Способ производства безуглеродистого феррохрома

Иллюстрации

Способ производства безуглеродистого феррохрома (патент 901293)
Способ производства безуглеродистого феррохрома (патент 901293)
Способ производства безуглеродистого феррохрома (патент 901293)
Способ производства безуглеродистого феррохрома (патент 901293)
Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик 1и901293 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 29. 01. 79 (2! ) 27! 8995/22-02 (51)М. Кл.

С 21 С 7/00 с присоединением заявки №

1дсударствкниый комитет (23) Приоритет по делам изооретеннй н открытий

Опубликовано 30.01.82 ° Бюллетень № 4.

Дата опубликования описания 30.01.82. (53) УДК669.168 (088.8) А.И.Козин, С.П.Топильский, А.С.Мусатов

О.С.Бобкова, С.Е.Пигасов, В.А.Тамбовце и В.Г.Иетреба (72) авторы изобретения

Центральный ордена Трудового Красного исследовательский институт черной мет им. И.П.Бардина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕЗУГЛЕРОДИСТОГО

ФЕРРОХРОМА

Изобретение относится к черной ме таллургии, в частности к производству ферросплавов.

Известен способ производства безуглеродистого феррохрома методом смешения расплавов в одну стадию.

Этот способ включает следующие операции. В электропечи мощностью

5,5 MBA выплавляют рудно-известковый сплав, содержащий,%: С r 0 28-30;

Са0 42-44; FeO 7-10, А1 0з 4-6, Ng0 10-15; SION 4-5. При 1900 С выпускают расплав в ковш емкостью

5 м, футерованный магнезитом, и устанавливают ковш на весы. Затем заливают в ковш с расплавом силикохром (- 50% Si) со скоростью 180200 кг/мин. Количество задаваемого силикохрома расчитывают, исходя из стопроцентного полезного использования кремния, вес залитого силикохрома контролируют по весам. После заливки силикохрома металл и шлак переливают 2-3 раза из одного ковша,в другой, чтобы реакция восстановления прошла как можно полнее, а затем производят разливку металла под шлак в массивные изложницы (1) .

Известным методом получают ме5 талл со следами кремния, содержанием углерода 0,01% и низким содержанием (2-6% Cr 0 ) окислов хрома в шлаке. Метод позволяет в середине то заливки силикохрома присаживать в ковш твердую шихту необходимого состава, что значительно поднимает технико-экономические показатели.

Однако этот способ применяется только на заводах, где нет затруднений в производстве или транспортировке жидкого силикохрома.

Известен также способ производства феррохрома с использованием в качестве восстановителя твердого силикохрома. Процесс применяется в цехах, где нет жидкого счликохрома и включает следующие операции. В .электропечи мощностью 10,5 МВА вы901293 4 плавляют рудно-известковый расплав.

При 1900 C выпускают расплав в ковш, емкостью 20 м3, футерованный магнезитом, и устанавливают ковш на весы.

Затем загружают в ковш с расплавом твердый дробленый силикохром (= 50 Si). Начальная скорость загрузки равна 180-200 кг/мин, а в середине загрузки она может достигать

400 кг/мин. После загрузки силикохрома металл и шлак переливают 3 раза из одного ковша в другой с помощью кантовательного устройства, а затем производят слив шлака в ковш и разливку металла L2) .

Недостатком известного способа является отсутствие тепла жидкого. силикохрома, который составляет в балансе 12,6Х, что ухудшает тепловой баланс внепечной плавки. Кроме того, за время транспортировки ковша на весы и взвешивания его расплав покрывается твердой коркой. которую необходимо пробивать перед загрузкой в расплав восстановителя.

Из рассмотрения хронометража ти1 повой плаВки производства безугле,родистого феррохрома (табл. 3) видно, что интервал времени от выпуска рудно-известкового расплава из печи до начала загрузки силикохрома в ковш достигает 25 мин. За это время среднемассовая температура расо плава в ковше снижается на 100-150 С. что также ухудшает тепловой баланс плавки.

