Способ выплавки марганецсодержащего ферросплава

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения марганецсодержащих ферросплавов Сущность изобретения шихту нагревают до 800 - 1100°С и продувают в течение 5-20 мин с интенсивностью 2,5-4,0нм/т«мин при объемном соотношении кислорода и природного газа (008 - 0.15), а затем продувают с интенсивностью 4,1-5,5 нм /тмин при объемном соотношении кислорода и природного газа 1 (018 - 025) до полного расплавления шихты В качестве мапожелезистого марганецсодержащего материала используют твердые продукты очистки колошникового газа доменного производства ферромарганца 5 табп

Комитез Российской Федерации па аамитам и теварным знакам (в) RU (и) (51) 5 С 22 С 33 64

1 (23)ЯЮ6523/02 (22)070292 (46}30.1193 Бюп. Ъ 43-44

P3} Акционерное общество Тулачермет"

P2) Гладышев Н:Г:, Колганов Г.С.; Кошелев С.п.;

Белкин А.С„Цейтлин МА; Лезник ИД (73} Колганов Геннадий Сергеевич (54} СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МАЙ АИЕЦСОДЕР)КАЩЕГО ФЕРРОСПЛАВА (57} Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения марганецсодержащих ферросплавов. Сущность изобретения: шихту нагревают до 800 — 1100 С и продувают в течение 5 — . 20 мин с интенсивностью

2,5-4,0 нм /т мин при объемном соотношении з кислорода и природного газа 1: (0,08 — 015), а за— тем продувают с интенсивностью 4,1-5,5 нм /т ° мин з при объемном соотношении кислорода и йриродного газа 1: (0,18 — 0,25) до полного расплавления шихты В качестве мапожелезистого марганецсо— держащего материала используют твердые продукты очистки колошникового газа доменного производства ферромарганца. 5 табл.

2003721

Изобретение относится v, черной металлургии, конкретнее к способам получения ферросплавов, в частности марганецсодержащих сплавов, Известен способ выплавки марганецсодержащей лигатуры в дуговой электропечи, включающий праплавление конвертернога ванадиевого шлама, извести, ферросилиция, плавикового шпата и пекового кокса, слив отвального шлака и выпуск лигатуры.

Основные недостатки известного способа заключаются в следующем: содержание марганца в сплаве не превышает 8 (,; низкая производительность плавильного агрегата; не предусматривается использования отходов феррасплавнага производства, что ухудшает его экологические условия, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения марганецсадержащего феррованадия, ьключающий проплавление в конвергере с кислородно-топливной продувкой маложелезистого ванадиймарганецсодержащего канвертерного шлака и извести в соотношении 1:(0,75-0,95), последующую обработку шлгкоизвестнаго расплава восстановителем в дуговой электропечи, слив

Отвального шлака и выпуск сплава.

Основные недостатки этого способа заклю а атся в следующем: содержание марганца в сплаве не превышает 16,2Я„не предусматривается использования марганецсадержащих отходов ферросплавного производства, Целью изобретения является увеличение содержания марганца в сплаве расширение сырьевой базы ферросплавного производства и улучшение его экологических условии.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе выплавки марганецсодержащего ферросплава дуплекс-процессом: конвертер — дуговая электропечь, включающем кислородно-топливную продувку B конвертере шихты из маложелезистого марганецсодержащего материала и извести, получение шлакоизвесткового расплава, последующу о обработку его восстановителем в дуговой электропечи, слив отвального шлака и выпуск сплава, в качестве маложелезистаго марганецсодержащего материала используют твердые продукты очистки колашникаваго газа доменного производства ферромарганца, которые подвергают двухстадий ному обезуглероживани;о, причем шихту сначала нагревают да

800-1100 С и продувают и течение 5-20 мин з с интенсивностью 2„>-4,0 нм /т Глин при

Обьемнам соотношении кислорода и при10

55 родного газа 1:(0.08-0,15). а затем производят продувку с интенсивностью 4,1-5,5 нм /т мин при обьемном соотношении кислорода и природного газа 1:(0,18-0,25) да полного расплавления шихты.

