Способ рафинирования сплавов от кремния, преимущественно углеродистого ферромарганца

ОП ИСАНИЕИ ЗОВРЗТЕ Н ИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 985067 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 13.05 81 (21) 328942322-02 с присоединением заявки М Веударствснньй квинтет СССРао данаи нзебретеннй н аткрцтнйДата опубликования описания 30.12.82 О. Г. Ганцеровский, А. Н. Оврачук,и Б, Ф. Величко(72) Авторы изобретения нропетровский ордена Трудового асного Знамейи"1) Заявитель металлургический и 54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СПЛАВОВ ОТ .КРЕьтнПРЕИЧУВЕСТВЕННО УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАН 1 1Иэобретсние 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. Способ 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 являются неизбежные потери марганца испарением при продувке кислородом и необходимость компенсации этих потерь товарным концентратом. Помимо этого дальнейшее использование шлака при 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 лод основ 2ным, насыщенным окислами марганца, шлак. ком. С этой целью в металл вместе с окислнтелем вдуваются порошок извести, руды, ях смеси кли шлак от флюсовой плавки ферромарганца 12).В силу того, что порошок вдувается в ме. талл, интенсивность и полнота их взанмодей ствия вследствие .малой поверхности контакта недостаточны, а значит низки скорость окисления кремния и степень использования окис. лйтельной смеси. Кроме того, наблюдается серь ное 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, вклю. чающий внепечную продувку металла газопорош ковой смесью с наклоном фурмы 30 - 70 относительно поверхности расплава 131.Основным недостатком данного способа является большой угар марганца, при рафинировании марганцевых ферросплавов, так как гаэопорошковую смесь вводят непосредственно985067 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 в мета, а поверхность контакта ограниченаЦель изобретения - повышение степени обескремнивания при одновременном уменьшении потерь марганца.Поставленная цель достигается тем, что в Опособе рафинирования сплавов от кремния, ключающем внепечную продувку металла газопорошковой смесью фурмой, установленной под углом 30 - 70, сначала на дно ковша задают порошковую смесь прокаленного доломита и шламов флюсоплавильного производства в количестве 40 - 60% от общего рас хода, затем перед выпуском металла из печи в ковш на 1/2 - 3/4 его высоты заливают шлак предыдущей плавки, а с начала выпускаО металла оставшуюся порошковую смесь вводят в шлак с помощью газовой струи, поддерживая концентрацию поройтковой 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.ао 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. Иса 5 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 общем50 виде может быть описано реакцией2 МпО+ 8 = 2 Мп 1 + 8 О, (1) а в сильноосновных шлаках в присутствии СаО и/или МдО - реакциями2 М 00 + 8 + 2 СаО = 2 Мп + + 2 СаО 8 Оэ (2) г Мпо82 Мдо = 2 Мп +2 МдО"8 О (3) 4В связи с тем, что при выплавке сплава в электропечах флюсовым способом основность конечных шлаков (СаО + МдО/80,) ие уда. ется повысить более 1,2 - 1,25, согласно предлагаемому способу предусмотрено дополнитель. ное введение основных оксидов СаО и МдО. Для этого в шлак вводится смесь обожженно. го доломита и шламов флюсоплавильного производства (шлак ФПП), имеющих следующий усредненный химсостав, вес.%;8 О, СаО СаР, МдО А 1,0, Мп ШламыФПП 5,8 35 36 3,5 5;1 4,1 Обожжен.ный доломит 3,5 61,3 - 33,8Введение в смесь шламов ФПП позволяет во-первых, обеспечить улучшение физических свойств шлакового расплава при повышении осиовности (действие СаЕг как разжижитсля) и дополнительно использовать марганец шламов для окисления кремния.Лабораторными исследованиями подтверждено, что при отношении оксидов СаО: (МдО + СаЕ,) в смеси меньше 1 скорость окисления кремния снижается на 5 - 10%, а при отношении свыше 3 увеличиваются потери готового металла со шлаком вследствие повышения его вязкости, достигающей при 1400 Г л Н, с/мЛабораторные испытания показывают, что предварительное введение в ковш 40 - 60% 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 растворя. ется 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 расходе 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 чрезмерному увеличению ос. новности 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 (фф 20% от веса плавки) рафинируются более полно, а затем степень окисления кремния снижается на 8 - 10%. При за-985067 6Исходное содержание кремния в металле 1,54,8%, состав порошка доломита и шламовФПП приведен выше,Порядок проведения опьпов следующий.