Способ выплавки кремнистых ферросплавов

Способ выплавки кремнистых ферросплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.09.75(21) 2173631/02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.05.773юллетень № 17 (45) Дата опубликования описания С2.07.77 (ЬЦ И. Кл, С 22 С 35/00

Государстееииый комитет

Совета Мииистров СССР по делам иэаоретений и открытий (53) УДК 669. 168.3 (088.8) А. А. Дерябин, Б. И. Байрамов, "-, Г. Зайко, М. A. Рысс, A. С. Дробышевский, 3. Ф. Серый и В. B. Данилин (72) Авторы изобретения

Уральский научно-исследовательский институт ч ?=.? .:ñò .???çâ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ КРЕМНИСТЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ

Изобретение относится к области черной металлургии. в частности к способам производства ферросплавов.

В настояшее время кремнистые ферросплавы выплавляют в дуговых электропечах путем восстановления окислов углеродистыми или кремнистыми восстановителями.

Известен способ выплавки ферросиликованадия из шихты, содержашей ванадиевый шлак, известь, кокс и плавиковый шпат,путем предварительного проплавления в печи отходов, содержаших ванадий, совместно со смесью извести и ферросилиция, взятых в соотношении 1: (О, 2-1, О) и в количестве

0,5-4,0 от веса отходов, выпуска шлака и последуюшего углевосстановительного процесса плавки шихты и довосстановления шлака кремнистым сплавом (1).

Недостатком такого способа является низкое извлечение восстанавливаемых элементов из-за высокого содержания их в шлаке в виде окислов.

Целью изобретения является снижение потерь восстанавливаемого элемента при выплавке кремнистых ферросплавов, включаюшей восстановление окислов углеродистыми и кремнистыми восстановителями в присутствии флюсов, довосстановление шлака кремнистыми восстановителями, выпуск

5 расплава из печи в ковш, выдержку- в ковше и отделечие металла от шлака, Для этого предлагается способ, по которому поверхность расплава перед довосстановлением покрывают смесью тут оплавко10 го материала и 2-6 Ь восстановителя, например шлаком производства силикокальция, вчзтой в количестве 5-15 кг на 1 м поверхности расплава, и вводят в расплав после довосстановления высшие окислы жег леза и марганца в количестве 2-3, от массы расплава.

В дуговой электропечи пооводят восстановление окислов углеродистыми и кремнистыми восстановителями в присутствии О флюсов. Особенностью выплавки кремнистых ферросплавов на основе М, N t), л ? . Ф является необходимость использования углеродистых восстановителей, благодаря которым в процессе плавки образуются огра25 ниченно растворимые в карбиде железа ту557119

25 зо

35 гоплавкие 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 поверхностноактивных веществ, адсорбирующихся на поверхности раздела шлак - газ, например окислов железа, марганца, образуют слой устойчивой пены. Толщина такого слоя может быть различной и даже превышать толшину слоя расплава в печи. Роль слоя пены двоякая: с одной стороны, она значительно снижает теплопотери и позволяет держать постоянную нагрузку тока в печи, что в свою очередь, позволяет осадить капчи металла в слое шлака, а с другойтормозит 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.

Зля увеличиения степени восстановления окислов поверхность расплава перед довосстановлением покрывают смесью тугоплавкого материала и 2-6 % восстановителя, взятой в количестве 5-15 кг на

1 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, саморассыпающийся шлак производства сг икокальц1ч, прсдставляющий в основном двухкальциевый силикат с . ем4О

60 пературой плавления 2130оК. Шлаковый порошок имеет удельную поверхность г

1400-1300 см /г, что соответствует средней крупности частиц 10-15 микрон и содержит 3 % силикокальция, содержащего 8-10% Са, 55-65% $i .

Пена при контакте с холодным тонкодисперсным материалом в результате резкого охлаждения 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 стабилизирую1цие ее поверхностноактивные 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 Ej 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.

Довос".тановленный шлак содержит менее

2% окислов железа и марганца. Шлак становится более тугоплавким и вязким и, хотя невосстановленных окислов содержит мало, в нем остается значительное количество не успевших осесть за время выдержки металлических капель.

Процесс довосстановления шлака коемнистым восстановителем через 10-15 мин практически заканчивается. При этом используется только часть кремния восстановителя, а основная масса его попадает в металл, тде происходит разрушение карбидов. Выделяющийся при этом углерод взаимодействует (непосредственно либо через карбид кремния) с окислами шлака и образует пузырьки окиси углерода. Наиболее интенсивно процессы разрушения каобидов и перехода углерода в шлак происходят через 10-20 мин после введения кремнистого восстановителя. В этот период в расплав вводят высшие окислы марганца, железа. Появление в шлаке цоверхнос= тноактивных окислов способствует образо557119 ванию пены. Однако в пене теперь содержание восстанавливае::ых окислов мало.

