ф

«g с с

tg

З

11з

)S

Z

U с о

Э

CL ч ооо .0 Ф

v о, 1

1

>z

S ч

Y е с з.1

1

fg

31

Э ч х о мо ««

"«> "О

C,I

1 о

v оо мм !.

«М

>м

1х з

О.

)0 о о

« 4

«)o о о о о о о

«>««)> N! и с

lU

>X

1 о

1 Ч о а! л е

1- с

u z s

Y о

Ф е о

Z!

П1 с

Ю с

OX I а 10

«Ч М0

)S о х

«О о

? и о

tg

lz т

S е

Э ч

1 с о с о

О.

0»

l .Э у

X !

»

О

М

)X о

z

Э с

Ф о

1о

L о ч

>? о х

«g о х и о

Ш

f0

lU о

1 X 1

I l- 1 Э иа.с

1 Э Э

m с)зх

1 X gl Ф

I о «о. m эйсч

Фооо

z аи и

О X О в

z z

1752781

an an an б оа -а

Ю-т.ПГ ао а а а-т б ооо

Ln

an л м м б ооо

) ало

-т -.и Ln

-т ««о

--0 )40 сО

» !

«> \ о ««о

«Ч c)I «)I 1 ооой Ч П! Ю! П«

Э 1

z х

1

I . !

I !

1752781

Та бли ца 2

Иэвлечение в лигатуру

Вариант плавки

Содержание в полученной лигатуре, 3

Ч Сг Ип

Са

Составитель Г.Дудик

Техред М,Моргентал

Редактор Н,Гунько

Корректор О.Юрковецкая

Заказ 2734 Тираж 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

Получено лигатуры за плавку, кг

1 2635

2 2640

4{про- 2550 тотип) 53,5

53,3 .

52,9

55,0

10,6 6,8

10,9 6,8

11 3 6,7

11,1 4,6

1,"1 0,8 2,5 74,50

1,42 0,8 2,4 74,64

1,44 0,8 2,4 72,70

1,61 0,8 2,4 48, 77

40,97

41,34

41,45

45,27