Навеску металла 5 - б кг расплавляют в ин.дукционной печи ИСТ - 006, и по достижениитемпературы 1500 - 1520 С печь отключают.Расплавленный шлак заливают в ковш за3 мин до слива металла. В качестве окислите 1 О ля и несущего газа используют воздух.ь В таблице приведена эффективность иэ.вестного и предлагаемого способов получения ниэ. ь кокремнистого ферромарганца, определеннаяио степени обескремнивания, выходу готово 1 з го металла и потерям марганца на 1% окислен. о- ного кремния. 5полнении шлаком более 3/4 высоты ковша,металл плавки, попадая в ковш уже через5 - 7 мин, начинает вытеснять верхние слоишлака, обогащенные вдуваемой смесью, чтоснижает эффективность рафинирования.,Порошковую смесь целесообразно вводитьв шлак на расстоянии 0,1 - 0,5 м от местасоприкосновения металла со шлаком, что всочетании с выбранным углом дает максимальный эффект рафинирования, При расстоянии менее 0,1 м существует реальная опасностпопадания. металла на фурменное устройство,а при расстоянии более 0,5 м вдуваемая смесне достигает места контакта металла со шлаком.В лабораторных условиях в идентичных услвиях 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; ЯО, 34,1; МдО 2,5;МпО 13,3; А 1,0 з 4,8) основности 1,3 - 1,33,В качестве исходного металла и алака(СаО + МдО/БО, =,1,18 - 1,22) использованы 25пробы, отобранные на промышленных плавках,сота шлака в ковш 4 Отношение СаО/МСаЕ в смеси 3,5 Отношение СаО +МдО/Яв конечном шлаке а 1,28 я порошка в. Концентра струе, кг/ 0,8 6,0 3 смеси, задан Кол иченой в ш перед заливкои 0 4 3 Расход смеси,%/тметалла 4 5 Угол в шл ания смеси 75 0 25 д 3 0 Расстояние от места ввода смеси до точки соприкосновения металла со шлаком, м.Из таблицы следует, что предлагаемые нара- метры способа получения низкокремнцстого ферромарганца позволяют повысить по сравне. нию 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 изобре. тения.составит около 400 тыс, руб. в год.111 5 3,8 3,5 4,5 4,8 3,3 2,9 Степень обескремнивания,% 42,9 13,2 Выход готовогометалла,% 932 89,5 98,2 95,6 94,1 96,1 2,5 3,6 Формула изобретения 1. Способ рафинирования сплавов от кремния,преимущественно углеродистого ферромаргаица 5 включакиций внепечную продувку метзлла газопорошковой смесью фурмой, установленной под углом 30 - 70, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени обескремнивания при одновременном уменьшении потерь марганца, сначала на дно ковша зада ют порошковую смесь прокаленного доломита и шламов флюсонлавильного производства в количестве 40 - 93% от общего расхода, затем перед выпуском металла из печи в ковш на 1/2 - 3/4 его высоты заливают шлак предыду 35 щей плавки, а с начала выпуска металла остав. шуюся 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 порошковойз 40 ,смеси составляет 0,5-10% от веса сплава,Составитель О; ВеретеиииковТехред Е,Харитончик Редактор В, Петраш Корректор Г.Решетник Тираж 587.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по-делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 10087/33 Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Исходное содержание кремнияв, ферромарганце,% Потери Мп на 1% окислен.ного кремиияг% 11 редлагаемый способ по вариантам г 1 з4 51,9 72,8 67,359,5 1,81 1,32 1,64 2,72. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ н й.,с я тем, что фурму располагают на расстоянии 0,1 - 05 и от места падения струи ме.талла в шлак, при этом соотношение окси.да кальция к сумме оксида магния и фто.ристого кальция в порошковой смеси поддер.4живают равным 1 - 3, а соотношение суммыоксидов кальция и магния к оксиду крсм.ния в конечном шлаке - 1,15 - 1,4.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПатент США Иф 3083092, кл, 75 - 51,опублик, 1961.2, Толстогузов Н. В., Лихачев А. Г. Рафини.роваиие ферромарганца от кремния продув- .кой в ковше. - Сб,: Производство стали иферросплавов, вып. 6, Новокузнецк, 1969,с. 231-235.3. Сидоренко М, ф Теория и практика про.дувки металла порошками, М "Металлургия",1973, с, 27-44.