Способ производства низкоуглеродистого феррохрома с никелем

 

Использование: относится к металлургии , конкретно к производству феррохрома силикотермическим способом. Сущность: переплав в печи никельсодержащих отходов , оксидной части шихты и восстановление расплава избытком ферросиликохрома. В качестве оксидной части шихты используют рудноизвестковый расплав при отношении массы отходов и хромовой руды в пределах 0,6-1,4, а восстановление оксидного расплава проводят до полного съема электроэнергии с избытком ферросиликохрома 10-20% от необходимого, 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 33/04

ГОСУДАР СТВ Е ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882880/02 (22) 26,11.90 (46) 15,01.93. Бюл, ¹ 2 (71) Советско-американское совместное предприятие "Интермет Инжиниринг" (72) О.И,Островский, В,А.Григорян, Б,А.Кунцевич, Ю.П,Сердитов, А,Н.Щербин, Я,И,Островский, Г.Ф.Бушуев, Ю.Г.Адельшин, С,Н.Сапожников, В,Н.Дидковский и В,В.Моисеев (56) Бобкова О.С. Силикотермическое восстановление металлов.. М„Металлургия.

1981, стр, 56.

Кожевников Г.И., Зайко В,П. Электротермия сплавов хрома. М., Наука, 1980, стр.

126.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству феррохрома силикотермическим способом, При производстве рафинированного феррохрома известен способ снижения содержания углерода в сплаве путем загрузки основной части восстановителя в печь в конце плавки, Указанный способ ограничивает поступление в сплав только углерода электродов. Отсутствие регламентации ввода восстановителя при низком содержании углерода в сплаве существенно ухудшает технико-экономические показатели как по расходу электроэнергии, так и по использованию кремния ферросиликохрома (при отсутствии избытка восстановителя).

Известен также способ рафинировки высокоуглеродистого феррохрома в рудноизвестковом расплаве (РИР) вне печи, организация которого требует дополнительного оборудования (футерован н ые ковши, узел

„„5U „„17880б7 А1 (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА С НИКЕЛЕМ (57) Использование: относится к металлургии, конкретно к производству феррохрома силикотермическим способом, Сущность: переплав в печи никельсодержащих отходов, оксидной части шихты и восстановление расплава избытком ферросиликохрома.

В качестве оксидной части шихты используют рудноизвестковый расплав при отношении массы отходов и хромовой руды в пределах 0,6-1,4, а восстановление оксидного расплава проводят до полного съема электроэнергии с избытком ферросиликохрома 10 †2 от необходимого, 1 з.п, ф-лы, 3 табл. смешения), Кроме того, способ имеет повышенный удельный расход электроэнергии из-за необходимости перегревать РИР на

250-300 К над температурой плавления для выпуска из печи и компенсации тепловыхпотерь от выпуска до на гала смешения расплава с восстановителем. Лимитированное теплосодержание РИР не позволяет держать отношение массы металлоотходов к массе хромовой руды более 1, т.е. затрудняет использование отходов с низкйм содержанием других легирующих элементов.

Наиболее близким техническим решением является способ выплавки железохром-кремний-никелевого сплава, заключающийся в переплаве никельсодержащих отходов в присутствии феррохрома, избытка ферросиликохрома и шлака рафинированного феррохрома. Этим способом достигается удовлетворительная десульфурация сплава и хорошие технико-экономи1788067

15

25

35

55 ческие показатели на единицу никеля в готовом продукте.

