Шихта для выплавки ванадиевого ферросплава

 

Союз Советскими

Социапмстичесиик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<о765384 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 030478 (21) 2598527/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М К 3

С 22 С 33/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 230980 Бюллетень № 35 (53) УДК 669.168 (088.8) Дата опубликования описания 230980

Б.И. Байрамов, В.П. Зайко, М.А. Рысс, С.С. Щербаков, В.E. Пигасов и Ю.П. Сибилев (72) Авторы изобретения

Челябинский ордена Ленина электрометаллургический комбинат (71) Заявитель (54) ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЕВОГО

ФЕРРОСПЛАВА

1,7

1,3

Изобретение относится и черной металлургии, конкретно к производству ванадийсодержащих ферросплавов.

Известен состав шихты для получения ванадиевого ферросплава (1j, вес.В:

Ванадийсодержащий конвертерный шлак 42

Известь (кальцийсодержащий флюс) 42

Ферросилиций (кремнийсодержащий восстановитель) 13

Кокс (углеродсодержащий восстановитель)

Плавиковый шпат

Недостатками шихты для получения ванадиеного ферросплава являются относительно высокие потери мелких металлических включений в отвальных шлаках при выплавке ванадиевого ферросплава и плохое разделение металла и шлака в твердом виде, что принодит к получению ферросплава с шлаковыми включениями на поверхности.

При выплавке ванадиеного ферро- . сплава вследствие отсутствия равновесия между восстановителем и восстанавливаемыми шихтоными материалами имеет место процесс диспергирования восстановителя в объеме жидкого оксидного расплава. После окончания плавки даже в процессе длительнойвыдержки шлака мелкодисперсные капли восстановленного металла осадить не представляется возможным, и они теряются с отвальным шлаком. Обычно между основной массой металла и шла-. ком равновесие в течение плавки не достигается, что нследстние небольшого межфазного натяжения приводит

15 к прочному прилипанию шлака к металлу. В процессе разливки металла часть шлака остается на поверхности слитка, что приводит к загрязнению слитков шлаковыми включениями. При сов20 местном охлаждении металла и шлака на слитке металла всегда остается надслитковая шлаковая корка, отделение которой от слитка затруднительно.

Цель изобретения — снижение потерь металлических включений со шлаком и улучшение отделения шлака от . металла в твердом виде.

Цель достигается тем, что шихта

30 дополнительно содержит шлам произ765384

2-5 водства никотиновой кислоты при сле-. дующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Ванадийсоцержащий материал 30-40

Кремнийсодержащий восстановитель 8-15

Углеродсодержащий восстановитель

Шлам производства никотиновой кислоты 10-25

Кальцийсодержащий флюс Остальное.

Предусматривается также, что шлам производства никотиновой кислоты имеет химический состав, вес,Ъ: двуокись марганца 50-65, едкий калий 0,71,2, свинец 0,01-0,1, влага — остальное.

Шихту, состоящую, например из ванадийсодержащего материала (продукты сжигания жидкого топлива — шламы и золы ТЭЦ, содержащие, Ъ: 5-50 V О,, 13-40 Fe0, 2-25 СаО, 2-20 Si0,,2-20

С тьерд- ), кремнийсодержащего воссraновителя (ферросилиций, содержащий

65-90Ъ кремния, ферросиликоалюминий с содержанием 65Ъ кремния, 10-12Ъ алюминия), углеродсодержащего восстановителя (кокс, древесный уголь, отходы графитации) и кальцийсодержащего флюса (обожженая известь, смесь извести и плавикового шпата) и шламов производства никотиновой кислоты, содержащих,Ъ: 50-65 NnO<, 0,7-1,2 едкого калия, 0,01-0,1 РЬ, до 40 влаги, а также примеси окислов кремния, железа, магния, кальция и алюминия загружают в электродуговую печь и проплавляют. В процессе проплавления шихты едкий калий и окислы марганца образуют жидкоподвижный шлаковый расплав, в кото1.ом растворяется ванадийсодержащее сырье и протекают восстановительные процессы. Кремний и углерод восстанавливают из шлама свинец, ванадий и железо. Едкий калий образует с окислами калиевые соли, которые остаются в шлаке и как поверхностно-активная примесь, снижают поверхностное натяжение шлака.

