Способ выплавки кремнистых ферросплавов

Союз Советских Социалистических РеслубликОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 М, Кл 2 С 35/О явк осударстееииыи комитетСовета Мииистрав СССРпо делам иэаоретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 02.07.77 А, А. Дерябин, В. И,М, А. Рысс, А. С. Ди В В йрамовГ Ййко ышевский, В, Ф, Сер анилин(2) Авторы изобретени ти 1) За я вител ь Уральский научно-исследовательский институт че, 1 ы .:стаю 54) СПО ЫПЛАВКИ КРЕМНИСТЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ етение относится к облас ллургии. в частности к с обам нои ме произв а ферросплавов.яшее время кремнистые феяют в дуговых электропеч насвыплавл ов углеродистановителями. и ферросиликоей вана диевый ковый шлат,пуавления в печий, совместносилиция, взятыхи в количеств ыпуска шлакаовительного осстановлени оба являе ливаемых нтов из-за высокого содержания их в шлаке в виде окислов,Целью изобретения является сниженипотерь восстанавливаемого элемента привыплавке кремнистых ферросплавов, вклюпутем восстановления окисл стыми или кремнистыми восИзвестен способ выплавк ванадия из шихты, содержащ шлак, известь, кокс и плави тем предварительного пропл отходов, содержащих ванади со смесью извести и ферро в соотношении 1: ( О, 2-1, 0) 0,5-4,0 от веса отходов, и последукипего углевосстан процесса плавки шихты и д шлака кремнистым сплавомНедостатком такого снос низкое извлечение восстана чаюшей восстановление окислов углеродистыми и кремнистыми восстановителями вприсутствии флюсов, довосстановление шлака кремнистыми восстановителями, выпуск 5 расплава из печи в ковш, выдеожку в ковше и отделение металла от шлака,Для этого предлагается способ, по которому поверхность расплава перед довосстановлением покрывают смесью тутоплавко О го материала и 2-6% восстановителя, напримео шлаком производства силикокальция, вчзтой в количестве 5-15 кг на 1 мповерхности расплава, и вводят в расплавпосле довосстановления высшие окислы жег леза и марганца в количестве 2-3 отмассы расплава.В дуговой электропечи пооводят восстановление окислов углеродистыми и кремнистыми восстановителями в присутствии 20 флюсов. Особенностью выплавки кремнистыхферросплавов на основе М, М Ъ ,. Юявляется необходимость использования углеродистых восстановителей, благодаря которым в процессе плавки образуются о 25 ниченно растворимые в карбиде железагоплавкие карбиды восстанавливаемых элементов, которые кристаллизуются на поде печи и предохраняют его от разрушения.Восстановление только углеродистыми восстановителями приводит к зарастанию пода печи и не позволяет получить кондиционный металл. Поэтому в шихту вводят также кремнистые восстановители, разрушающие карбиды за счет образования с восстанавливаемым элементом более прочных силицидов.В процессе восстановления окислов ут- леродом образуются пузырьки окиси углерода, которые в присутствии поверхностно- активных веществ, адсорбирующихся на поверхности раздела шлак - газ, например окислов железа, марганца, образуют слой устойчивой пены. Толщина такого слоя может быть различной и даже превышать толщину слоя расплава в печи. Роль слоя пены двоякая: с одной стороны, она значительно снижает теплопотери и позволяет держать постоянную нагрузку тока в печи, чтов свою очередь, позволяет осадить капчи металла в слое шлака, а с другой- тормозит процесс восстановления, так как массоперенос в слое пены затруднен.После проплавления кипение ванны прекращается, что свидетельствует о том, что углеродистые восстановители практически полностью прореагировали, и слой пены стабилизируется, Шлак в это время достаточно жидкоподвижен, так как содержит 5-8% окислов железа и марганца; капли металла в нем хорошо осаждаются. Но потери восстанавливаемого элемента в виде окислов довольно велики, так как довосстановление практически не снижает их содержания в шлаковой пене. 1 о 15 2 О 25 30 35 Зля увеличиения степени восстановления окислов поверхность расплава перед довосстановлением покрывают смесью тугоплавкого материала и 2-6 % восстановителя, взятой в количестве 5-15 кг на21 м поверхности расплава, Назначение тугоплавкого материала - образование на поверхности шлаковои корки, препятствующей окислению восстановителя кислородом атмосферы. С этой целью следует использовать тонкодисперсный тугоплавкий материал с удельной поверхностью выше 1000 см /г. При этом необходимо, чтобы материал не тонул в шлаке и оставался на поверхности расплава до полного проплавления. В качестве такого тугоплавкого материала может быть использован, например, саморассыпаюшийся шлак производства си икокальцгч, прсдставляюший в основном двухкальциевый силикат с .