Способ рафинирования сплавов от кремния,преимущественно углеродистого ферромарганца

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОВРЗТЕ Н ИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п>985067

Со1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (53)NL. Кл.

С 21 С 7/00 (22)Заявлено 13.05.81 (21) 3289423/22 -02 с присоединением заявки М

Веударствеаьй каиатет

СССР ао делаи взе4ратенай а аткрытий (23) Приоритет !

Опубликовано 30.12.82. В1оллетень %48 (53), УДК-669.168 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.82

О. Г. Ганцеровский, А. Н. Оврачук, И. П.: Рогачев и Б. Ф. Величко

Дненропетровский ордена Трудового Красного Знамейн"металлургический инсппут (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СПЛАВОВ 0Т .КРЕМНИЯ, ПРЕИЧУ111ЕСТВЕННО УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАН11А

Иэобретснне относится к черной металлургии, конкретно к производству марганцевых ферросплавов с низким содержанием кремния.

Известны способы производства ниэкокремнистого ферромарганца, предусматривающие выплавку сплава в два и более передела. Спо- 5 соб заключается в выплавке сплава с содержанием 2-5% кремния, который затем переливают в ковш и рафинируют в нем марганцевой рудой и кислородом, а получаемый богатый шлак идет на восстановление в первый .передел {13.

Общим недостатком данных способов явля- . ются неизбежные потери марганца испарением прн продувке кислородом и необходимость компенсации этих потерь товарным концент15 ратом. Помимо этого дальнейшее использование шлака прн выплавке .марганцевых сплавов ухудшает технико-экономические показате.ли производства.

Известен способ рафинирования ферромарганца от кремния продувкой газами в ковше, заключающийся в окислении кремния вне печи при пониженных температурах под основ2 ным, насыщенным окислами марганца, шлакком. С этой целью в металл вместе с окиелнтелем вдуваются порошок извести, руды, sx смеси или шлак от флюсовой плавки ферромарганца {23.

В силу того, что порошок вдувается в металл, интенсивность и полнота их взаимодействия вследствие .малой поверхности контакта недостаточны, а значит низки скорость окисления кремния и степень использования окислйтельной смесн. Кроме того, наблюдается сальное разбрызгивание металла, а потери марганца с королькамя от окисления и испарения составляют значительную величину.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ рафинирования сплавов, включающий внепечную продувку металла газопорош ковой смесью с наклоном фурмы 30 — 70 относительно поверхности расплава {33

Основным недостатком данного способа asляется большой угар марганца, при рафинировании марганцевых ферросплавов, так как газопорошковую смесь вводят непосредственно

985067 в металл или при наличии незначительного слоя шлака. Кроме того, при этом способе низкая степень окисления кремния, так как процесс окисления кремния получает развитие преимущественно на границе шлак †мета, а поверхность контакта ограничена..

Цель изобретения — повышение степени обескремнивания при одновременном уменьшении потерь марганца.

Поставленная цель достигается тем, что в 1ц ! пособе рафинирования сплавов от кремния, ключающем внепечную продувку металла газопорошковой смесью фурмой, установлен< ной под углом 30 — 70, сначала на дно ковша задают порощковую смесь прокаленного доло-15 мита и шламов флюсоплавильного производства в количестве 40 — 60% от общего расхода, затем перед выпуском металла из печи в ковш на 1/2 — 3/4 его высоты заливают шлак предыдущей плавки, а с начала выпуска 20 металла оставшуюся порошковую смесь вводят в шлак с помощью газовой струи, поддерживая концентрацию пороптковой смеси в ней равной 2,0 — 10,0 кг/мз, при этом расход порош. ковой смеси составляет 0,5 — 10% от веса спла- . 5 ва.

Предусматривается также, что фурму располагают на расстоянии 0,1 — 0,5 м от места падения струи металла в шлак, при этом соотношение оксида кальция к сумме оксида магния и фтористого кальция в порошковой смеси поддерживают равным 1 — 3, а соотношение суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния в конечном шлаке — 1,15 — 1,4.

35 . В результате того, что рафинирование осуществляется в процессе выпуска металла из печи в ковш со шлаком предыдущей плавки, на 2 — 3 порядка увеличивается поверхность контакта металла с расплавленным шлаком.

