Способ производства безуглеродистых сплавов

Способ производства безуглеродистых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ Св ИТВЛЬСТВУ

Сеюз Сфаетскик

Социалистических

Республик

oi863661 (61) Дополнитеэьное к авт. сеид-ву (22) ЗаЯвлено 020279 (21) 2720525/22-02 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 150981.Бюллетень ЙВ 34

Дата опубликования описания 150981 (5f)N Клз

С 21 С 7/00

Государственный комнтет

СССР яо делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК бб9.15 2б (088.8) l

В.И.Васильев, Л.A.Äüÿêoíoâà, С.С.Шестаков, О. К.Веретенников, M.A.Ðûññ и В.Ф.Серый

Р2) Авторы изобретения

Челябинский ордена Ленина электрометаллургический комбинат (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕЗУГЛЕРОДИСТЫХ

ФЕРРОСПЛАВОВ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству ферросплавов.

Безуглероднстые ферросплавы с содержанием 0,04-0,06% углерода получают преимущественно в электропечи восстановлением окислов руды кремнием восстановителя в присутствии извести.

Данный способ требует значительных энергозатрат, обусловленных тугоплавкостью окисной части шихты. Кроме то.го, доля углерода, вносимого в сплав электродами, остается высокой. Способ экономически целесообразен в 15 настоящее время для производства малоуглеродистых ферросплавов с содержанием углерода выше 0,1%.

Известен способ получения низкоуглеродистых ферросплавов путем вве- 20 деяия жидкого восстановителя в ковш с рудно-известковым расплавом. При этом получают металл с содержанием углерода порядка 0,03% 11.

Однако осуществление процесса свя-25 зано с необходимостью синхронизации работы двух электропечей, производящих рудноизвестковый расплав и кремнистый восстановитель. Расход электроэнергии на стадии непосредствен- 30 но производства, например, фероохрома достигает 3500-4000 кВт.ч на базовую тонну металла (б0% Сч в металле), поскольку на проплавление и перегрев на 150-200ОC 1 т рудноизвестковой смеси необходимо затратить

1500 кВт ч.

Известен способ, в котором для снижения расхода электроэнергии при получении расплава порошкообраэную смесь руды с известняком нагревают до 1000ОС f2).

Однако нагрев смеси до 1000 С не обеспечивает полной декарбониэации известняка, что вынуждает вести тонкий помол известняка, для осуществления которого необходимо специализированное оборудование.

Известен способ получения феррохрома, включающий предварительный нагрев порошкообразной или окатанной рудноиэвестняковой смеси во вращающейся печи барабанного типа до

1100-1400 С,проплавление ее в электропечи с последующим восстановлением хрома и железа кремнистым восстановителем

Недостатками способа являются: повышенный расход электроэнергии, связанный с проплавлением рудной части

863661 шихты в электропечи при высоких температурах; отсутствие утилизации пыли; организация тонкого помола руды и известняка и наличие настылей в обжиговой печи в результате их использования.

Известен также способ получения 5 низкоуглеродистого феррохрома, который включает совместный обжиг смеси хромовой руды и известняка с размером кусков 5-40 мм в трубчатой печи при 900-1250 С и последующее восстановление обоженной смеси в реакторе жидким силикохромом без дополнительного разогрева или расплавления. Часть рудноизвестковой смеси расплавляют в электропечи, но используют только для обескремнивания полученного металла Г42.

Недостатками способа являются необходимость частичного .расплавления рудноизвестковой смеси, отсутствие gg утилизации пыли и возможность образования настылей при обжиге рудноизвестковой смеси.

Цель изобретения — снижение температуры плавления шихты, уменьшение энергозатрат и утилизации пылевой части смеси, образующейся при обжиге во вращающейся печи барабанного типа.

