Способ выплавки лигатуры на основе нитридообразующих металлов

(1% (П) 00 всг ЗОБРЕ ПИ САНИ ВТОРСИОМЪ ТЕЛЬСТ ЛИГАТУРЫМЕТАЛметалОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Челябинский ордена Ленина иордена Трудового Красного, Знамениэлектрометаллургический комбинати Челябинский: научно-исследовательский институт металлургии(56 1. Авторское свидетельство СССРФ 461129, С 21: С 7/00, 1975.2. Патент Японии; кл, 10-1,В 12806, 1962.(54)(57 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИНА ОСНОВЕ НИТРИДООБРАЗУЮЩИХЛОВ, включающий проплавление лнческих и шлаковых компонентов с нитридами металлов в электродуговойпечи и раздельный выпуск шлака и металла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения потерь металлических нитридообразующих компонентов и азота, увеличения насыщения лигатуры азотом и упрощения технологии ее выплавки, проплавЛение ннтрндообразующих металлов :осуществляют под высокоосновным шлаком, затем вводят дополнительные. оксинитриды и карбиды металлов, далее перед.выпуском присаживают по всей поверхности расплава ферросилиций и выдерживают в течение 3-5 мин.2. Способ по п 1, о т л и ч а ю-щ и й с я тем, что в качестве оксинитридов в шихте применяют продукты плазменной обработки металлов.С:Изобретение относится к металлургии, в частности к производствулигатурИзвестен способ выплавки сплавапутем его насыщения азотом в процессе охлаждения под слоем шлака 13.К недостаткам указанного способаследует отнести низкую степень насыщения сплава азотом.Наиболее близким я изобретениюпо технической сущности и достнгаемому результату является способ,заключающийся в пропланлении металлических и шлаковых компонентов снитридами металлов в электропечи 12;).Недостатками известного способаявляются значительные потери нитри"дообраэующих металлических компонентов и низкая степень усноения азотаи процессе выплавки лигатуры.Целью изобретения является. сокращение потерь металлических компонен 2тов и азота, увеличение насыщениялигатуры азотом, упрощение техноло,гии ее выплавки.Цель достигается тем, что согласно способу выплавки лигатуры на основе нитридообразующих металлов,ЭкЛючающему проплавление металлическихи шлаковых компонентов с нитридамиметаллов в электродуговой печи ираздельный выпуск шлака и металла,пропланление нитридообразующихметаллов осуществляют под высокоосновным шлаком, затем ннодят дополнительные оксинитриды и карбиды металлов, далее перед выпуском присажинают по нсей поверхности Расплаваферросилиций и выдержинают 3-5 мин,При этом в качестве оксинитридовв шихте применяют продукты плаэмен"ной обработки металлов. 40Способ осуществляют следующиМобразом.В дуговой электропечи вначалепроплавляют нитридообраэующие металлы (например, Ферромарганец, Феррохром) под шлаком производства рафинированного феррохрома, отвечающе"го составу днухкальциевого силика,та, с добавкой извести, взятой в,количестве, обеспечивающем основностьшлака, равной 2,5-3,0.Шлаковый расплав обладает повышенной температурой плавления и обеспе"чивает полное пропланление металлической составляющей.После проплавления металлов в 55расплав последователь но загружаюти проплавляют сначала оксинитриды,а затем карбиды металлов в видекусков размером 100-250 мм. Они, проходя через слой шлака, не реагируют 60с ним, а погружаются в металлическуюванну, в которой прогреваются ирасплавляются,Используемые в качестве оксинитридов продукты плазменной обработки 65 металлов в атмосФере воздуха, имеютследующий состав, вес. %: С 29-31;Иь 32-3 5) Т 1,0-1,51 Мо 2-3;МЬ 1-2) % .4-5; 11 менее 0,5; С менее 0,15; М 4-7;02-37 е остальное.