Способ производства безуглеродистого феррохрома

Способ производства безуглеродистого феррохрома

Иллюстрации

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