сем 40 45 50 55 60 пературой плавления 2130 оК. Шлаковыйпорошок имеет удельную поверхностьг1400-1300 см /г, что соответствует средней крупности частиц 10-15 микрон и содержит 3 % силикокальция, содержащего 8-10% Са, 55-65% 3 .Пена при контакте с холодным тоясодисперсным материалом в результате резкого охлажденич частично разрушается и оседает. На поверхности расплава образуется препятствующая окислению восстановителя шлаковая корка. По мере ее проплавления в реакцию с окислами пены вступает восстановитель. При этом из пены выводятся стабилизирующие ее поверхностно- активные вещества, и она полностью разрушается. Важно, чтобы в результате взаимодействия шлака и вводимого мэтериалэ. не происходило газовыделение, так как выделяющийся газ вновь образует пену, которая выходит на поверхность корки и в дальнейшем не разрушается. После разрушения пены производят довосстановление шлака вводом к 1 емнистых восстановителей. Отсутствие пены позволяет производить довосстановление окислов в шлаке до концентраций, близких к равновесным. Количество вводимого кремния рассчитывается из условия разрушения тугоплавких карбидов, образующихся за плавку. Изменение расхода кремнистых восстановителей позволяет регулировать толщину слоя карбидов на поде и состав получаемого металла,Допрос",тановленный шлак содержит менее2% окислов железа и марганца. Шлак становится более тугоплавким и вязким и,хотя невосстановленных окислов содержитмало, в нем остается значительное количество не успевших осесть за время выдержки металлических капель,Процесс довосстановления шлака коемнистым восстановителем через 10-15 минпрактически заканчивается. При этом используется только часть кремния восстановителя, а основная масса его попадаетв металл, где происходит разрушение карбидов. Выделяющийся при этом углеродвзаимодействует ( непосредственно либочерез карбид кремния) с окислами шлакаи образует пузырьки окиси углеоода, Наиболее интенсивно процессы разрушениякаобидов и перехода углерода в шлак происходят через 10-20 мин после введениякремнистого восстановителя. В этот периодв расплав вводят высшие окислы маоганца, железа, Появление в шлаке поверхнос-.тноактивных окислов способствует образованию пены, Однако в пене теперь содержание восстанавливаеых окислов мало.Введение в шлак окислов Ге,Мп повышает жидкоподвижность шлака, а наличие пены снижает теплопотери в печи. Это5 позволяет увеличить выдержку шлака в ковше и осадить капли металла. При высоких значениях краевых углов смачивания металла шлаком пена может способствовать потерям металла вследствие прилипания капель к пузырькам газа и флотации их в объеме расплава, Однако при отсутствии равновесия между кремнистым металлом и шлаком, содержащим ГС, Мтуглы смачивания малы. Поэтому капли металла практически не флотируются и оседают в металлическую ваннуПри введении в расплав окислов Р,Ми, система металл - шлак значительно отклоняется от равновесия. Это обусловливает частичный переход из металла в шлак ЧЯЬ, Х г, которые являются восстановителями по отношению к РГ, Мт . Поэтому выпуск расплава из печи необходимо производить сразу после проплавления вводимых окислов железа и марганца и спокойно, с небольшой высоты, чтобы предотвратить интенсивное перемешивание фаз.После выпуска расплав выдерживают в ковше в течение времени, необходимого 30 для осаждения мэталличе.ких капель, и отделяют сплав от шлака.Полученный отвальный шлак имеет низкое содержание восстанавливаемых элементов как в виде окислов, так и в виде ме таллических капель.Если поверхность расплава перед довосстановлением покрывать легкоплавким материалом, то содержащийся в смеси восстановитель сгорает в атмосфере печи, 40 что приводит к увеличению потерь восстанавливаемого элемента.