Образующийся в процессе восстановления ванадиевый сплав содержит кремний, марганец, углерод и свинец. Марганец, кремний и углерод образуют с ванадием прочные соединения типа

VSi, ЧИп, VC, которые снижают растворитель свинца в сплаве. Иэ-эа высокой активности свинца в сплаве он, как капиллярно-активная примесь, концентрируется в поверхностном слое металлических капель, снижая поверхност ное натяжение капель металла.

Высокая концентрация свинца в поверхностном слое способствует увеличению угла смачивания шлака металлом (значения больше 90 ). Это при малых значениях поверхностного натяжения металла и шлака обеспечивает

60 относительно высокие значения межфазного натяжения и низкие значения адгеэии фаэ, что способствует быстрому слиянию капель, их укрепнению и осаждению из шлака.

После окончания плавки и выдержки расплава его выпускают в ковш.B процессе выпуска металла из печи в ковш проходит дробление струи металла в шлаке. Однако вследствие высокой коалесцирующей способности сплава происходит укрупнение капель и быстрое выделение их из шлака. При этом снижается содержание капель металла, которые остались после окончания восстановления.

После выпуска расплава из печи металл разливают в чугунные изложницы., Попавший на слитки металла шлак при охлаждении в силу большой разницы коэффициентов расширения металла и шлака и очень плохой смачиваемости металла шлаком, растрескивается и отделяется от слитка,что обеспечивает полное отделение шлака от металлического слитка. В силу малой растворимости свинца его содержание в сплаве не превышает 0,005Ъ. При содержании в шихтовых материалах большего количества свинца он образует на поверхности металла тонкий налет, который при отделении шлака отделяется с ним, так как свинец хорошо смачивает шлак.

Количество восстановителя и его соотношение в шихте обусловлено обеспечением восстановления окислов ванадия, железа, марганца и свинца с получением ванадиевого сплава, обладающего низкой растворимостью свинца.

При количестве кальцийсодержащего флюса в шихте менее 15Ъ от ее веса снижается степень восстановления ванадия и получаются кислые шлаки, обладающие повышенной вязкостью,что приводит к увеличению потерь со шлаком как невосстановленного ванадия, так и капель металла, которые за время плавки не успевают осесть. Если количество кальцийсодержащего флюса в шихте больше 50Ъ, то увеличивается кратность шлака, а вместе с этим и потери ванадия.

При введении в шихту шламов проиэводства никотиновой кислоты в количестве меньшем 10Ъ от веса шихты, вводимого с ним марганца недостаточно для полного связывания ванадия в ферросплаве в интерметаллиды, при этом увеличивается растворимость в сплаве свинца- за счет образования соединений ЧРЬ. Это вызывает снижение поверхностной активности свинца и повышение поверхностного натяжения ферросплава, что, в конечном итоге, ведет к увеличению потерь металла с отвальным шлаком и nrioxoe отделение от металла, т.е. увеличивается количестно неметаллических включений в сплаве.

765384

Содериаиие металловклвчения в илиме, 4

Содерианне

Состав мнхтм, кг/4

Плавка, В в металле, 4

Соаериание неметалличас кнх включения в металле>

4 анадийодерматериКремнийсодериа мия восстановитель

Хильциясодериащия флис

Шла ем производства иимотнНОВОЙ. кислотн.

Углеродсодер- . камня восста ловитель

51 нп

0,01

0 35

7,6 0 003

1,12

9 1 9,6

9,3 10,4

9 ° 7 .12 8

1875/50 375/10

75/2

1 1125/30 300/8

О 28 0 008

0210009

1,08 11,8 0,004

О 96 15 4 0 005

560/15 940/25

3 1500/40 560/15 190/5

Ивяеотнмя 1500/42 500/14 150/4

1,7 0,18

1Э,5 1 °,5 0,87

145О/4О

8-15

Количество вводимых в шихту шламов производства никотиновой кислоты более 25Ъ от веса шихты снижает содержание ведущего элемента в сплаве — вана.ня.. Кроме того, это приводит к удорожанию сплава, так как приводит к необходимости переплава балластной добавки.

