Способ производства безуглеродистойхромомарганцевой лигатуры

Способ производства безуглеродистойхромомарганцевой лигатуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)823435

/ т. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20,07.79 (2l ) 2808782/22-02 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет—

{53)M. Кл, С 21 С 5/52

С 21 С 7/00

Госудерстеенный комитет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23 04 81 Бюллетень J% 15 (53) УДК 669. 168.. 3(088.8) Дата опубликования описания 28.04.81

О. С. Бобкова, С. П. Топильский, А. И. Козин, A. А. Королев, А. Я. Бродский, В. Д. Нарыжный, B. И. Кулинич, Ю. П. Сердитов, Л. Г. Меренков и Г. Ф. Бу г"4" " ;:,, UBHTpBBbHbIA ордене Трудового Красного Зн мени -";,;,, у научно-исследовательский институт черной,t ;.; " Г,:;--,, т! у металлургии им. И. П. Бардина /:. ;;-..:,, у: (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель,1 М,. „- !

° . . / (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕ ЗУГЛЕРОДИСТОЙ

ХРОМОМАРГАНБЕВОЙ ЛИГАТУРЫ

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к,производству ферросплавов.

Известен способ получения хромомарганцевых лигатур, включающий рафинирование силикомарганца окислами металлов, обладающими меньшей термодинамической прочностью 11 f.

Однако способ характеризуется высокой себестоимостью сплава, значительным

1а окислением марганца и потерями его со шлаком. !

Известен также способ получения хро момарганцевой лигатуры, включаюший цовосстановление жидких oTBBJIbHbIK шла15 ков металлического марганца, имеюших основность 1,55 1,65 и содержащих около 20% М110 жидким кремнистым ферро хромом.

Способ позволяет получить цешевую лигатуру высокого качества f2 ).

Недостаток способа заключается в том, что îí t одится лишь дпя довосстановления богатых шлаков с содержануем

МттО 19-22%, что обусловлено их низкой основностью. В конечных шлаках после довосстановления содержится значительное количество марганца (10-12%). Дальнейшее восстановление марганца шлаков известным способом невозможно из-еа недостатка СаО.

Известен способ получения комплексных сплавов и лигатур, включающий восстановление окисного расплава жидким кремнистым восстановителем в ковше. В электропечи из хромовой руды, передельного марганцевого шлака и извести выплавляют расплав, содержаший 5-20%

О2О и 15»30% М11О, и восстанавливают его в ковше жидким силикохромом.

Для максимального извлечения марганца из расплава и рафинировки металла от кремния производят несколько переливов расплава из ковша в ковш, после чего металл разливают, а шлак отправляют в отвал $3).

Однако перемешивание расплавов пере- ливами из ковша в ковш сопровождается

823435 4

10,17-0,27 и получают высокомарганцевую лигатуру и богатый шлак> содержащий 6-14% МИО с основностью 1,7-2,3, который отделяют от лигатуры и довосстанавливают кремйистым восстановителем до получения лигатуры, содержащей

5-25% марганца.

Температура плавления и реакционная способность расплава зависит от его состава. Исследования структуры зака ленных проб расплава показывают, что в зависимости от содержания окислов кальция, марганец в .расплаве может находится в различном валентном состоя15 нии. При низком содержании СаО марганец находится в основном в двухвалентной форме, образуя соединения с окислами кремния и алюминия растворы типа шпинелей. При увеличении содержания окислов кальция -кремнезем и глинозем

20 связываются в прочные соединения (2СаО S10 и 2 CAO.À00, FeO). Окис 5 лы марганца в. этом случае находятся в свободном виде или образуют, соединения

25 с СаО (при ее избытке), причем валентное состояние марганца в этом случае увеличивается (СаО МИ 0; (Са, МИ )

О-Nb 0 ; СаМИО ), что приводит к повышению активности марганца в жидких расплавах. Увеличение валентного состо30 яния марганца приводит также к увеличен нию термичности расплава и снижению его температуры плавления вследствие образования легкоплавких соединений эвтектического состава.

СаО

При сооиношении =1,3—

lych 0+ CI"a OS

1,65 окислы марганца имеют максимальную активность, а расплав - минимальную температуру плавления. значительными пылегазовыделениями и Ilo терями марганца в улет, что значительно

I ухудшает условия труда в цехе и в то же время не приводит к достаточно полному извлечению марганца.