Однако, известный способ имеет следующие недостатки. Использование отвального шлака рафинированного феррохрома требует дополнительного расхода электроэнергии, Отсутствует рафинировка никельсодержащих отходов от углерода (достигается только за счет высокого качества шихты и большого избытка ферросиликохрома). Этим способом используются только отходы прецизионных сплавов от

Х15Н60 до 79НМ с содержанием никеля более 50 /, углерода менее 0,15 и серы менее 0,02, При содержании углерода в отходах более 0,2 / невозможно получить содержание углерода в сплаве менее 0,25/, а при содержании серы более 0,03 необходим переплав дополнительного шлака рафинированного феррохрома, что ведет к увеличению расхода электроэнергии, Целью изобретения является обезуглероживание и десульфурация никельсодержащих отходов и улучшение технико-экономических показателей при использовании отходов пониженного качества;Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переплав феррохрома и шлака рафинированного феррохрома заменяют их выплавкой (получением в результате плавки), причем отходы пониженного качества (с содержанием никеля 5 — 25, углерода 0,3 — 1,0/ и серы 0,04 — 0,10 ) рафинируют в расплаве руды и извести при соотношении массы отходов и хромовой руды в пределах 0,6-1,4, а довосстановление

РИР проводят с избытком восстановителя в

2 — 4 раза ниже (10 — 20 o) с регламентацией восстановительного периода по ходу плавки в зависимости от требуемого обезуглерожив ания сплава.

Известны технические решения, в которых рафинируют высокоуглеродистый феррохром в РИР вне печи, Однако в этом процессе, существенно отличающимся от печного, технико-экономические показатели существенно хуже предлагаемого, и напряженность теплового баланса не позволяет использовать отходы с содержанием никеля менее 20 для производства феррохрома, аналогичного полученному по заявляемому техническому решению (т.е. выдерживать соотношение отходов к хромовой руде по sceA ширине указанных пред-. елов).

Известно техническое решение, в котором с целью снижения поступления углерода электродов в сплав в печи плавят РИР и в конце плавки его восстанавливают ферросиликохромом. В предлагаемом решении назначение расплава более широкое (в нем рафинируют отходы), Кроме того, довосстановление расплава ведется регламентированно (т.е. может проводиться и в первой половине плавки в зависимости от требуемой глубины обезуглероживания) с избытком восстановителя, что снижает ухудшение технико-экономических показателей (расход электроэнергии и использование кремния ферросиликохрома).

Для определения оптимальных параметров способа производства низкоуглеродистого феррохрома с никелем проведено

17 плавок на лабораторной печи и 61 плавка на промышленной печи.

Поскольку соотношение отходов и хромовой руды влияет на все целевые показатели процесса, проведена серия промышленных плавок на отходах, содержащих 17/ никеля, 15/ хрома, 0,6 / углерода и 0,055 / серы с избытком ферросиликохрома 13 . Дан н ые плавок приведены в табл. 1.

Из данных табл. 1 видно, что при отношении отходов и руды ниже 0,6 качество металла не улучшается, а показатели продолжают ухудшаться. При отношении более

1,4 технико-экономические показатели на единицу легирующих элементов не улучшаются, а качество металла (по углероду и сере) продолжает ухудшаться, Ухудшение качества феррохрома с ростом отношения объясняется снижением кратности шлака (рафинирующего РИР), а ухудшение экономических показателей производства со снижением отношения объясняется уменьшением количества переплавляемых отходов.

При восстановлении РИР использование кремния ниже, чем при завалке с шихтой, в связи с чем восстановитель нужно отдавать как можно раньше. Но при избытке восстановителя положение несколько исправляется. Для определения оптимума избытка восстановителя и времени его завалки в печь проведено 2 серии плавок, данные по которым приведены в табл. 2 и 3.

Из табл. 2 следует вывод, что избыток восстановителя более 20 почти не влияет на использование кремния, но увеличивает расход восстановителя, усложняя работу с рассыпающимся (хрупким) металлом. При избытке восстановителя менее 10/ существенно снижается использование кремния, а металл обладает повышенной прочностью (особенно при отношении отходов к руде более 1,1), что затрудняет работу дробильного оборудования, 1788067

20

30

40

50 т

Из данных табл. 3 видно, что увеличение съема электроэнергии до загрузки восстановителя (до 90%) снижает содержание углерода в сплаве, но и увеличивает удельный расход электроэнергии. В среднем содержание углерода в сплаве Сз (%) при съеме электроэнергии до загрузки восстановителя

Э (% от необходимого на расплавление завалки) подчиняется зависимости

Сэ = Со (1 - Э/250), % где Со — содержание углерода в феррохроме при загрузке восстановителя с шихтой, Использование данной зависимости позволяет производить феррохром по верхнему пределу (в соответствии с маркой заказа) при минимальном ухудшении показателей (расход электроэнергии и использование кремния).