В электродуговой печи мощностью

1,1 MBA проводят кампанию по выплавке ферросиликованадия из шихты, содержащей ванадийсодержащий материал, кремнийсодержащий восстановитель,углеродсодержащий восстановитель,кальцийсодержащий,. флюс и шлам производства никотиновой кислоты.

В качестве ванадийсодержащего материала используют шламы ТЭЦ, содержащие, o: 18 Ч2 05, 35 FeO, 4 С тьердостальное — шлакообраэующие примеси.

В качестве кремнийсодержащего восстановителя используют ферросилиций

ФС 75 с содержанием кремния 78,2Ъ., в качестве углеродсодержащего материала — кокс (с содержанием 85Ъ

С тиср4 . ) в качестве кальцийсодержащего флюса — смесь, состоящую из 90Ъ обожженной извести (95,6Ъ СаО) и

10Ъ плавикового шпата. Использованные для выплавки ферросплава шламы производства никотиновой кислоты содержат,Ъ: 64,8 МпО,, 1,1 едкого калия, 34 влаги, 0,01 Pb, остальное — примеси окислов кремния, железа, магния, кальция, алюминия.

Из укаэанных шихтовых материалов с различным соотношением компонентов г 131O/3S 430/11,S 135/3,5 121S/32,5 660/17,S форму ла изобретения

1. Шихта для выплавки ванадиевого ферросплава, состоящая иэ ванадийсодержащего материала, кремний — и уплеродсодержащих восстановителей и кальцийсодержащего флюса, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с цег:ь10 снижения потерь металлических включений со шлаком и улучшения отделения шлака от металла в твердом виде, она дополнительно содержит шлам производства никотиновой кислоты при сле,дующем соотношении компонентов,вес.Ъ: проводят три плавки ванадиевого спл« ва.

Для сравнения проводят плавку на шихте иэ тех же компонентов, но без введения в шихту шламов производства никотиновой кислоты.

После окончания плавок расплав иэ печи выпускают в ковш, затем щлак сливают, а металл разливают в чугунные изложницы. По ходу слива шлака отбирают пробы массой . 5 кг, в которых после дробления, отмагничивания изучения под микроскопом определяют содержание металлических включений.

От слитков металла также отбирают пробы, в которых определяют количество неметаллических включений изучением шлифов, разрезанных по высоте слитка, под микроскопом.

СОставы шихты, полученного металла и результаты проведенных анали20 зов представлены в таблице.

Как видно иэ таблицы, при использовании предлагаемой шихты для выплав ки ванадиевого ферросплава содержание металлических включений в отвальном

25 шлаке снижается в 4,7-8 раз, по сравнению с обычной шихтой, а содержа ние в металле неметаллических включений в 18-22 раза.

Полученный ванадиевый ферросплав

Щ по содержанию основных компонентов и примесей отвечает техническим условиям на ферросиликованадий марок

ЖВдК и ЖВдКМ.

Ожидаемый зкономический эффект от внедрения предлагаемой шихты составляет 20 тыс. руб. в год.

Ванадийсодержащий материал 30-40

Кремнийсодержащий восстановитель

Углеродсодержащий восстановитель 2-5

Шлам производства никотиновой кислоты 10-25

Кальцийсодержащий флюс Остальное.

2. Шихта для выплавки ванадиевого ферросплава по п. 1, о т л и ч а ю765384

50-65

0,7-1,2

Составитель О. Веретенников

Редактор М. Ликович Техред О. Легеэа Корректор О. Ковинская, Эакаэ 6904/12 Тира к 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал П.ПП "Патент", r. Укгород, ул. Проектная, 4 щ а я с я тем, что млам производства никотиновой кислоты имеет следующий химический состав (вес.Ъ):

Двуокись марганца

Едкий калий

Свинец 0,01-0,1

Влага Остальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рысс М.А. Производство ферросплавов. "Металлургия", 1975, с.288-289.