При производстве хромомарганцевых лигатур с высоким содержанием марганца (марок ФХМ-30,40,50) пылегаэовыделения особенно значительны. Для получения таких сплавов необходимо выплавлять расплавы с высоким содержанием

МИО (16-24%), что обуславливает более низкую термичность процесса восстановления и более медленное протекание окислительно-восстановительных реакций по сравнению с йолучением низкомарганцевых лигатур. Вследствие этого, заливку с силикохрома осуществляют в течение

20 40 мин с небольшой скоростью и после ее окончания производят несколько дополнительных переливов цля окончатель ной рафинировки металла от кремния.

Во время заливки силикохрома выделя ется до 20 кг, а во время переливов— до 5 кг пыли на 1 т расплава.

Медленная заливка восстановителя и дополнительные переливы сопровождаются значительными тепловыми потерями, что в сочетании с низкой термичностью процесса ухудшает тепловой баланс, приводит к зарастанию ковшей, потерям металла в виде настылей и корольков. Значительное количество марганца теряется со шлаком. Извлечение марганца не превышает 35-45%.

При выплавке бедных лигатур {содержащих менее 25% Mh) улет марганца и потери его со шлаком незначительны, однако извлечение марганца остается примерно на roM же уровне, так как в исходном расплаве содержание МцО также неве-40 лико (менее 1 0%) .

При увеличении СаО в расплаве выше указанного предела активность марганца снова уменьшается вследствие эффекта

Цель изобретения - снижение потерь марганца со шлаком и в улет, улучшение условий труда при производстве хромомар

45 ганцевой лигатуры методом смещения рас- . плавов и снижение ее себестоимости.

Поставленная цель достигается выплавтсой расплава с минимальной температурой плавления и высокой активностью окислов марганца при соотношении компонентов

Ga&

М@0 О5 ленйе хрома и марганца из расплава производят с получением двух видов сплавов с содержанием марганца, соответственно, 25«50% и 5-25%, причем расплав сначала смешивают с кремнистым восстановителем при соотношении кремния к сумме окислов марганца и хрома расплава разбавления, а температура плавления расплава увеличивается в результате выпадания тугоплавкой СаО в самостоятельную фазу. При снижении соотношения ниже 1,3 уменьшается окиспенность расплава, его термичность и реакционная способность.

При восстановлении расплава указанного оптимального состава улучшается тепловой баланс процесса, увеличивается усвоение кремния, что повышает извлечение марганца в металл и создает условия для сокращения времени заливки восстановителя и исключения (или сокращения количества) дополнительных переливов, снижения пorерь марганца в улет и улучшения условий труда. В результа49

Получение шлаков с высокой основностью 1,7-2,3 способствует увеличению извлечения марганца и усвоение кремния при получении богатых лигатур, а также создает возможность для дальнейшего те этого извлечение марганца из расплава возможно увеличить до 55%. дальнейшее извлечение марганца из расплава нецелесообразно, так как связано с увеличением количества дополнитель- ных переливов и как следствие, с ухуцшением условий труда, дополнительными потерями марганца и улет в вице кольков.

Более целесообразно закончить процесс без переливов, горячо отделить высокомарганцевый сплав, и затем довосстановить марганец из жидкого шлака с получением бедной лигатуры, содержащей

5-25% Ми. В сплавах, содержащих менее

25% Ми, его активность незначительна, в шлаках содержание МиО также невелико, что обуславливает низкие потери марганца в улет при переливак. Поэтому при довосстановлении шлаков с получением бедной лигатуры достигают высокого извлечения марганца за счет xopoa;его пере мешивания расплавов при многократнык переливах из ковша в ковш.

На первой стадии оптимальный расход восстановителя цостигается при соотноше- нии кремния к сумме окислов хрома и марганца расплава 0,17-0,27.

Такой расход восстановителя позволяет осуществлять процесс горячо, достигать высокого увеличения марганца и выхода высокомарганцевой лигатуры на первой стадии, а также получать достаточно разогретый шлак необходимого состава для его использования на второй стадии.

Снижение расхода восстановителя ниже

35 указанного .предала не позволяет получить высокомарганцевый сплав, так как восстановление металлов из окислов происходит неодновременно. Хром восстанавливается гораздо быстрее и полнее чем марганец.

Увеличение расхода восстановителя выше верхнего предела приводит к необходимости осуществления дополнительных переливов для рафинировки лигатуры, получаемой на первой стадии or кремния, 5

4 5

Эг о приводит к тейп овым поте рям и зна- чительным улетам. марганца. Кроме того, У меньшается количество тепла экзотермических реакций на второй стадии, pro ухудшает условия довосстановления шла- 50 ков и увеличивает потери металла в виде корольков с отвальным шлаком.