При покрытии поверхности шлака смесью тугоппавкогс материала с восстановителем2 в количестве, меньшем 5 кг на 1 м поверхности расплава, шлаковая пена полностью не разрушается, что не позволяет достаточно полно извлечь восстанавливаемый элемент, Количество задаваемой смеси регулируется в зависимости от высоты слоя 50 пены, Как показали опыты, максимальное количество смеси, при котором пена разрушается полностью, составляет 15 кг на 1 м поверхности расплава. Дальнейшее увеличение расхода излишне, так как приводит к увеличению теплопотерь и кратности шпака.При содержании в смеси восстановителя 2 % но массе при вышеуказанных расходах смеси пена полностью не разрушает ся. В этом случае для ее полного разрушения требуется увеличение количества задаваемого материала, что приводит к повышению теплопотерь в печи и кратности шлака. Содержание восстановителя в смеси выше 6% по массе нецелесообразно, так как избыток восстановителя сгорает в атмосфере печи.Введение в расплав окислов ГЕ,Мп в количестве, меньшем 2 % от массы расплава, не обеспечивает достаточной для осаждения металлических капель жидкоподвижности шлака. Введение более 3 % окислов приводит к увеличению затрат электроэнергии на их проплавление и снижению качества выплавляемого металла за счет перехода в сплав большого количества У 8 и Мп.П р и м е р . На элктродуговой печимощностью 3,5 Мва проведи кампанию повыплвке ферросплава, содержащего Ч, 61,Те, примеси Яи, и Ь из щ:жнетагильского ванадийсоцержащего конверторного шлака, извести, плавикового шпата, 65%ного ферросилиция и кокса,В печи получили расплав из шихты, состоящей из 2500 кг извести, 2500 кгванадийсодержашего шлака, 100 кг кокса,100 кг плавикового шпата и 250 кг65%-ного ферросилиция, В процессе проплавления на поверхности расплава образовался слой пены. Проплавлэние широты вели до прекращения кипения ванны. При этомслой пены стабилизировался и в дальнейшемне менялся. Поверхность расплава равномерно покрыли 100 кг саморассыпаюшегося шлака производства силикокальция, представляющего в основном двухкальциевый силикат и содержащего 3,8 % силикокальция в виде металлических корольков. Расход шлака на 1 м поверхности расплава составил 8,5 кг,2При этом часть пены разрушилась, слой пены уменьшился и на повеохности расплава образовалась шлаковая корка, Через 2 мин после введения силикокальциевого шлака пена полностью разрушалась, и печь заработала на открытом дуговом режиме.Затем в расплав введи 350 кг 65%- ного ферросилиция на довосстановление шлака. Через 10 мин после введения ферросилиция началось кипение ванны. Еше через 5 мин ввели 150 кг окиси железа. В печи началось интенсивное пенообразование. Через 3 мин после введения окиси железарасплав из печи выпустили в ковш. После20-минутной выдержки шлак слили в шлаковню, а металл разлили в изложницы.По этой технологии провели 5 плавок .Содержание пятиокиси ванадия в шлакахэтой кампании составило 0,38-0,5%,На контрольных 10 плавках по обычнойтехнологии: без покрытия шлакового расплава шлаком производства силикокальциядо восстановления и введения в расплавокиси железа после довосстановления - содержание пятиокиси ванадия в отвальныхшлаках составило 0,86-1,12%,Количество металлических включений вшлаках, полученных по обычному и предлагаемому способу, находится в пределах0,65-0,72 %,Полученный по новой технологии сплав полностью отвечает существующим стандартам на ферросиликованадий марок ЖВдК, ЖВдК.формула изобретения1, Способ выплавки кремнистых ферросплавов, заключающийся в восстановлении окислов углеродистыми и кремнистыми вос 8становителями в присутствии флюсов, восстановлении шлака кремнистыми восстановителями, выпуске расплава из печи в ковш,выдержке в ковше и отделении металла отшлака, отличающийс ятем,что,с целью снижения потерь восстанавливаемого элемента, поверхность шлакового расплава перед восстановлением покрываютсмесью тугоплавкого материала и восстановителя из расчета 5-15 кг на 1 м"поверхности, а после восстановления вводят окислы железа и марганца 2-3% отмассы расплава.2. Способ по п. 1, отличающийс я тем, что в качестве смеси тугоплавкого материала и восстановителя на поверхность шлакового расплава вводят шлакпроизводства силикокальция,0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССРй 398671, С 22 С 35/00, 1971 г.Составитель Г, СаркисовРедактор Е, Братчикова Техред 3. фанта Корректор Е, СкучкаЗаказ 1008/5 1 Тираж 766 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4