Способ получения плавленых периклазохромитовых материалов

(9) Зац Со 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ ОООРЙ и Отнеь Д ТЕНИ 1 ТИйОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ С(71) Институт металлургии и обога.щения АН Казахской ССР(56) 1. Симонов К.В., Осипова Л.Я.,Бочаров Л.Д. и др. Получение плавленого периклазохромитового материа-.ла из магнезитового порошка. "Огне-упоры", 1974, в 9, с. 8.2. Симонов К.В., Бочаров Л.Д.,Кононенко Г.В. и др. Структура исвойства плавленых периклазовыхблоков из обогащенного сырья. "Огнеупорыф 1978 В 3, с. 37.3. Авторское свидетельство СССР,.В 581124, кл. С 04 В 35/60, 1977.4. Патент США 9 4158569,кл. 106-66, 1979.5. Гапонов Я, Г Симонов К. В.,Коптелов В.Н. и др, Получение плавленого периклазохромитового материала в.электродуговых печах ОКБ.(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАВЛЕНЫХПЕРИКЛАЗОХРОМИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВвключающий приготовление сырьевойсмеси, загрузку в электропечь, ."розжиг на углеродсодержащем материале, уложенном на подсыпку, и плав"ку, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения качестваматериалов, в сырьевую смесь вводят20-80 мас.Ф природного магнезита вкачестве подсыпки используют глинозем в количестве 200-400, кг/мф площади распада электродов, а плавкуведут при высоте слоя загружаемойсырьевой смеси над расплавом140-190 мм.После окончания каждой плавки полость электродов прочищают. Э,Однако в процессе длительных плавок происходит зарастание электродов продуктами плавки и рекомбина- - 5 ция ионов углерода над расплавом нарушается из-за отсутствия конвектнвных потоков, что приводит к попаданию углерода электродов в расплави восстановлению хромитсоставляющей 19 смеси до металла. Кроме того, подготовка электродов к плавке требуетдополнительного оборудования длянропитки борсодержащимн растворами,сушки и плазменного напыления тугоцлавких оксидов на поверхность, Этиоперации увеличивают. трудоемкость иэнергоемкость процесса. Постоянноеперемешивание расплава индукторомусложняет конструкцию печи и увеличивает расход электроэнергии. ф Известен способ, согласно которому огнеунорные,материалы получают вэлектродуговой печи с полыми графито. выми электродами, причем особенностью этой плавки является наличие 25 электродуги. Во время плавки через,расплавленный материал барботируютазот. Перед окончанием электроплавкив расплав вдувают кислород 4. Изобретение относится и огнеупорной промышленности, в частности к технологии получения плавленых материалов, применяемых для изготовления высокостойких огнеупоров для ответственных элементов футеровок ме металлургических агрегатов н в других отраслях промышленности, где технологические процессы протекают при высоких температурах в сочетании с агрессивными расплавами.Известен способ получения плавле" ных пернклаэохромитовых материалов, согласно которому исходную смесь готовят из 80-85 периклазовоГо порошка и 15-20 хромитовой руды загружают в электродуговую печь, розжиг ведут на углеродсодержащем материале (кокс или бой графитовых электродов) ЯОднако по укаэанной технологии происходит частичное восстановление хромнта до металла. Поэтому материал содержит 1-3 металлического Феррохрома, значительно ухудшающего технические свойства огнеупорных материалов.Известен способ получения плав леных материалов периклаэохромитозого состава в электродуговой печа. Плавленый материал, полученный нз смеси нериклазового порошка и хромйтовой руды, также содержит до 3 4 еррохрома. Размер включений Ферро" хрома составляет ь 30 мкм. С увеличением в шихте содержания хромитовой руды количество и размер выделений .Феррохрома повышается. При содержании 60 хромитовой руды в шихте количество Феррохрома в плавленном материале достигает 15, Размеры включений Феррохрома увеличиваются до 2 мм. Образование металла вызвано условиями плавки вследствие ограниченного вывода иэ расплава углерода графитовых электродов, восстанавливающего хром и железо 2 . Однако такой плавленый материал не может быть применен для получения качественных огнеупоров вследствие образования выплавок и ухудшения технических свойств иэделий в процессе службы.