В начале кампанйи первую завалку руды, извести, никельсодержащих отходов и ферросиликохрома производят совместно.

После расплавления отбирают экспрессную пробу на содержание никеля и углерода, По содержанию углерода в экспрессной пробе определяют съем электроэнергии на последующих завалках до загрузки восстановителя в печь, Э = 2,5 С, %

Со Сз

%;

Со

Co — содержание углерода в эйспрессной пробе, %;

Сз — содержание углерода, оговоренное заказом, %.

Общий расход электроэнергии на завалку увеличивают на 25 кВтч на каждые

10% съема электроэнергии до загрузки ферросиликохрома в печь.

Пример 1. Выплавка феррохрбма с никелем при содержании углерода не более

0,10%.

В рафинировочную печь мощностью трансформатора 7 МВА заливают 2,3 т никельсодержащих отходов, набирают электрическую нагрузку, 3,83 т хромовой руды, 3,08 т извести и 1,45 т ферросиликохрома (вместо 1,34 т на то же количество хромовой руды при выплавке обычного феррохрома).

После съема 7560 кВтч электроэнергии отбирают экспрессную пробу сплава, а шлак сливают в литой ковш для образования гарниСажа.

После набора электрической нагрузки в печь заваливают 3,83 т хромовой руды, 3,08 извести и 2,3 т отходов. При содержании углерода в экспрессной пробе 0,13% определяют период завалки ферросиликохрома.

Э = 2,5. — — О- — 100 = 57,7%

0,13 — 0,10

После съема 60% электроэнергии, т.е. (7560+ 25,6) 0,6 = 4680 кВтч в печь заливают восстановитель, При съеме 7740 кВтч электроды поднимают и из печи выливают шлак и металл в подготовленный ковш. Следующую плавку проводят расплавлением 2-х завалок с промежуточным вййуском шлака.

Ферросиликохром задают в расплав после съема 60% электроэнергии от необходимой на расплавление всей завалки (4680 кВтч от

7740 кВтч), Пример 2. Выплавка феррохрома с никелем при содержании углерода не более

0 15%, В печь заваливают 3,4 т никельсодержащих отходов, "набирают электрическую нагрузку и заваливают 3,4 т хромовой руды, 2,75 т извести и 1,37 т ферросиликохрома (вместо 1,19 т для обычного феррохрома).

После съема 7560 кВтч электроэнергии отбирают экспрессную пробу, а шлак сливают.

После набора электрической нагрузки в печь заваливают 3,4 т руды, 2,75 т извести и

3,4 т отходов, При содержании углерода в экспрессной пробе 0,22% съем электроэнергии до загрузки ферросиликохрома в печь должен составлять

Э =2,5 100=80%, 0,22 — 0,15 ! т.е. (7560 + 25 8) 0,8 = 6420 кВтч, При съеме 6420 кВтч в печь заваливают

1,37 т ферросиликохрома, а при съеме

7760 кВтч электроды поднимают и продукты плавки выливают в ошлакованный ковш.

Следующие плавки проводят.расплавлением 2-х завалок с промежуточным выпуском шлака. Ферросиликохром задают в расплав после съема 60% электроэнергии (6240 кВтч) при полном расходе на расплавление завалки 7740 кВтч.

Пример 3. Выплавка феррохрома с никелем при содержании углерода не более

0 25%.

В печь заваливают 4,27 т никельсодержащих отходов, набирают электрическую нагрузку и заваливают 3,05 т хромовой руды, 2,45 т извести и 1,28 т ферросиликохрома (вместо 1,07 т при выплавке обычного феррохрома).