Этому же способствует и барботаж шлака вдуваемой воздушнопорошковой смесью. Преимущественно предлагаемого способа заключается и в том, что при попадании металла в шлак практически исключается угар марганца. Ис45 пользование жидкого шлака предыдущей плавки позволяет также повторно использовать отходы производства и исключает необходимость вовлечения дополнительных мощнастей для расплавления рафинированной смеси.

Рафинирование сплава от кремния в общем

S0 виде может быть описано реакцией

2MnO+ (Si) = 2(Мп) + SiOq, (1) а в сильноосновных шлаках в присутствии СаО и/или MgO — реакциями

2 MnO + (Si) + 2СаО = 2(Mnl + .

+ 2 СаО S10 (2)

2 MnO + (Si) + 2MgO = 2(Mn) +

+ 2MgO ° SiOq (3) 4

В связи с тем, что при выплавке сплава в электропечах флюсовым способом основность конечных шлаков (СаО + MgO/SiO ) ие удается повысить более 1,2 — 1,25, согласно предлагаемому способу предусмотрено дополнительное введение основных оксидов СаО и Mg0.

Для этого в шлак вводится смесь обожженного доломита и шламов флюсоплавильного производства (шлак ФПП), имеющих следующий усредненный химсостав, вес.%:

Si0g СаО СаР, MgO Al 03 Мп

Шламы

ФПП 5,8 35 36 3,5 5;1 4,1

Обожженный доломит 3,5 61,3 — 33,8

Введение в смесь шламов ФПП позволяет во-первых, обеспечить улучшение физических свойств шлакового расплава при повышении основности (действие CaFq как разжижитсля) и дополнительно использовать марганец шламов для окисления кремния.

Лабораторными исследованиями подтверждено, что при отношении оксидов СаО: (MgO +

+ CaFz) в смеси меньше 1 скорость окисления кремния снижается на 5 — 10%, а при отношении свыше 3 увеличиваются потери готового металла со шлаком вследствие повыше его вязкости, достигающей при 1400 Г

«1 Н . с/M2.

Лабораторные испытания показывают, что предварительное введение в ковш 40 — 60Я. смеси доломита и шламов ФПП позволяет повысить степень обескремнивания в 1,5—

2 раза. Введение менее 40% этого количества снижает рафинировочную способность расплава, а при загрузке в ковш более 60% общего количества смеси она не полностью растворяется в шлаке к моменту выпуска металла, что приводит к снижению выхода годного, Необходимый расход смеси в зависимости от предлагаемого содержания кремния в металле и состав шлака предыдущей плавки составляет 0,5 — 10% на 1 т металла. При «асходе менее 0,5% не удается получить низкокремнистый сплав даже при незначительном начальном превышении в нем содержания кремния ((81)исх 1,2 — 1,4%), Расход смеси более

10% приводит к черезмерному увеличению основности шлака, вызывает увеличение продолжительности обработки, растут потери металла в виде корольков вследствие неполного усвоения вводимой смеси шлаковым ра плавом.

Выбор пределов высоты шлака, заливаемого в ковш, обусловлен следующим. Если столб шлака менее 1/2 высоты ковша, первые порции металла (20% от веса плавки) рафинируются более полно, а затем степень окисления кремния снижается -на 8 — 10%. При за- i

985067 6

Исходное содержание кремния в металле 1,548%, состав порошка доломита и шламов

ФПП приведен выше.

Порядок проведения опьпов следующий.

Навеску металла 5 — б кг расплавляют в индукционной печи ИСТ вЂ” 00б, и по достижении температуры 1500 — 1520 Ñ печь отключакп.

Расплавленный шлак заливают в ковш за

3 мин до слива металла. В качестве окислите1О ля и несущего газа используют воздух. ь В таблице приведена эффективность известного и предлагаемого способов получения ниэь кокремнистого ферромарганца, определенная ио степени обескремнивания, выходу готово15 ro металла и потерям марганца íà 1% окислено- ного кремния.

5 полнении шлаком более 3/4 высоты ковша, металл плавки, попадая в ковш уже через

5 — 7 мин, начинает вытеснять верхние слои шлака, обогащенные вдуваемой смесью, что снижает эффективность рафинирования., Порошковую смесь целесообразно вводить в шлак на расстоянии 0,1 — 0,5 м от места соприкосновения металла со шлаком, что в сочетании с выбранным углом дает максимальный эффект рафинирования. При расстоянии менее 0,1 м существует реальная опасност попадания. металла на фурменное устройство, а нри расстоянии более 0,5 м вдуваемая смес не достигает места контакта металла со шлаком.

