Способ обработки сплавов в расплавленном состоянии

 

союз Советскни

Соцнапнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к двто скомю свидительствУ (ii) 889719 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 31. 03.80 (21) 2901069/22-02 с присоединением заявки Ж (23 } 0 р нор итет

Опубликовано 15. 12. 81. Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 18.12.81 (5t)M. К.п.

С 21 С 7/00

Государственный комитет по делан изобретений и открытий (53) УДК669. . 168. 3 (088. 8) 1

Н.П. Семенов, В.И. Остапенко, В.Н. Компаниец, Н.И.Глоба, В.Е. Купершток, В.А. Дворянинов, В.П. Игнатьев, В.В. Коробов и В.Г. Левченко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ В РАСПЛАВЛЕННОМ

СОСТОЯНИИ

Изобретение относится к черной металлургии,. в частности к производству ферросплавов, и может быть использовано при внепечном рафинировании чугуна.

Известен способ рафинирования спла- вов на основе железа, включающий окисление кремния путем продувки сплава кислородом tlj.

Недостатком данного способа является то, что наряду с окислением кремния (десиликонизацией) происходит и окисление марганца. Однако в ряде случаев, например при рафинировании сплавов железа с марганцем, требуется осуществление десиликонизации при низ«15 ком (1-23) содержании кремния без окисления марганца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому

20 эффекту является способ рафинирования ферромарганца при низком содержании кремния в нем путем вдувания в расплав ферромарганца окислительной сме2 си, содержащей окись кальция и окись марганца в соотношении 6:4 в количестве 20 от массы расплава t2j .

Недостатком этого споооба является то, что скорость процесса удаления кремния значительно снижается с уменьшением концентрации его в расплаве ферромарганца. При вдувании такой смеси в расплав ферромарганца, содер жащий 1-2ь кремния, наряду с окислением кремния происходит и окисление марганца. При увеличении продолжительности продувки с целью более полного удаления кремния влечет за собой увеличение доли окисления марганца, в то время как количество окис ленного кремния при этом незначительно. Кроме этого, при использовании данного способа рафинирования ферро" марганца необходимы дополнительные . расходы, связанные с приготовлением порошкообразной смеси, такие как помол извести, сушка марганцевого концентрата и их смешение.

889719 4

Целью изобретения является повышение степени рафинирования сплава и иСключение снижения содержания марганца в нем.

Посталенная цель достигается тем, что при обработке сплава в расплавленном состоянии путем продувки его порошкообразным окислителем, расплав продувают колошниковой пылью производства ферромарганца в количестве

20-150 кг на тонну расплава, при этом вдувание колошниковой пыли осуществляют периодически 1-3 порциями, причем количество вдуваемых порций прямо пропорционально содержанию кремния

/I в расплаве, а в промежутках между вдуванием порций расплав продувают сжатым воздухом 30-45 с.

Использование в качестве порошкообразного окислителя колошниковой пыли производства ферромарганца обуславливается необходимостью ускорения процесса десиликонизации, исключения снижения содержания марганца и повышения экономичности процесса, так как она включает повышенное содержание окислов марганца и железа, в результате чего увеличивается жидкоподвижность формирующейся шлаковой фазы и ее формирование происходит быстрее, поскольку колошниковая пыль содержит существенно меньше тугоплавкого и труднорастворимого компонента — СаО.

Кроме этого, обладая мелкодисперсностью, колошниковая пыль производства ферромарганца не требует предварительной подготовки (помола и сушки) и значительно дешевле применяемых материалов по известному способу.

Вдувание колошниковой пыли в количестве 20-150 кг на тонну расплава обеспечивает необходимую степень десиликонизации процесса. Причем при вдувании менее 20 кг колошниковой пыли, на тонну расплава удлиняется процесс обработки и не обеспечивается полное .удаление кремния, а вдувание колошниковой пыли более 150 кг на тонну расплава экономически нецелесообразно, так как снижается коэффициент использования реагента.

Вдувание колошниковой пыли периодически 1-3 порциями прямо пропорционально содержанию кремния в расплаве способствует увеличению степени ее усвоения и удаления кремния. Причем большее содержание кремния требует и большее введение порций и наоборот.

При введении порций менее одной не

45 при вдувании одной порции колошнико50

S

ЭО

Э5 обеспечивается полное удаление кремния, а при введении более трех порций; снижается эффективность обработки, так как наблюдается окисление марганца.

Продувка расплава сжатым воздухом

30-45 с в промежутках между вдуванием порций колошниковой пыли обеспечивает оптимальное перемешивание его и лучшее взаимодействие с твердым окислителем.

Колошниковая пыль производства ферромарганца имеет, например, следующий состав, Ф:

Окислы марганца 42-48

Окислы железа 7-15

Кокс 12-14

Окись кальция 20-22

Кремнезем 8-12

Фракция колошниковой пыли не более 3 мм.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Выплавленный ферромарганец, например в доменной печи, выпускают в ковши и подают к установке для вдувания колошниковой пыли производства фер" ромарганца. В зависимости ат начального содержания кремния в ферромарганце и необходимой степени десиликонизации расплав продувают колошниковой пылью в количестве 20- 150 кг на тонну расплава.