После набора электрической нагрузки в печь заваливают 3,05 т хромовой руды, 2,45 т извести и 4,27 т отходов. При содержании углерода в экспрессной пробе 0,29% после съема

Э =2,5 . 100=35%

0,29 — 0,25 (7560 + 25 3,5) 0,35 = 2760 кВтч в печь заваливают 1,28 т ферросиликохрома, а при съеме 7680 кВтч производят выпуск, продуктов плавки, Следующие плавки проводят

1788067 на том же количестве шихты в каждую завалку. Восстановитель задается в печь после съема 35% общей электроэнергии. После съема 7680 кВтч по расплавлении первой завалки сливают шлак, второй— шлак с металлом.

Использование предлагаемого способа производства феррохрома с никелем обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: использование отходов, содержащих 25 и менее % никеля при 0,3 — 1,0% углерода и

0,04 — 0,10% серы с получением в сплаве не более 0,25% углерода и 0,005% серы; расход электроэнергии (следовательно и производительность печного агрегата) улучшается более чем на 2,5% с повышением использования кремния более, чем на

2,3%; кроме того, снижение кремния в метал- 20 ле снижает расход ферросиликохрома и повышает стойкость футеровки печи, а температура плавления феррохрома с никелем ниже, чем у обычного феррохрома. Пониженное содержание хрома в сплаве 25 способствует повышению извлечения хро- . ма из руды, Сплав обладает низкой прочностью, что облегчает работу дробильного оборудования.

Формула изобретения 30

1, Способ производства низкоуглеродистого феррохрома с никелем, включающий

Таблица 1

Отношение массы отхо ов к массе х омовой ы

Показатели Единица измерения1,0

0,6

1,5

1,4

0,5

32,3

10,9

3,0

0,15

0,005

% о/

%

41,3

8,2

2,9

0,10

0,004

28,9 .

12,1

3,0

0,21

0,005

28,0

12,4

3,1

0,23

0,006

39,6

8,7

2,9

0,10

0,004 кВтч/т

1840. 1523

1332

1370

1923 0,80

1,60 1,07

0;85

1,49

362

621

364

688

362

629

363

681

660 руб/т б/т

П р и м е ч а н и е: плавки проводились с завалкой ферросиликохрома в печь после съема

75% электроэнергии, необходимой на расплавление завалки;

Состав феррохрома

Ct

Ni

Si

С

Удельный расход электро энергии

Кратность шлака (расчетная)

Себестоимость . Гос. цена переплав в печи никельсодержащих отходов хромовой руды с жидким оксидным расплавом, восстановления расплава избытком ферросиликохрома, отличающийся тем, что, с целью обезуглероживания и десульфурации отходов и улучшения техникоэкономических показателей производства, переплав ведут при отношении массы отходов и хромовой руды в пределах 0,6 — 1,4, при этом в качестве жидкого оксидного расплава используют рудноизвестковый расплав, а восстановление оксидного расплава проводят до полного съема электроэнергии с избытком ферросиликохрома 10 — 20% от необходимого.

2, Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я, тем, что в качестве никельсодержащих отходов используют отходы хромоникелевых сталей с содержанием никеля 5-25%, а съем электроэнергии до загрузки восстановителя в печь от общего расхода на расплавление всей завалки, но не более 90% определяют по формуле

Э=25 ЛС,%, ДС С Сз

0 где С вЂ” содержание углерода в экспрессной пробе (при завалке ферросиликохрома с шихтой), %;

C> — содержание углерода, оговоренное заказом, %.

1788067

Таблица 2

Таблица 3,4 расход электроэнергии и использование кремния не рассчитывались, 10

Составитель А. Янковская

Техред М.Моргентал Корректор И, Муска

Редактор

Заказ 51 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

П р и м е ч а н и е: Влияние избытка восстановителя на углерод не выявлено, Расчет использования проводился с вычитанием кремния, растворенного в металле.