Цель достигается тем, что согласно сПособу производства безуглеродистых сплавов, преимущественно феррохрома, включающему предварительный обжиг рудноизвестковой смеси в трубчатой печи, проплавление обожженной смеси в реакторе и последующее восстановление кремнистым восстановителем, сначала в трубчатой печи обжигают известняк, а в слой образовавшейся извести вводят хромовую руду,.после чего рудноизвестковую смесь обдувают водовоздушной эмульсией с расходом воды 0,035- ф()

0,045 кг на кг рудноизвестковой смеси, которую перед началом восстановления нагревают в реакторе газовым факелом с одновременным введением в него рудноизвестковой пыли в количестве 0,05-0,2 от веса рудноизвестковой смеси до появления жидкой фазы.

Снижение температуры плавления рудноизвестковой смеси осуществляет- @ ся путем измельчения материалов, обеспечивающего увеличение дефектов кристаллической структуры материалов на поверхности кусков, и, как следствие, снижение энергетических затрат на расплавление, так и повышением актив%ости окислов..Обычно измельчение материалов осуществляют до обжига, используя для этих целей специальное дробильное оборудование. Последующий обжиг во вращающихся печах 46 барабанного типа сопровождается выносом тонкоизмельченных частиц (до

15 — ЗОВ от веса исходных материалов) и образованием настылей в объеме печи, при этом чем тоньше помол 45 материалов, тем больше вероятность образования настылей.

В предлагаемом изобретении за счет рассматриваемых технологических приемов сначала осуществляют обжиг недробленных материалов, а затем их измельчение за счет термического напряжения в кусочках при перепадах температур.

Раздельная загрузка материалов исключает настылеобразование в обжиговой печи. Необходимым фактором для развития настылеобраэования является достаточность времени совместного обжига. При раздельной подаче компонентов смеси время совместного обжига руды и образовавшейся извести во вращающейся печи ограничено, что предотвращает образование в печи настылей.

Наиболее интенсивное измельчение смеси происходит при обдуве водовоздушной эмульсией за счет термического удара. При расходе воды менее 0,035 кг на.кг смеси и размере кусков более

30 мм из-за недостаточного охлаждения степень растрескивания материала незначительна, расход воды более

0,045 кг нецелесообразен иэ-за переохлаждения смеси и ухудшения теплотехнических показателей процесса, а также частичного гашения извести, что приводит к .увеличению расхода газа на нагрев шихты и повышению содержания водорода в получаемом металле.

Чрезвычайно важным фактором, снижающим .температуру плавления смеси при обдуве ее водовоздушной эмульсией, является повышение активности окиси кальция в смеси. Известно, что при обжиге известняка при рассматриваемых температурах нЫ поверхности образующейся извести появляются пленки проплавленных легкоплавких примесей. Они образуются и при взаимодействии СаО с тугоплавкими окислами, например SiO .

При совместном обжиге с рудой ве-роятность образования поверхностных пленок, снижающих активность окиси кальция, резко повышается.

Обдув горячей смеси водовоздушной эмульсией способствует растрескиванию материалов, в первую очередь извести, одновременно приводит к повышению активной поверхности также и за счет удаления поверхностных пленок.

Экспериментально установлено, что при рассматриваемой технологии и параметрах обжига и в результате обработки рудноизвестковой.смеси водовоздушной эмульсией температура ее плавления снижается с 1700-1780 до

1600-1650 С. Далее смесь поступает в реактор при 800-1100 С.

В связи со снижением температуры плавления рудноизвестковой смеси, 863661

Способ

Содержание. в FeCr,3

Расход эл. энергии, кВт.ч на баз.т. сплава

Утилизация

Температура плавления шихты, OC

Крупность матерналов,мм

Температура обжига, С

С й

Предлагаемый

Известный

Формула изобретения

Способ производства безуглеродис65 тых ферросплавов, преимущественно аккумуляцией ее физического тепла при 800-1100 С энергетические затраты на проплавление такой смеси уменьшаются на 20-30В, поэтому отпадает необходимость полного проплавления окисной части шихты до загрузки кремнистого восстановителя, а следовательно, появляется воэможность исключить из технологической цепи сложное электротехническое оборудование, а для частичного проплавления окисной части шихты испольэовать газо- . 10 образное топливо.