Кроме того, расплав в электропечи выплавляют из предварительно обожженной смеси. Для того, чтобы получать саморассыпающиеся шлаки с основностью приблизительно равной двум, смешивают известняк и хромовую руду, поступающие на обжиг, в отношении

1 55:1,60/1. Кроме того, в настоящее время применяются магнезиальные руды, в которых содержание Сг О опускается до 46 (против 51-53Х в охристых). В результате этого возможно получение расплавов с пониженной активностью С г Оз, что приводит к резкому уменьшению теплосодержания расплава и к уменьшению прихода тепла от экзотермической реакции восстановления ГеСг,01,. C.«1 S. С ° ГС1" + — "Ге)+84.0

Снижение в 30.т расплава содержания Cr 03 íà li ведет к уменьшению теплосодержания, равному 120 тыс.

55 ккал/ Cr О, а приход тепла от экзо2 термических реакций 90 воссчановления хрома 9,4 Fe0 + 0,9 5,ОХ Сt 0 ) снижается на 810 тыс. ккал/ Сг О

Вследствие ухудшения теплового баланса плавок реакции восстановления расплавов (особенно бедных) идут вяло и не доходят до конца, что приводит к браку по кремнию и хрому, а такие к .высокому содержанию смеси хрома в шлаке (табл. 1).

По причине того, что плавки идут холодно, что в шлаках остается высокое содержание окислов хрома, в период простоя ковшей между плавками они быстро зарастают гарниссажем. На расплавление гарниссажа при последующих плавках затрачивается значительная часть тепла, при этом расплавляясь на последних стадиях плавки гарниссаж почти не участвует в восстановительном процессе и, в основном, все содержащиеся в нем окислы хрома теряются с отвальным шлаком.

Важной причиной ухудшения технико-экономических показателей процесса является образование на поверхности расплава твердой корки за время транспортировки ковша с расплавом на весы и взвешивания. Поскольку фракционный состав силикохрома имеет резкие колебания (0,5100 мм) во время загрузки его в ковш с расплавом имеет место следующее.

Загружается в ковш мелкий, как правило, сильно окисленный силикохром, который не пробивает корку расплава и насыпается на ее поверхности конусом. В этих случаях продавливают силикохром под корку расплава стальной бабой и снова загружают силикохром. В результате этой операции, повторяемой несколько раз, в расплав попадает сразу большое количество восстановителя и реакция восстановления, которая вначале не могла начаться, приобретает в локальном объеме бурный характер протекания. В конечном итоге это приводит к выбросам из ковша, опасным для персонала и приводящим к поломке весов. и дополнительным затратам труда на ремонт и уборку.

Загружают в ковш крупный силикохром, который после продавливания бабой под корку расплава сразу оседает на дно. В этом случае бурная ре9012!

15

35 акция на дне ковша приводит как к выбросам, так и к проеданию ковша в нижней части, что также приводит к поломке весов, потере плавки и повышенной опасности в цехе.

При смешении восстановтиеля с расплавом в ковше имеют место неблагоприятные условия для кинетики восстановления. Силикохром попадает в расплав узкой трубкой или, как показано выше, сразу большой порцией оседает на дно. В этих случаях реакция начинает идти в локальном объ еме с избытком восстановителя, обновление реагирующих фаз происходит только за счет конвективного перемешивания и значительная часть силикохрома реагирует уже во время последующих переливов из ковша в ковш.

Немаловажной причиной последнего

20 является невозможность равномерного дозирования силикохрома из-за наличия твердой корки на поверхности расплава перед загрузкой силикохрома.

Таким образом, из анализа приведенных выше недостатков известного способа следует, что имеют место неудовлетворительные условия кинетики восстановительных реакций и

30 очень продолжительное время плавки, что при восстановлении бедных расплавов в условиях напряженных тепловых балансов плавок приводит к низкому извлечению хрома.

Цель изобретения — улучшение теплового баланса процесса и повышение извлечения металла из расплава.