435 6 извлечения марганца- при довосстановлении шлака. 1

При низкой основности шлаков марганец ведет себя как основной окисел, образуя с кремнеземом прочные соединения

:Мй %04, поэтому извлечение марганца ,из шлака е низкой основностью затрудне1 но.

При основности более 1,7 практически весь кремнем связывается с СаО в прочный двукальцневый силикат, в результате чего активность окислов марганца в шлаке увеличивается, и возможно их даль, нейшее восстановление. Увеличение основности выше 2,3 практически не влияет на увеличение извлечения марганца из шлаков, в тоже время цля ее получения необходимо увеличивать количество СаО в исходном расплаве выше оптимального, что увеличивает температуру плавления расплава и расход электроэнергии дпя его получения.

При довосстановлении дополнительно извлекается более 50% Мп, содержащегося в шлаке, и сквозное извлечение марганца составляет 70-80%.

В связи с тем, что на каждой стадии получается конечный металл, технология не вызывает трудностей и не требует особой синхронности в работе печей.

Поскольку продолжительность процессов смещения на первой стадии сокраща» ется, общая продолжительность операций с учетом довосстановления не возрастает.

При этом производительность увеличивается, а себестоимость снижается примерно на 25%. .Довосстановление шлаков наиболее благоприятно осуществляется при использовании в качестве восстановителя жидкого кремнистого феррохрома. Это обеспечивает получение лигатуры с низким содержанием марганца и обеспечнвает его высокое восстановление из шлака.

Пример 1. В электропечи выплавляют расплав, содержащий,%: СаО 48;

МПО 15,2 и С дО 13,9.

При 1750 С его выпускают в футеро0 ванный ковш и смешнвают с жидким силикохромом. Раскод силикокрома (50% кремния) составляет 155 кг/т расплава.

По окончании заливки,силикокрома и

1 выдержки в течение.:15 мин получают лигатуру, содержащую,%: МИ 30, Сч 48 и Я 1,5 которую разливают на поддоны„и шлак с основностью 2,3, содержащий 8% М йО.

Жидкий шлак сливают в отдельный ковш и довосстанавпивают кремнистым-.

7 82 ,,феррохромом, в результате чего получают, лигатуру, содержащую 7% М „и шлак с с содержанием марганца менее 3%. Сквозное извлечение марганца составляет 70%.

Пример 2. Расплав, содержащий,%: СаО 42, МпО 26 и Cp О. 6, смешивают в ковше с силикохромом при расходе восстановителя 110 кг (50% кремния) на 1 т расплава.

После окончания реакции получают металл с содержанием марганца 50% и кремния 2,3% (т. е. на 0,3% выше максимального значения по ТУ). Производят один дополнительный перелив расплава ; из ковша в ковш, после чего содержание кремния снижается до 1,8%.

Металл разливают, а шлак с основкостью 1,7, содержащий 12% МИО, довосстановливают силикохромом.

Получают лигатуру с содержанием

15% МЬ и отвальный шлак, содержащий менее 5,0% МйО. Сквозное извлечение марганца составляет 75%.

Пример 3. Выплавляют расплав при соотношении компонентов

СаО

= 1,4, смешивают его с кремйистым восстановителем с получением богатой лигатуры и шлака, содержащего 10% Мл. с основностью 2,0, После довосстановления получают лигатуру, содержащую

10% Мп, и шлак, содержащий менее 5%

МрО.

Формула изобретения

l. Способ производства безуглеродис— той хромомарганцевой лигатуры, включаю34ЗБ 8 щий выплавку расплава, содержащего окислы марганца и хрома, в печи и последующее восстановление его в ковше кремнистым восстановителем, о т п и— ч а ю шийся тем, что,. с целью снижения себестоимости продукции, потерь марганца со шлаком и улучшения условий труда, выплавляют расплав с соотношением компонентов а затем смешивают его с восстановителем при соотношении кремния восстановителя к сумме окислов хрома и марганца расплава 0,17-0,27 до получения

1s л и г а т у р ы, содержащей 25-50% марганца и шлака с основчостью 1,7-2,3, который отделяют от лигатуры и довосстанавливают кремнистым восстановителем до получения лигатуры, содержащей 5-25% марро ганца.

2. Способ по и. 1., о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве восстановителя при довосстановления шлака ис25 пользуют кремнистый феррохром.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 383739, кл. С 21 С 5/52, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 24247 7 8, кл. С 21 С 5/22, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 230846, кл. С 21 С 7/00, 1966.

Составитель И; Чепикова

Редактор Г. Кацалап Техред A.Áàáèíåè Корректор М, Шароши

Заказ 2006/33 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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