В лабораторных условиях в идентичных усл виях проведен сопоставительный анализ предлагаемого способа (5 вариантов) и прототипа.

При рафинировании сплава продувкой (по прототипу) в качестве шлакообразующих использован порошок отвального марганцевого шлака (содержание,%: СаО 42,9; Si02 34,1; MgO 2,5;

МпО 13,3; AI 03 4,8) основности 1,3 — 1,33.

В качестве исходного металла и шлака (СаО + MgO/SION =,1,18 — 1,22) использованы пробы, отобранные на промышленных плавках.

Па

Высота шлака в ковше

3

1

Отношение CaO/MgO +

+ CaFz в смеси

3,5

0,8

1,15

1,4

1,45

1,28

1,35

Концентрация порошка в г/ з

6,0

10,0 12,0

6;3

2,0

1,8

60

40

Расход смеси,%/т . металла

12

0,5

5,1

5,2

0,4

Угол вдувания смеси в шлак, град

70

30

25

0,7

0,5

0,1 0,3

0,09

Отношение СаО +MgO/Si02 в конечном шлаке

Количество смеси, заданной в ковш перед заливкой шлака,%

Расстояние от места ввода смеси до точки соприкосновения металла со шлаком, м. Из таблицы следует, что предлагаемые нараметры способа получения низкокремнцстого ферромарганца позволяют повысить по сравнению с прототипом степень обескремнивания (на 26 — 30%), выход годного (на 5 — 7%) и снизить потери марганца в процессе рафинирования (на 1,5 — 2,0%).

Экономический эффект от внедрения изобретения составит около 400 тыс. руб. в год.

8

Продолжение таблицы

985067,Параметры и показатели процесса

Известный способ

1 j

3,8

3,5

4,5

4,8

3,3

2,9

Степень обескремнивания,% 42,9

13,2

Выход готового металлà%

9j,2

89,5

98,2 95,6 94,1

96,1

2,5

3,6

Формула изобретения

1. Способ рафинирования сплавов от кремния,преимущественно углеродистого ферромарганца включакицнй внепечную продувку металла газопорошковой смесью фурмой, установленной под углом 30 — 70, отличающийся тем, что, с целью повышения степени обескремннвания при одновременном уменьшении потерь марганца, сначала на дно ковша задают порошковую смесь прокаленного доломита и шламов флюсонлавильного производства в количестве 40 — 60% от общего расхода, затем перед выпуском металла из печи в ковш на

1/2 — 3/4 его высоты заливают шлак предыду35 щей плавки, а с начала выпуска металла оставшуюся порошковую смесь вводят в шлак с помощью газовой струи, поддерживая концентрацию порошковой смеси в ней равной

2,0 — 10,0 кг/м, при этом расход порошковой з 40 ,смеси составляет 0,5-10% от веса сплава. !

Составитель О; Веретеиииков

Техред Е.Харитончик

Редактор В. Петраш

Корректор Г.Решетник

Тираж 587.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по-делам изобретений и открытий

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

Заказ 10087!33

Подписное

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

Исходное содержание кремния в, ферромарганце,%

Потери Мп на 1% окисленного кремния,%

Предлагаемый способ по вариантам

2 1 3 4

51,9 72,8 67,3 59 5

1,81 1,32 1,64 2,7!

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ н й-, с я тем, что фурму располагают на расстоянии 0,1 — 0,5 м от места падения струи металла в шлак, при этом соотношение оксида кальция к сумме оксида магния и фтористого кальция в порошковой смеси поддерживают равным 1 — 3, а соотношение суммы оксидов кальция и магния к оксиду крсмния в конечном шлаке — 1,15 — 1,4.

Источники информации, принятые во при экспертизе

Патент США И 3083092, кл. 75 — 51, опублик. 1961.

2. Толстогузов Н. В., Лихачев А. Г. Рафинирование ферромарганца от кремния продув- . кой в ковше. — Сб.: Производство стали и ферросплавов, вып. 6, Новокузнецк, 1969, с. 231-235.

3. Сидоренко М. Ф.. Теория и практика продувки металла порошками. М., "Металлургия", 1973, с. 27 — 44.