В процессе плазменной обработкиметалла, содержащего и основе нитридообразующие металлы, образуетсяматериал, несыщенный азотом и кислородом в виде кусковых спекон.В жидкой металлической ванне,состоящей из нитридообраэующих металлов (хром, марганец), оксинитридырасплавляются и растворяются в ней.Регулируя количество вводимогона плавку нитридообраэующего метал"ла и количество оксинитРидов металлов получают насыщенную азотомметаллическую нанну.Карбиды металла - углеродистого,Феррохрома, в котором хром и углерод связаны в ниде С 1"СЗ, растворяются в металлической ванне,При этом происходит замещение кислорода оксинитридов углеродом карбидов с образованием прочных карбонитридов.Выделяющийся при этом кислород:связывается с нитридообраэующимиметаллами: марганцем и хромом и переходит .н шлак. Металл жидкой ванныполучается насыщенным одновременноазотом и углеродом с равномерньм ихраспределением в объеме металла. После проплавленйя карбицовпечь отключают и на всю поверхность расплавазадают ферросилиций, содержащий иесвязанный с железом кремний,(ферро"силиций марок ФС 65-ФС 75, с содержанием кремния 63-78, гранулированныйс крупностью гранул до 10 мм).Ферросилиций взаимодействует свысокоиэвестковым шлаковым расплавом с основностью 2,5-3,0 по реакциис образованием силицида кальция4(ЗСаО 61 О)+55 е 51=2 (Са 6)++5(2 СаО Б 02) .Однонременно протекает процессвосстановления кремнием окисловмарганца и хрома с образованием силицидов. Ферросилиций, включающий силнциды железа и образующиеся силициды марганца, хрома и кальция, опускаются в шлаковом расплаве.на поверхность раздела металл - шлак.В печи металлическая ванна получается двухслойной; в нижней части более плотный металл, не содержащий; кремния или содержащий н очень незначительном количестве, н верхней более легкий - кремнистый металл,За счет диффузионных процессов происходит переход силицидов железа и нитрообразующих металлов из верхнего слоя в нижний.Так как силицнды кальция в ниэкокремнистом металле не растворяются,то происходит обогащение ими верхнеГО слояеПри этом наступает равновесиемежду шлаком и кремнистым слоем, 5обогащенньм силицидом кальция, чтообуславливает высокую степень восста- .,новленкя окислов нитридообраэующихметаллов из шлака.. После 3-5 чкн выдержки из печи 10путем наклона ванны сливают шлакдо появления металла,Затем в другую емкость из печксливают лигатуру. При сливе лигатураполностью перемешивается что обеспечинает равномерное распределениекомпонентов в объеме лигатуры. Полученную лигатуру разливают в металлические изложницы и охлаждают. Еслинитридообраэующие металлы и оксинитриды проплавляют под высокоизвестковым шлаком совместно, равно, каки при совместном проплавлении всехкомпонентов шихты, азот полностьюне усваивается и большая часть еговыделяется из металла.Прй совместном проплавлении всехКомпонентов шихты концентрация неносстановленных нитркдообразующих металлов в шлаке значительно выше, так -как шлак приближается к равновесиюЬ лигатурой, в которой концентрациявосстановителя значительно ниже, чемв верхнем слое металла, обогащенномсклицидом кальция, который образуетсяпри выплавке лигатуры по предлагаемой З 5технологии. Нарушение порядка загрузки в печь вводимых на .плавку компонентон приводит к снижению содержанияазота в лигатуре и к увеличенным потерям нитркдообразующих компонентов. 40При проведеник плавки со шлакомс пониженной (менее 2,5) основностьюкремнистый металл содержит свободныйкремний, который разрушает карбонитриды к выводитиз .лигатуры азот. 45 Повышенная (более 3) оснонностьшлака приводит к перегреву металла иснижению растворимости н нем азота,а также к перерасходу электроэнергии.