FI66909B - Foerfarande foer kontinuerlig smaeltning av ferrokrom - Google Patents

Description

I- M KUULUTUSJULKAISU , ,ΛΛΛ jjStg W ^ UTLAGGNINGSSKMFT 6 6909 ^ (SI) K».lt/tot.cl·3 c 22 B 4/06, C 22 C 35/00 SUOMI—FINLAND <*> 773689 (22) H«l«iw»|<lvl— AinBIwImrfit . 07.12.77 ' (23) Aika*·!*—GIWglMttdag 07.12.77 (41) TuNuc HklMksJ _ UMt offandlg 1 6.06.78 PMantti· j» rekisterihelllbi· /44* j· fcmdJuhnbuw pvm.—

Petut- och register»tyreleen ' ' Awttanuti^dod>utUknftnpvMtevmd 31.08.84 (329(33)(31) tuoMwe» priorit* 15.12.76

Saksan Li ittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2656725.9-24 (71) DEMAG Aktiengesel1schaft, Wolfgang-Reuter-Platz, D-4100 Duisburg,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Gero Rath, MHlheim, Saksan Liittotasava1ta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (74) Oy Koister Ab (54) Menetelmä ferrokromin jatkuvaksi sulattamiseksi - Förfarande för kontinuerlig smältning av ferrokrom

Keksinnön kohteena on menetelmä ferrokromin jatkuvaksi sulatta-miseksi.

Uusilla menetelmillä terästeollisuudessa, erityisesti sulatettaessa ruostumatonta terästä, on huomattava vaikutus ferrokromin vaadittuun kemialliseen koostumukseen ja siten sen sulatusteknolo-giaa. Teräksen sulatusta varten tavoitellaan pienintä hiilipitoisuutta, mahdollisesti alle 0,03 paino-%, koska lopullisella hiilipitoisuudella teräksessä on huomattava vaikutus ruostumattoman teräksen ominaisuuksiin käytössä, kuten koersiivivoimaan, syöpymiskestävyy-teen ja hitsattavuuteen.

Niin kauan kuin ruostumattoman teräksen sulattaminen vielä suoritettiin yksinomaan valokaariuunissa ja induktiouunissa, pienen hiilipitoisuuden omaavaa ferrokromia (puhdistettua tai ylipuhdistet-tua) lisättiin miltei yksinomaan lejeeraavana aineena ferrokromi. Mitta tämä hyvin vähähiilinen ferrokromi on hyvin kallista tuotan- 2 66909 nossaan ja täytyy sulattaa monivaiheisessa prosessissa.

Hapen pintapuhalluskonvertterien ja pohjapuhalluskonvertterien käyttö ruostumattoman teräksen tuotantoon on tuonut tullessaan merkittävän muutoksen seostusmetallurgiaan, koska suhteellisen runsaasti hiiltä sisältävää ferrokromia voidaan nyt käyttää jopa hyvin vähähiilisiä teräksiä varten. "Suhteellisen runsaasti hiiltä sisältävällä" ferrokromilla tarkoitetaan ferrokromia, jonka hiilipitoisuus on 4-6,5 paino-%.

Sulatettaessa ferrokromia sähköpelkistysuunissa saavutetaan riippuen kromisisällön pelkistyvyydestä ja lämpötilan säätelystä, yleisesti hiilipitoisuuksia 6,5:sta 8 paino-%:iin. Tämä perustuu ferrokromin suureen hiililiukoisuuteen sekä myös kromioksidin pel-kistysmekanismiin suuresti vielä jähmeässä faasissa kuormituksen laskiessa uunissa.

Tämä runsashiilinen ferrokromi vaatii jatkokäsittelyssä terästeollisuudessa pidennettyjä puhallusaikoja konvertterissa, minkä vaikutuksesta kokonaisprosessin taloudellisuus ja erityisesti hii-limuurausten kestoikä vakavasti huonontuvat. Sentähden on edullista sulattaa sähköpelkistysuunissa ferrokromia, jonka hiilipitoisuus on 4-6,5 %. Tämä asettaa kuitenkin erikoisvaatimuksia käytettäville raaka-aineille ja sulatustekniikalle.

Siten ovat raaka-aineena tarpeen malmit möhkäleinä, edullisesti karkean kiteisinä. On olennaista, että malmit ovat kemiallisesti kestäviä hiilen pelkistykselle niin kauan kuin mahdollista ja reagoivat suuremmin ainoastaan kuumassa malmien ja kuonan seoksen ylimenovyöhykkeessä. Lykkäämällä pelkistyminen tähän kuumaan vyöhykkeeseen pelkistyminen tapahtuu hyvin nopeasti ja runsaasti hiiltä sisältävien kmmikarbidien, muodostuminen, mikä myös on reaktio-ajan funktio, tapahtuu vain osittain. Tällä tavalla suurempi osa malmista menee liuokseen vapaana kromioksidina. Tämä vapaa kromioksidi voi taas osittain hapettaa runsaasti hiiltä sisältävää kromikarbidia, mitä myös hyvin todennäköisesti vielä muodostuu. Kuitenkin tätä varten tarvitaan korkeampia lämpötiloja kuin valmistettaessa runsashiilistä ferrokromia, jossa on 6,5-8 paino-% hiiltä. Näitä korkeita lämpötiloja tarvitaan runsaasti hiiltä sisältävien kromikarbidien pysyvyyden vähentämiseksi ja siten hiilen hapettumisen tekemiseksi mahdolliseksi. Kasvaneet sulatuslämpötilat saavutetaan nostamalla kuonan juoksevuuslämpötilaa. Tämä suoritetaan miltei yksinomaan säätämällä MgO/A^O-j-suhdetta,jolloin MgO-pitoisuu-den lisäys nostaa kuonan sulamispistettä. Tämä Mg0/Al203~suhde, 3 66909 sekä myös kuonan SiC^-pitoisuus, joka on tarpeen kuonan sopivaa viskositeettia varten, voidaan säätää malmien sopivalla sekoittamisella.