Известен способ получения огне" упорных материалов электроплавкой в режиме открытой дуги графитовыми электродами, в которых выполнены сквозные полости. Электроды предварительно пропитывают борсодержа щнми .растворами, сушат и на боковую поверхностьметодом плазменного напыления наносят защитный слой иэ тугоплавких оксидов. Рекомбинацию ионов углерода проводят .над расплавомВ процессе плавки расплав подвергают постоянному перемешиванию индук- тором, расположенньи под ванной печи, Плавку ведут в течение 50 мин. Однако при продувке кислородомобразуется корка над расплавом,препятствукщая выводу газов, в результате снижается степень окисленияуглерода в раеплаве. Поэтому такойспособ обезуглероживання расплаване устраняет. возможность образования металла, а также ухудшает основное качество плавленых материалов -:плотность, так как,материал приобретает губчатое строение вследствие 40 насыщения расплава газами. Кроме то"го, осуществление операции барботировання расплава требует дополнительного оборудования н увеличиваетэнергозатраты из-за охлаждения ван ны. Применение Открытой дуги увеличивает удельный расход электроэнергии,Наиболее близким к предлагаемомуявляется Способ, согласно которомуплавленые матерйалы.периклазохромитового состава иэ шихты, состоящей из60-65 пернклазового порошка и 35-40хромитовой руды, получают в трехфазной электродуговой печи. Розжиг печи осуществляют на коксовом треугольнике, уложенном на подсыпку из исход"ной шихты. Загрузку шихты в печь осуществляют периодически через 1 ч.Плавку ведут при дуге, закрытой слоемшихты, толщиной 300-350 мм. По данной технологии получения плавленых бО материалов образуется металлическаяФаза-Феррохром. Восстановление оксидов железа н хрома происходит в процессе розжига печи путем замыканияграфитовых электродов коксом, а так же в результате попадания углерода с,1052500 Высота слоя сырьевой смеси надрасплавом также существенно влияетна качество плавленых материалови на технико-экономические показатели электроплавки.При высоте слоя загружаемой смеси над расплавом более 190 мк снижается газовыделеиие из расплава,увеличивается прочность корки врезультате спекания сырьевой смеси,В результате этогО углерод не выво- . дится из расплава и соответственноповьвиается его содержание в расплаве,а следовательно, и количество феррохрома в плавленом материале.Высота слоя сырьевой смеси менее140 ьею над расплавом повышает теплопотери, а следовательно, и энерго- затраты на получение плавленых материалов.П р и м е р 1. Сырьевую смесь дляэлектроплавки готовят в печном отделении в бетонном смесителе принудительного действия в количестве 15 т следующего состава: природный магнезит 12 т - 80 вес,Ъ, хромитовая руда 3 т - 20 вес.%.Роэжиг печи проводят на подсыпке из технического глинозема, на которую поверхности электродов в расплав в процессе плавки. Длительные промежутки загрузки шнхты в печь способствуют образованию плотной н прочной корки над расплавом, которая препят" ствует окислению углерода, попадаю щего в расплав, и выводу нз расплава газовой фазы 5 .Однако образующуюся корку перед очередной загрузкой шихты в печь необходимо разрушать вручную, что 10 повышает трудоемкость процесса, Зна"чительная высота слоя шихты над расплавом также препятствует выводу газов иэ расплава и затрудняет поступление шихты в расплав. Наличие метал лического Феррохрома ухудшает тех нические свойства огнеупорных материалов, а именно высокотемпературную прочность, повышает пористость изделий в процессе службы в результа те выплавки металлической фазы, что 20 оказывает атгчцательное влияние на стойкость огнеупоров.Поверхность огнеупоров, изготовленных из плавленых металлсодержа-. щих.материалов, после обжига в реэультате выплавок металла становится раковистой и требует дополнительной механической обработки. Для устранения этого недостатка требуется дополнительная операция - магнитная се парация дробленых плавленых материалов.