При введении в расплав Ферросилиция, не содержащего свободного крем .ния, не связанного с.железом., теря-,ются нктркдообразующие металлы в виде окислов со шлаком,Если выдержку расплава при отключенной печи делать: менее 3 мкн,то Ферросилиций, прореагировавшкй со:осесть и имеют место излишние потери 60,кремния и восстановленных кз окисловнитридообразующкх элементову более.;5 мин - нецелесообразно, так какприводит к переохлаждению расплава -к излишним потерямлигатуры в печи.65 Использование в качестве оксинитридов металлов отходов плазменйой обработки металлов позволяет полностьюс высокой эффектинностью использовать материалы не находящие в настоящее время пркменения.По предлагаемой технологии полу-.чантлигатуру, содержащую углерод икремний с высокой степенью насыщенияазотом при равномерном распределе.".нии азота н лигатуре и с высокойстепенью извлечения металлов.Технология плавки имеет простоеаппаратурное оформление и может осуществляться в дейстнующих ферроспжвных цехах.П р и м е р. Опытные плавки по)получению лигатуры, используемойдля изготовления напланочной ленты,проводили в дуговой электропечисталеплавильного типа с трансформатором мощностью 1,2 МВ А,Плавки проводили по следующей технологии. В печь загружали материалы:100 кг ферромарганца марки ФМп 78(76,7 Чп), 465 кг шлака производства рафинированного феррохрома(51,8 СаО, 17,76 О, 4,05 110,11,1 . МО, 4,8 СгО, 0,5 РеО),130 кг извести (92,3 СаО) и полностью проплавляли. Основность шлака равна 3, Затем в расплав загружали 400 кг продуктов плазменной обработки металла, содержащих 29,3 С.;32,7 Мз; 1,4 Т; 2,9. Чо, 1,8 МЬ;. 4,3 Ф; 0,20,05 С," 4,3 Й;2,1 Оу железо - остальное, фракций100-200 мм и через 3 мин углеродисый Феррохрсм (65,1 Сг; 8,05 С)количестве 700 кг.После их полного,проплавления(через 5 мин после загрузки углеродистого феррохрома) печь отключилии по всей поверхности расплава в печьзадавали гранулиронанный ферросилициймарки ФС 65 (31,9 Ге), (67,1 % )Фракций менее 10 мм н количестве200 кг.Затем делали выдержку (соответст-венно по вариантам плавки 3, 4 и.,5 мкн),далее печь наклоняли и сливалишлак до появления металла. После слива шлака под выпуск устанавливаликовш и в него выпускали металл.Затемметалл разливали н чугунные иэложниЦЫеПосле полного охлаждения металл дробили к взвешивали. От металла и шлака отбирали цробы на .Яиманалйэ. В пробах металла аналиэировалй содержанке.С, Ми, Тг, ИЪ,Мо, С, 61, , в шлаке содержанке Ст Ози МиО.По содержанию С. и Ми в исходных продуктах и металлах определяли потери Сг и М со шлаком.Количество проведенйых плавок 3(варианты 1-3) .Затем провели плавку по известноиу способу (4 вариант), на которойлечь"задали одновременно все щихтовые компоненты, аналогичные плавками вариантов 1-3 одновременно н проплавили. Ыпак и металл разделили и 3 определили выход и состав металла и содержание С О и Мэ 0 в щлаке. Результатыпроведенных плавок представлены в таблице, из которой видно, что в плавках по предлагаемому сйособу потери хрома в 4-1 раз и марганба в 4,5-6 раэ мейьще, чем по известному. Содержание азота в лигатуре в 4,5 раза вваие, чем в плавке по известному способу.2036761 Составитель Н,КосторнойРедактор Н.Джуган Техред А.Бабинец .Корректор А.Повх Заказ 5943/26 . Тираж.568. ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП .Патент,.г.ужгород, ул,Проектная,4 Зкономия при выплавке. лигатуры достигается за счет использования отходов плазменной обработки металлов и улучшения качества лигатуры за счет повышенного содержания азота Экономический эффект при производстве лигатуры в ферросплавном цехе Челябинского научно-исследователе" кого института металлургии составляет 50 тыс. руб. в год.