Введение в шлак окислов Fe,Ìï повышает жидкоподвижность шлака, а наличие пены снижает теплопотери в печи. Это

5 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, Mn углы смачивания малы. Поэтому капли металла практически не флотируются и оседают в металлическую ванну

При введении в расплав окислов Ра, Ми, система металл - шлак значительно отклоняется от равновесия. Это обусловливает частичный переход из металла в шлак ЧЯЬ, Хг, которые являются восстановителями по отношению к Fe,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 мзталличе ких капель, и отделяют сплав от шлака.

Полученный отвальный шлак имеет низкое содержание восстанавливаемых элементов как в виде окислов, так и в виде ме- 35 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 восстановителем

2 в количестве, меньшем 5 кг на 1 м поверх-45 ности расплава, шлаковая пена полностью не разрушается, что не позволяет достаточно полно извлечь восстанавливаемый элемент. Количество задаваемой смеси регулируется в зависимости от высоты слоя О 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 разрушается. 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, -.àê как избыток восстановителя сгорает в атмосфере печи.

Введение в расплав окислов Fe,,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 78 и Л п.

Пример . На эл ктродуговой печи мощностью 3,5 Мва провели кампанию по выплвке ферросплава, содержащего Ч, S 1, Те,, примеси 1ч(и. и Ь из нт:жнетагильского ванадийсодержащего конверторного шлака, извести, плавикового шпата, 65%оного ферросилиция и кокса, В печи получили расплав из шихты, состоящей из 2500 кг извести, 2500 кг ванадийсодержащего шлака, 100 кг кокса, 100 кг плавикового шпа-.а и 250 кг

65%-ного ферросилиция. В процессе проплавления на поверхности расплава образовался слой пены. Проплавлэние широты вели до прекращения кипения ванны. При этом слой пены стабилизировался и в дальнейшем не 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 со тавил 8,5 кг.

При этом часть пены разрушилась, слой пены уменьшился и на поверхности расплава образовалась шлаковая корка, Через

2 мин после введения силикока;1ьциевого шлака пена полностью разрушалась, и печь заработала на открытом дуговом режиме.

Затем в расплав ввели 350 кг 65%ного ферросилиция на довосстановление шлака. Через 10 мин после введения ферросилиция началось кипение ванны. Еще через

5 мин ввели 150 кг окиси железа. В печи началось интенсивное пенообразование.

Через 3 мин после введения окиси железа расплав из печи выпустили в ковш. После

20-минутной выдержки шлак слили в шлаковню, а металл разлили в изложницы.

По этой технологии провели 5 плавок .

Содержание пятиокиси ванадия в шлаках этой кампании составило 0,38-0,5%.

На контрольных 10 плавках по обычной технологии: без покрытия шлакового расплава шлаком производства силикокальция до восстановления и введения в расплав окиси железа после повосстановления — содержание пятиокиси ванадия в отвальных шлаках составило 0,86-1,12%.

Количество металлических включений в шлаках, полученных по обычному и предлагаемому способу, находится в пределах

О, 6 5-0, 7 2 %.

Полученный по новой технологии сплав полностью отвечает существующим стандартам на ферросиликованадий марок ЖВдК-1, ЖВдК-2.

Формула изобретения

1. Способ выплавки кремнистых ферросплавов, заключающийся в восстановлении окислов углеродистыми и кремнистыми вос8 становителями в присутствии флюсов, восстановлении шлака кремнистыми восстановителями, выпуске расплава из печи в ковш, выдержке в ковше и отделении металла от шлака, отличающийс ятем,что, с целью снижения потерь восстанавливаемого элемента, поверхность шлакового расплава перед восстановлением покрывают смесью тугоплавкого материала и восстановителя из расчета 5-15 кг на 1 м поверхности, а после восстановления вводят окислы железа и марганца 2-3% от массы расплава.

2. Способ по п. 1, отличающийс я тем, что в качестве смеси тугоплавкого материала и восстановителя на поверхность шлакового расплава вводят шлак производства силикокальция.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР Ь 398671, С 22 С 35/00, 1971 г.

Составитель Г. Саркисов

Редактор Е. Братчикова Техред 3. Фанта Корректор Е, Скучка

Заказ 1008/5 1 Тираж 766 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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