Газовый факел позволяет решить также важную техническую задачу— утилизацию рудноизвестковой пыли, вынос которой при обжиге материа, лов фракции 5-30 мм в печи барабанного типа 0,05-0,2 вес.ч. на 1 кг смеси.

Расход пыли по нижнемУ пределу ° Щ определяется ее наличием, по верхнему — целесообразностью из теплового баланса.

Подача пыли в факел при одновременном ее нагреве до 1000-1500 С позволяет стабилизировать тепловыделение в ядре пламени, обеспечивая повышение коэффициента использования тепла.

Обработка поверхностного слоя окисной шихты в реакторе газовым факелом до образования жидкой фазы обеспечивает нагрев подаваемой пыли и уменьшение ее выноса за счет налипания на обраэующемся жидком слое, который также обеспечивает энергичное начало силикотермического процесса, исключая необходимость про.плавления даже части шихты в электропечи. 49

16001100-1300 5-30 1650

1100-1400 15-20 17001780

Как видно из таблицы, по предлагаемому способу снизилась температура плавления шихты на 100-130еС, повысилось качество безуглеродистого феррохрома за счет снижения содержа- 66 ния углерода и азота до 0,03В,. сократились энергозатраты на получение сплава и появилась возможность полностью утилизировать пыль, образующуюся при обжиге.

Отсутствие проплавления рудной смеси в электропечи ведет к снижению расхода электроэнергии на

1000 кВт ч на баз.т.сплава. Предлагаемый способ позволяет также полностью утилизировать пыль, образующуюся при обжиге.

П.,р и м е р. Навеску известняка фракции 5-30 мм в количестве 400 r нагревают в трубчатой печи сопротивления до 1300 С на образующуюся известь подают 300 г хромовой руды, перед загрузкой в тигель (реактор) смесь, нагретую до 1300 С, обдувают водовоздушной эмульсией в количестве 0,035-0,045 кг на кг смеси. Смесь по мере накопления в тигле прогревают газовым факелом до появления жид" кой фазы с одновременной подачей в факел 60 г пыли состава, аналогичного составу пыли, образующейся при обжиге.

При 1600-1650 С появляется жидкая фаза, на которую заливают жидкий силикохром.

В процессе их взаимодействия вся окисная шихта расплавляется. Процесс осуществляют при одновременном встряхивании тигля.

Получен феррохром с содержанием компонентов, вес.Ъ:

Cr 68,7

Si 0,58

С 0,03

М 0,03

Fe Остальное

Для сравнения получают безуглеродистый феррохром по известномч способу.

Технико-экономические показатели получения безуглеродистого феррохрома по предлагаемому .и известному способам приведены в таблице.

Полная 003 003 1400

Отсут- 006 012 . 2400 ствует

Экономический эффект от внедрения способа на ЧЭМК составляет около

75,0 тыс.р. в год..

863661 чалом восстановления нарревают в реакторе газовым факелом с одновременным введением рудноизвестковой пыли в количестве 0,05-0,2 от веса смеси до появления жидкой фазы.

Составитель С.Топильский

Корректор E.Ðoøêo

Редактор М.Петрова Техред Л. Пекарь

Заказ 7705/40 Тираж 621

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 феррохрома, включающий предварительный обжиг рудноизвестковой смеси в трубчатой печи, проплавление обожженной смеси в реакторе и последующее, восстановление кремнистым восстановителем, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры плавления шихты, уменьшения энергозатрат и утилизации пылевой части шихты, выделяющейся при обжиге, сначала в трубчатой печи обжигают известняк, а хромовую руду вводят в слоЯ образовавшейся извести, затем рудноизнестковую смесь обдувают водовоэдушной эмульсией с расходом воды 0,035-0,045 кг/кг рудноизвестковой смеси, которую перед наИсточники информации, принятые,во внимание при экспертизе

1.iron and Coal Trads йеч еч

М 4245, р.261.

2.S.Rynell, Industrial ТесЬп!сЬ

1960, т.88, М 11, р.413,414,419, 420.

3. Авторское свидетельство СССР

9 137126, кл. С 22 В 4/06, 1959.

4. Патент США Р 3834899, 15 кл.75.-130.5, опублик.1974.