По имеющимся у заявителя сведениям признаков, отличающих предложенное техническое решение от прототипа, в других технических решениях не обнаружено, что дает основание считать предложенный способ выплавки марганецсодержащего ферросплава соответствующим критерию

"Существенные отличия".

Использование в качестве маложелезистого марганецсодержащего материала твердых продуктов очистки колошникового газа доменного производства ферромарганца обусловлено тем. что они обеспечивают возможность эффективного решения целого комплекса важных технологических аспектов ферросплавного производства, а именна: — являясь дешевыми малодефицитными отходами ферросплавного производства, пыль и шлам доменного производства ферромарганца содержат повышенное количество марганца и углерода при относительно низком содержании железа: — высокое отношение марганца к железу в этом материале обеспечивает возможность получения сплава на основе марганца: — обезуглероживание твердых продукТоВ очистки колашникового газа осуществляется за счет перевода высших оксидов марганца и железа s низшие, а также в результате окисления углерода кислородом дутья; — перевод высших оксидов марганца и железа в низшие обеспечивает более спокойный, стабильный и безопасный, без выбросов, хад силикаалюмагермической восстановительной электраплавки при одновременном снижении расхода металлотермических восстановителей; — углерод твердых продуктов очистки калашникового газа является дополнительным топливом конвертерной плавки; — достигается расширение сырьевой базы ферросплавного производства и увеличение его экологических условий, Назначением первой стадии обеэуглероживания является удаление из нагретой до 800-1100ОC шихты 60-807ь углерода, садеажащегося в твердых прадукгах Очистки колашниковага Газа даменно! а праизвадст ва ферромарганца.

Г1ри темг1ературе менее 800 С практически не идут реакции восстановления высвих оксидов железа и марганца до FBO u

2003721

МпО, а также не происходит горения углерода шихты за счет кислорода дутья. В результате этого степень обезуглероживания не достигает минимально необходимого значения 60%.

При температуре более 1100 С начинается преждевременное оплавление шихты, что резко снижает ее гаэопроницаемость.

Степень обезуглероживания превышает максимальное значение 80%. Процесс сопровождается выбросами шихты из. полости конвертера.

Удаление из шихты на первой стадии конвертерной плавки 60-80% углерода обеспечивает спокойный ход плавления шихты на второй стадии ее обезуглероживания, Влияние температуры предварительного нагрева шихты на показатели конвертерной плавки представлено н табл. 1.

При продолжительности первой стадии обезуглероживания менее 5 мин из шихты удаляется менее 60% углерода, что обусловливает выбросы и бурный ход процесса на второй стадии обеэуглероживания.

При продолжительности первой стадии обезуглероживания шихты более 20 мин удаляется более 80% углерода.

Глубокая степень обезуглероживания шихты на первой стадии приводит к низкому содержанию углерода в шихте на второй стадии, что сопровождается обратным переходом низших оксидов железа и марганца в высшие вследствие существенного снижения защитной роли углерода шихты. Это обстоятельство ухудшает технико-экономические показатели последующей восстановительной электроплавки.

Влияние продолжительности первой стадии обеэуглероживания шихты на показатели конвертерной плавки представлено в табл. 2.

При интенсивности продувки менее 2,5 нм /т мин не обеспечивается требуемого температурного уровня процесса, т.е, температура шихты менее 800 С.

При интенсивности продувки более 4.0 нм /т мин температура шихты превышает

1100" С с вытекающими отсюда отрицательными последствиями, рассмотренными выше.

При коэффициенте расхода природного газа менее 0;08 велик избыток кислорода, а выделяющегося от горения топлива тепла недостаточно для поддержания нижнего температурного уровня. равного 800 С.