Цель изобретения - повышение ка" . чества материалов путем снижения содержания феррохрома, образующего ся при электроплавке периклазохро" митовцх материалов. Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу получения 4 плавленых периклазохромитовых материалов, включающему приготовле-. ние сырьевой смеси, загрузку в электропечь, роэжиг на углеродсодержащем материале, уложенном на подсыпку, и плавку, в сырьевую смесь вво дят 20-80 мас.В природного магнези" , та, в качестве подсыпки используют глинозем в количестве 200-400 кг/м2 площади распада электродов, а плав-ку ведут при высоте слоя загружаемой 0 сырьевой смеси над расплавом 140-190 мм.Приготовление сырьевой смеси .в присутствии природного магнезита повышает газовыделение иэ расплава вследствие разложения МЯСО с обра" зованием СО, а следовательно, и вынос продуктов окисления электродов, что значительно снижает. коаичество углерода, попадающего в расп лав. Значительное снижение содержания углерода в расплаве уменьшает восстановление хромнтсодержащей составляющей смеси и феррохром практически не образуется.65 Присутствие природного магнеэи= та в сырьевой смеси для плавки менее 20 не оказывает положительного эффекта для получения качественных плавленых материалов вследствие образования недостаточного количества газов при его разложении. Введение в сьФьевую смесь природного магнезита в количестве более 80 повышает пылеунос из электропечи, что снижает технико-экономические показатели электроплавки периклазохромитовых материалов.Глинозем, применяемый вместо исходной сырьевой смеси в качестве подсыпки под углеродсодержащий материал, исключает образование Феррохрома в начальный период плавки из-за отсутствия хромита и способствует ускорению розжига печи вследствие образования более легкоплавко" го расплава, чем исходная сырьевая смесь.Экспериментально установленное количество подсыпки иэ глинозема, необходимое для получения высококачественных периклаэохромитовых материалов, составляет 200-400 кг/м площади распада электродов.Использование глиноэема в количестве менее 200 кг/м площади распада электродов не эффективно; так как необходимого количества расплава для продолжения плавки образует" ся мало,а в количестве более 400 кг/мф площади распада электродов нецелесообразно вследствие значительного изменения Фазового состава плавленого материала и передела.укладывают коксовый треугольник для замыкания электродов,Количество глинозема, используемого в качестве подсыпкй, составляет 200 кг/м площади распада электро" дов. При межэлектродном расстоянии 0,76 м площадь распада электродов составляетВ ь а е - .(0,76) Ф 0,25 м 10 4 4Количество глинозема составляет Р0,2520050 кг.После розжйга печи высоту слоя15 загружаемой смеси 190 мм над распла вом поддерживают порционно-весовым дозатором.После окончания плавки проводят охлаждение и сортировку плавленых ;р материалов от непроплавленной исходной смеси. При этом визуально феррохром не обнаружен. Характер распре,деления Феррохрома в плавленом пери- . клазохромитовом материале изучают под микроскопом на аишпифах. Установлено, что феррохром встречается редко в виде отдельных мелких включений размером менее 5 мкм.Затем плавленый периклазохромитовый материал дробят до Фракции 30 3-0 ма, Отобранную среднюю пробу в количестве 100 кг подвергают магнит ной сепарации. Содержание магйитной фракции составляет 0,10.П р и м е р 2. Сырьевую смесь для 35 плавки готовят в печном отделении в бетонном смесителе принудительного действия в количестве 15 т следующего состава природный магнезит б т вес.; периклазовый порошок 3 т - 40 20 вес.; хромитовая руда б т вес, ,Роэжиг печи проводят на подсыпке из технического глинозема, на ко" торую укладывают коксовый треугольник.для замыкания электродов.Количество глинозема, используемого в качестве подсыпки, составляет. 300 кг/м площади распада электродов, 50При межэлектродном расстоянии 0,96 м .площадь распада электродов составляетБ .а(0,96) 0,40 м4 4Количество глинозема составляет Р фф 0,.40 е 300120 кг,После розжига печи высоту слоя 60 загружаемой смеси 160 мм над расплавом поддерживают порционно-весовым дозатором.