Поставленная цель достигается тем, что восстановитель вводят со ео скоростью 450-650 кг/мин в струю рудно-известкового расплава при переливе его из ковша в ковш со скоростью 2500-4500 кг/мии причем загрузку восстановителя начинают в тот

45 момент, когда расплав заполнит 0,10 5 объема ковша.

По предлагаемому способу плавка начинается переливом расплава из одного ковша в другой, нри этом корка

50 разрушается и падает с первыми порциями расплава во второй ковш, появляется возможность равномерно дозировать силикохром с заданной скоростью. Кроме того, восстановитель загружают на раздробленную струю, т.е. поверхность реагирующих фаз постоянно обновляется. Одновременно поверхность контакта фаз увеличивается, 93 6 как при перемешивании. Это способствует интенсивному и полному протеканию реакции восстановления, что позволяет отказаться минимум от двух переливов, применяемых в известном способе.

Наряду с улучшением условий восстановления способ сокращает продолжительность плавки за счет того, что не нужно пробивать корку расплава в начале плавки и вместо трех переливов достаточно делать один.

Проведение реакции восстановления, по предлагаемому способу на кантователе, а не на весах, исключает их ноломку в случае проедания ковша.

Кроме того, равномерное дозирование силикохрома значительно снижает вероятность выбросов расплава и проедания ковшей.

Опытами установлено, что заливать расплав во второй ковш со скоростью менее 2500 кг/мин не целесообразно, так как это приводит к значительным потерям тепла излучением и снижению температуры расплава на 50100 С. Перелив со скоростью более

4500 кг/мин влечет за собой слишком высокие скорости загрузки восстанови" теля, при которых происходят выбросы из ковша.

При загрузке силикохрома на струю расплава медленнее 450 кг/мин реакция восстановления идет вяло, имеет место слабое перемешивание реагентов. В результате, как правило, получают высокое содержание кремния в металле и высокое содержание окислов хрома в шлаке. При скорости загрузки силикохрома выше 650 кг/мин переливают расплав, в донной части имеется гарниссаж, то для того, чтобы размыть его, необходимо начинать загрузку силикохрома после заполнения расплавом 0,1 части ковша. Если же гарниссаж находится на стенках в верхней части ковша, то для размывания его необходимо чтобы основная часть тепла экзотермических реакций выделилась в этом горизонте. Для этого необходимо начинать загрузку силикохрома на струю расплава после заполнения половины ковша.

Пример 1. В электропечи мощностью 10,5 МВА из смеси извести и бедной магнезиальной руды выплавляют расплав состава, Е: Сг 0

30-26; Са0 42-43, FeO 7,0; HgO 13-14

46,6 24,0 59,49 11,09 0,04 51,5 13,4 21

57179

Таб

С СаО Сг О 510

СаО СгОз Сг Si

42-43 27-30 66-69 с,1,5 <0,06 46-49 3-.6

23-25

7 90

А1 0 4-5.и S10 4-5. При 1900 С выпускают расплав в футерованной магнезитом ковш, емкостью 20 м з установленный (висящий) на кране, и взвешивают его крановыми весами.

После взвешивания устанавливают ковш на каитователь и начинают переливать расплав со скоростью

2500 кг/мин в другой ковш. В момент, когда. расплав заполнит 0,1 часть ковша, начинают со скоростью

450 кг/мин загружать в струю расппава твердый, дробленый силикохром (= 50 Si). Дозирование силикохрома осуществляют ленточным автоматическим дозатором ЛДа-25, интегрирующее устройство которого непрерывно показывает суммарное количество силикохрома, заданного на восстановление. После загрузки силикохрома металл и шлак переливают один раз с помощью кантователя из одного ковша в другой, а затем после слива шлака производят разливку металла на поддоны.