При коэффициенте расхода природного газа более 0,15 избыток кислорода недостаточен для обеспечения минимально неабходимой степени обезуглероживания шихты на первой стадии, равной 60%, Влияние интенсивности продувки коэффициента расхода природного газа на пер5 вой стадии абезугле рожи вания на, показатели конвертерной плавки представлена в табл. 3

40 а5

Назначением второй стадии обезуглероживания является доведение общей степени удаления углерода до 95-98% к моменту полного расплавления шихты, т.е. на второй стадии обезуглераживания необходимо удалить 15-38% углерода.

При степени обезуглероживания менее

15% в шлакаизвестковом расплаве остается повышенное количество твердых частиц углерода, что приводит к вспениванию шлака в ковше во время выпуска и выбросам его из ковша. Аналогичное явление имеет место при заливке расплава в электрапечь.

При степени абезуглеражинания более

38% теряется защитная роль углерода и происходит обратный переход низших оксидов железа и марганца в высшие с известными отрицательными последствиями.

Режимные параметры продувки на второй стадии абезуглераживания обеспечивают достижение оптимальной степени обезуглераживания. При интенсивности продувки менее 4,1 нм /т мин и коэффициз енте расхода природного газа менее 0,18 недостаточный приход тепла ат сгорания прираднага Газа и (залысой коэффициент избытка кислорода приводят к существенному увеличен ма продолжительности рас плавления шихты и весьма глубокому, более

38% обезуглеражинанию. Эга в свою очередь приводит к развитию реакций обратнога перехода низших оксидов железа и марганца н высшие.

При интенсивности продувки более 5,5 нм /т мин и коэффициенте расхода природз ного газа балсе 0,25 процесс плавления идет весьма интенсивна, однако коэффициент избытка кислорода недостаточен для достижения Mèèèìëëüío необходимой степени обезуглеражинания шихты, равной 15%.

Влияние интенсивности продувки и коэффициента расхода природного газа на второй стадии обезугларожинания на показатели конвертерной планки представлено в табл. 4.

Из приведенных в табл. 1-4 эксперил ентальных данных следует, чта заявленные па- раметры конвертерной плавки являются оптимальными и абеспечина от достижения следующих показателей:

1. Степень абазуглерожинания шихты на первой стадии 60-80%.

2003721

2. Степень абезуглероживания шихты на второй стадии 15-38%.

3, Общая степень обезуглероживания шихты 95-98%

4. Степень перехода высших оксидов железа и марганца в низшие на первой стадии 50-75%, 5. Общая степень перехода высших оксидов железа и марганца в низшие 62-80%. б, Продолжительность расплавления шихты 55-65 мин.

Ниже приведен пример конкретного технического осуществления предлагаемого способа выплавки марганецсодержащего ферросплава дуплекс-процессом: конвертер с кислородно-топливной продувкой емкостью 10 м — дуговая электропечь ДС 6Н1

3 с магнезитовой футеровкой и мощностью трансформатора 4000 кБА.

В конвертер загружают смесь из 4900 кг о к ам ко в а и ного шлама домен ного производства ферромарганца Косогорского металлургического завода (Косметзавода) и 2900 кг извести (91% СаО), Шлам Касметзавода(средниеданные за

t991 год) содержит, мас.%: С 30,4; МАо6

26,4: Fe д ц 4,8; СаО 12,3; StOz 14,6; Mq0 1,6;

AtzOg 4,1: Р20 4,6; Р 0;2; S 1,3 (на сухую массу).

Посредством кислородно-топливной продувки при расходе кисло! эода 25 нм /f4vlH и прираднога газа 10 нм /мин за

15-20 мин нагревают шихту до 800-1100 С и в течение 5-20 мин продува от смесью кислорода и природного газа при расходе кислорода 18 1-27,1 нм /мин и природного газа

1,4-4,1 нм /мин соответственно. На первой

° стадии обезуглероживания из углеродмарганецсодежащего материала удаляется 6085% углерода, Затем переходят к второй стадии обеэуглероживания, заключающейся в продувке шихты смесью кислорода и природного газа при расходе кислорода 22,6-28.6 нм /мин и природного газа 4,1-7,2 нм /мин соответственно до полного ее расплавления

5 и нагрева шлакоизвесткового расплава до

1620-1660 C.