После окончания плавки проводят охлаждение и сортировку плавленых 65 материалов от непроплавленной исходной смеси. При .этом визуально феррохром не обнаружен.Характер распределения феррохрома в плавленом периклазохромитовом материале изучают под микроскопом на аншлифах. Установлено, что Феррохром- встречается редко в, виде отдельных мелких включений размером менее 5 мкм. Плавленый периклазохромитовый материал дробят до Фракции 3-0 мм.Отобранную среднюю пробу в количестве 100 кг подвергают магнитной сепарации. Содержание магнитной фракции составляет 0,20.П р и м е р 3. Сырьевую смесь, для плавки готовят в печном отделении в бетонном смесителе Принудительного действия в количестве 15 т следующего состава: природный магнезит 3 т - 20 вес, периклазовый порошок 4,5 т - 30 вес,; хромитовая руда 7,5 т - 50 весРозжиг печи проводят на подсыпке их технического глинозема, на которую укладывают коксовый треугольник для замыкания электродов. Количество глинозема, используемого в качестве подсыпки, составляет 400 кг/мплощади распада электродов,При межэлектродном расстоянии 1,05 м площадь распада электродов составляетБ = -а = в . (1,05) = 0,48 м -ф у 7 2 2 4 4Количество глинозема ооставляет Р щ 0,48400 = 192 кг.После розжига печи высоту слоя загружаемой смеси 140 мч над расплавом поддерживают порционно-весовым дозатором.После окончания плавки проводят охлаждение и сортировку плавленых материалов от непроплавленной исходной смеси. При этом визуально Феррохром не обнаружен. Характер распределения Феррохрома в плавленом материале изучают под микроскопом на аншлифах. Установлено, что феррохром встречается редко в виде отдельных включений размером менее 5 мкм,Плавленый периклазохромитовый материал дробят на Фракции 3-0 мм.Отобранную среднюю пробу в количестве 100 кг подвергают магнитной сепарации. Содержание магнитной фрак-. ции составляет 0,17,П р и и е р 4 по прототипу .Сырьевую смесь готовят в количестве 15 т следующего состава: периклазовый порошок 9 т - 60 вес. ;хромитовая руда б т - 40 вес1052500 Составитель Л. БулгаковаРедактор И. Касарда ТехредА,Бабинец : КорректорМ. Демчнк Заказ 8784/17 Тираж 622 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва В, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Розжиг печи проводят на подсыпке из сырьевой смеси, на которую.укладывают коксовый треугольник,После розжига печи высоту слоя загружаемой сырьевой смеси 300 мм надрасплавом поддерживают порционно- . 5весовым доватором.После окончания плавки проводятохлаждение и сортировку плавленыхматериалов от непроплавленной ис-ходной смеси, При этом визуально 19установлено, что в нижней части блока Феррохром присутствует в виде слитков диаметром до 15 см. характерраспределения феррохрома изучаютпад микроскопом на аншлифах. Уста,:новлено, что,феррохром присутствуетв аиде отдельных включений - корольков размером до 3 мм, а. также кон-центрируется на границах кристаавовогнеупорных Фаз.плавленый периклаэохромитовыйматериал дробят до фракции З-О мм.Отобранную-среднюю пробу в количест-.ве 100 кг подвергают магнитной сепарации. Содержание магнитной фракциисоставляет 15,3,Таким образом, приготовление сырьевой смеси в присутствии природного магнезита в количестве 20- 80 вес,В, укладка углеродсодержащего материала на подсыпку иэ глинозема в количестве 200-400 кг/м площади распада электродов, проведение плавки при высоте слоя загружаемой сырьевой смеси над расплавом 140-190 мм повышают количество плавленых материалов. Содержание феррохрома в материалах, полученных по предлагаемому способу, примерно в 70 раэ.меньше, чем в материале,полученном по известной технологии. Повышение качества плавленых материалов путем значительного снижения количества образующегося металла экономически целесообразно, так как исключается передел магнитной сепа-" рации из технологического потока цеха плавленых материалов. Ожидаеввй экономический эффект только за счет исключения операции магнитной сепарации составляет 8,4 р на 1 т плавленых материалов.