Пример, 2. В электропечи мощностью 10,5 МВА из смеси изве, стиии бедной магнезиальной руды вылавляют расплав состава, %: Сг„0

30-26, СаО 42-43; FeO 7,0; HgO 1314; A lz О 4" 5 и S i 0 4-5. При 1900 С выпускают расплав в футерованный магнезитом ковш, емкостью 20 м, установленный (висящий) на кране, и взвешивают его крановыми весами.

После взвешивания устанавливают ковш на кантователь и, начинают переливать расплав со скоростью 4500 кг/мин в другой ковш. В момент, когда расплав заполнит 0 5 объема ковша, начинают со скоростью 650 кг/мин за1293

8 .гружать в струю расплава твердый, дробленый силикохром (50 5!).

После загрузки силикохрома металл переливают один раз с помощью кантователя из одного ковша в другой, а затем после слива шлака производят разливку металла на поддоны, Пример 3. В электропечи мощностью 10,5 MBA из смеси извести

l0 и бедной магнезиальной руды выплавляют расплав состава, %: Сг 0 26-30;

Са0 42-43., FeO 7,0; NgO 13-14;

А1 0 4-5 и SiO 4-5. При 1900 С выпускают расплав в футерованный маг15 незитом ковш, емкостью 20 м, ус3 тановленный (,висящий) на кране, Й взвешивают его крановыми весами.

После взвешивания устанавливают ковш на кантователь и начинают переливать

20 расплав со скоростью 3500 кг/мин в другой ковш. В момент, когда расплав заполнит 0,3 объема ковша, начинают со скоростью 550 кг/мин загружать в струю расплава твердый, дробленый

25 силикохром (50 Si). После загрузки силикохрома металл переливают один раз с помощью кантователя из одного ковша в другой, а затем после слива шлака производят разливку

30 металла на поддоны.

Составы полученных расплава, металла и шлака приведены в табл. 2.

В табл. 3 представлен хронометраж внепечных плавок безуглеродистого феррохрома

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в условиях напряженноо

ro теплового баланса повысить извлечение хрома и значительно сокра40 тить продолжительность внепечной плавки (табл. 3).

901293

Таблица 1

Выпуск расплава в футерованный магнезитом ковш

20 м, установленный (висящий) на кране (средний вес расплава 30 т) Транс2юртировка ковша на кантователь .:2 .. Перелив расплава Во второй ковш и загрузка силикохрома 15-27

Перелив полученных ме-,, талла и шлака из одного . ковша в другой с помощью кантователя (включая операции перестановки ковшей) 23

12

Слив шлака в ковш

Разливка металла

23

Второй перелив

Третий перелив

Слив шлака в ковш

Разливка металла

ИТОГО: 2 часа Итого

34 мин

1 час-15 мин

1 час 30 мин

Формула изобретения

Способ производства безуглеродистого феррохрома, включающий выплавку рудно-известкового расплава в печи заливку его в ковш, и обработку

Выпуск полученного расплава в футерованный магнезитом ковш 20 м который устанавливается на дне ковшевой ямы

Транспортировка ковша на весы НПВ-50 и взвешивание (средний вес расплава 30 т) Пробивание образовавшейся твердой корки расплава стальной бабой

Дозированная загрузка твердого силикохрома в ковш с расплавом (реакция восстановления металла из расплава) Перелив полученных металла и шлака из одного ковша в другой с помощью кантователя. (включая операции перестановки ковшей) кремнистым восстановителем в ковше, отличающийся тем, что, с целью улучшения теплового баланса процесса и повышения извлечения хрома, заливку расплава в ковш производят со скоростью 2500-4500 кг/мин

2. Бобкова О.С ° и др. — "Сталь", ° l005 1007 °

11 901293 l2 и после заполнения ковша на 0,1-0,5 1. Авторское свидетельство СССР объема в струю расплава вводят восста- Р 239989, кл. С 2) С 7/00, 19о3. новитель со скоростью 450-650 кг/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Составитель И.Чепикова

Редактор С.Крупенина Техред Л. Пекарь Корректор А Ференц

Заказ 12303/24 Тираж 58б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. 11роектная, 4