После полного расплавления шлакоизвестковый расплав содержит, мас.%: СаО

49,7; SiOz 11,1; МпО 25,9; Fe0 4,7; Mg0 4,5;

10 А! Оз 3,0; С 1.0. Получают около 6100 кг шлакоизвестковаго расплава.

Сквозной коэффициент обезуглероживания исходного материала составляет 9598%, Шлакаизвесткавый расплав сливают в

15 нагретый до 900-1100 С ковш, футерованный магнезитовым кирпичом, и заливают в дуговую электропечь для проведения восстановительной плавки.

В электропечи шлакоизвестковый мар20 ганецсодержащий расплав обрабатывают

75%-ным дробленым ферросилицием в количестве 1350 кг и алюминиевым порошком в количестве 80 кг.

После завершения обработки получают

25 1,9 т марганецсадержащего сплава следующего химического состава, мас,%: Мп 61,2;

Si 14,0 С 10; Р 0,050; $0,010, Сливной отвальный шлак содержит, мас.%; СаО 58,9; $!02 29,5; MgO 5,8; А!2Оз

30 4,5; МпО 1,1; FeO 0,2, Количество сливного отвального шлака 5,1 т. Кра гность шлака 2,7.

Слива от отвальный шлак и выпускают сплав.

35 Основные технико-экономические показатели предлагаемого способа выплавки марганецсодержащего ферросплава приведены в табл. 5. (56) Патент ФРГ М 37076965, 40 кл. С 21 С, 1987.

Заявка Японии N 61-276920, кл. С 22 С 33/04, 1986.

2003721

Таблица

Таблица 2

ГНФ и/и

Показатели

Степень обезуглеровысших оксидов железа и марганца в низшие, после полного расплавления шихты, % живания шихты на .первой стадии,,ь

Наличие (+) и отсутствие (-) выбросов шихты на второй стадии ее обезуглероживания

Степень перехода

Продолжительность первой стадии обезуглероживания, мин

2003721

Таблица 3

Примечание.

Таблица 4

1 — интенсивность продувки, нм /т мин; з

К вЂ” коэффициент расхода природного газа.

П р и м е ч а в и е.

Таблица 5

I — интенсивность продувки, нм /т мин; з

К вЂ” коэффициент расхода природного газа.

2003, .". i

60 !

3

Продолжительность конвертерной плавки . мин

Продолжительность восстановительной злектроплавки. мин

Производительность конвертера по шлаковому расплаву. т/час

Продолжительность электропечи по сплаву, т/ч

Химический состав сплава, мас.

С

Мп

Si

Химический состав сливного отвального шлака. мас. 7;

СаО

SiOa

МпО

Fe0

Mg0

А! гОз

Кратность сливного отвального шлака. т/т сплава

6.1

0.95

61,2

14,0

58 9

29,5

1,1

0,2

5,8

4,5

2,7

Формула изобретения

Составитель Г. Зуев

Техред M.Mîðãåíòàë

Редактор С. Кулакова

Корректор Л.Филь

Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва. Ж-35. Раушская

Подоисное

Заказ 3310 наб.. 4/5

Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.(агар,т 101

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО ФЕРРОСПЛАВА дуплекспроцессом конвертер - дуговая печь, включающий кислородно-топливную продувку в конвертере шихты из маложелезистого марганецсодержащего материала и извести, получение шлакоизвесткового расплава, последующую его . обработку восстановителем в дуговой электропечи, слив отвального шлака и выпуск сплава, отличающийся тем. что в качестве маложелезистого марганецсодержащего материала используют твердые продукты очистки колошникового газа доменного производства ферромарганца, шихту нагревают до

800 — 1100 С и продувают в течение 5 — 20 мин с интенсивностью 2,5 - 4,0 нм /(т мин) при объемном соотношении кислорода и природного газа 1: 0,08 - 0,15, а затем продувают. с интенсивностью 4;1 — 5.5 з нм /(т " мин) при объемном соотношении кислорода и природного газа 1: 0,18 - 0.25

10 до полного расплавления шихты.