Вдувание колошниковой пыли производства ферромарганца производят периодически порциями, вдувая их количество прямо пропорционально содержанию кремния в расплаве. В промежутках между вдуванием порций колошниковой пыли производства ферромарганца расплав продувают сжатым воздухом, тем самым обеспечивается его перемешивание и улучшается использование реагента.

Экспериментально установлено, что вой пыли производства ферромарганца в количестве 4,2-5,553 от массы расплава удаляется 0,20-0,35 кремния, т.е. на 13 вдуваемой пыли удаляется 0,0150,0633 кремния (в среднем 0,0543).

Положительный эффект периодической продувки достигается за счет того, что в процессе вдувания пыли часть ее не успевает прореагировать со сплавом и всплывает на поверхность расплава, при продувке воздухом эта часть пыли реагирует с расплавом, причем продувка воздухом интенсифи8897 цирует этот процесс вследствие периодического перемешивания металлической и шлаковой фаз и увеличения, следовательно, поверхности их контакта.

Механизм десиликонизации является следующим. Окисление кремния осуществляется в основном за счет окислов марганца, например по реакции:

$S1) сплава + 2 (МпО) пыли

= (sio2) + 2 (Ип) о

В результате этой реакции удаляется избыточный кремний из сплава и увеличивается содержание в нем мар-, ганца.

Возможны также и побочные реакции:

tSil сплава + 2 (Fe0) пыли (Si0 ) + 2 fFe) (Si) сплава + О воздуха = (Si0 ) т.е. некоторое количество кремнияокисляется за счет окислов железа, содержащихся в пыли, и кислорода воздуха.

Продолжительность продувки воздухом 30-45 с выбрана из условия полного усвоения окислов марганца колошниковой пыли, которые не успели прореагировать с кремнием сплава в процессе продувки и всплыли на поверхность расплава.

Пример. В индукционной печи емкостью 50 кг расплавляют ферромарганец, температура которого перед началом вдувания колошниковой пыли про-. .изводства ферромарганца составляет

1400 С, содержание кремния 1, 13 и марганца 74,233. Затем производят вдувание первой порции колошниковой пыли в количестве 5,554 от массы расплава, после чего содержание кремния составляет 0,75, а марганца — 74,5 ь. о

19 6

После введения первой порции расплав

30 с продувают сжатым воздухом; содержание кремния составляет 0,704, марганца — 76,63 вследствие взаимодействия кислорода воздуха и части неусвоившейся колошниковой пыли с рас плавом.

Затем производят вдувание второй порции колошниковой пыли в количестве 5,553 от массы расплава, содержание кремния составляет 0,453,марганца — 78,053. В процессе последующей продувки в течение 30 с сжатым воздухом содержание кремния снижается до 0,304, а марганца повышается до

78,804. После чего производят вдувание третьей порции в количестве 4,23 от массы расплава.

Содержание марганца повышается до

80,253, а кремния снижаетсядо 0,103.

Затем продувают сжатым воздухом

30 с; содержание кремния не изменяется, а содержание марганца понижается до 77,954, Результаты испытаний приведены в таблице.

Приведенные в таблице данные показывают, что обработка ферромарганца по предложенному способу в сопоставлении с известным обеспечивает увеличение степени десиликонизации на

18,94. Кроме этого, предложенный способ обеспечивает удаление кремния при низких содержаниях его в расплаве без понижения содержания марганца. Ожидаемый экономический эффект от использования способа обработки сплавов в acäëàBëåHíoì состоянии .составляет

120-130 тыс. руб. в год.

889719

Содержание кремния, вес./

Степень

Расход твердого окислителя к массе обрабатываемого металла, Ф

Введение твердого окислителя в расплав по способам десиликонизации, 3,6"

2,6

72,0

Известному

90,9

Предложенному

15,3

В том числе по порциям

1О

1,ОО

2,85

9,1

0,5

1 1О

0,75

31,8

5,55

0,70

О, О5

0,30

0,10

35,7

5,55

66,7

4,20

0,10

0,09

10,0

5,55 Числитель — содержание кремния до вдувания окислителя; знаменатель— содержание кремния после вдувания окислителя.

Формула изобретения

Составитель К. Сорокин

Редактор И. Митровка Техред Э.фечо Корректор Г. Назарова

Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10900/45

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ обработки сплавов в расплавленном состоянии, включающий продувку расплава порошкообразным окислителем, отличающийся тем, что, с целью повышения степени рафи- ео нирования сплава и исключения снижения содержания марганца в нем, расплав продувают колошниковой пылью производства ферромарганца в количестве

20-150 кг на тонну расплава, при этом 4> вдувание колошниковой пыли осуществляют периодически 1-3 порциями, причем количество вдуваемых порций прямо пропорционально содержанию кремния в расплаве, а в промежутках между вдуванием порций расплав продувают сжатым воздухом 30-45 с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Борнацкий И.И. и др. Внепечное рафинирование чугуна и стали. К., "Техника", 1979, с. 14-15.

2. Родин Ю.С., Сидоренко М.Ф. и др. Окисление кремния в марганцевых сплавах при продувке порошками. Сб.

"Теория металлургических процессов".

M., "Металлургия", N 4, 1977, с. 117121.