Möhkäleisiä ja niin pitkälle kuin mahdollista karkeanrakeisia malmeja esiintyy ainoastaan hyvin rajoitetussa määrässä. Miltei suurin osa malmikerrostumista koostuu hyvin runsaasti hienoista malmeista tai karkeista malmeista, jotka murenevat hyvin helposti.

Nämä hienot malmit ja murenevat karkeat malmit eivät ole sopivia 1ähän asti käytettyihin prosesseihin ferrokromin sulattamisek-si, jonka hiilipitoisuus on 4-6,5 paino-%. Suuresta pirta-alastaan johtuen verrattuna niiden tilavuuteen ja niiden huokoisuuteen, ne ovat suhteellisen helposti pelkistyviä. Pelkistyminen on täydellinen vielä laajalti malmien jähmeän seoksen sisälle. Varsinaisessa sulatuskammiossa on tällöin läsnä pysyviä runsaasti hiiltä sisältäviä karbideja ja myös vapaa kromioksidi puuttuu kuonasta karbidien osoittaisen hapettumisen vuoksi.

Hienojen malmien ollessa kysymyksessä lisääntyvät yleensä olemassa olevat vaikeudet vielä mitä niiden sulattamiseen tulee sähköpelkistysuunissa, koska ne estävät kaasun tyydyttävän virtauksen malmien seoksen läpi ja siten voivat aiheuttaa huomattavia häiriöitä uunin käytössä. Näihin asti niiden käyttö on rajoittunut vain hyvin pieniin uuniyksiköihin, jotka kuitenkin yleensä toimivat epätaloudellisesti. Sitkeitä yrityksiä on sentähden tehty hienon malmin agglomeroimiseksi ja sen sitten sulattamiseksi suurissa taloudellisesti kilpailukykyisissä uuniyksiköissä. Menetelmät, joita nykyään löytyy käytössä raskaassa teollisuudessa hienon kromimalmin agglomeroimiseksi, ovat pelletisointi, briketöinti ja sintraus.

Kaikissa näissä mahdollisuuksissa voidaan yhdistää pelkistävä aine mukaan täysin tai osittain ilman lisäaineita sulavan kokka-reisen täyttöaineen saamiseksi sähköpelkistysuunia varten. Nämä välituotteet voidaan samoin viedä kuumina sähköpelkistysuuniin . Jos välituotetta, pellettiä, puristetta tai sintrattua syöttöä, johon jo on sekoitettu hiiltä, esikuumennetaan tietyllä lämpötila-alueella, alkaa kromimalmin esipelkistyminen tähän yleensä tarkoituksellisesti pyritään.

Näillä kolmella välituotteella, syötettiinpä ne kylminä tai kuumina, on suuri rekatiokyky hiilen kanssa verrattuna kokkareiseen malmiin. Tämä tarkoittaa sulatusprosessille sähköpelkistysuunissa, e-ttä tällä tavalla agglomeroitu hieno malmi alkaa myös jälleen 4 66909 reagoida uunin ylemmissä vyöhykkeissä, niin että, edellä mainituista syistä, FeCr:n, jossa on vain 4-6,5 paino-% hiiltä, sulattaminen ei käytännössä ole mahdollista.

Jos käytetään esipelkistettyä ainetta, suuren hiilipitoisuuden omaavat kromikarbidit (CrFe)7C3 saavuttavat sähköpelkistysuu-nin, mikä edelleen vahvistaa kromikarbidien stabiloimisvaikutusta.

Hienon kromimalmin agglomeroinnin etu perustuu siihen, että hienoa malmia voidaan sulattaa teollisesti. Mutta ei saa olla ottamatta huomioon, että hienon kromimalmin agglomerointi aiheuttaa huomattavia kustannuksia ja sallii ainoastaan ferrokromiseosten sulattamisen, jotka sisältävät 6,5-8 paino-% hiiltä.

Tämän keksinnön mukaisesti tarjotaan menetelmä ferrokromin, jonka hiilipitoisuus on pienempi kuin 6,5 paino-%, jatkuvaksi sulattamiseksi sähköpelkistysuunissa, jossa menetelmässä, erillään malmien normaaliseoksesta, jota jatkuvasti syötetään sulatteeseen ja joka koostuu kokkareisesta malmista tai ägglomeroidusta hienosta malmista, osa malmiseoksesta viedään täysin tai osittainpelkistämät-tömänä runsaasti oksidia sisältävänä kromimalmina suoraan kuona-kylpyyn.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan käytännössä toteuttaa seuraavasti.

Uuni täytetään malmiseoksella, joka käytetyn kromimalmin helpon pelkistyvyyden takia normaalisti sallisi ainoastaan runsashii-lisen ferrokromin (6,5-8 % C) sulattamisen. Mutta samanaikaisesti osa malmien seoksesta, pääasiallisesti hienoa tai lajiteltua kokkareista kromimalmia syötetään suoraan kuonakylpyyn. Tällä tavalla happipotentiaali kuonakylvyssä nousee vapaan kromioksidin vaikutuksesta. Hienon ja/tai lajitellun kokkareisen kromimalmin mu-kaantuominen tapahtuu edullisesti onttojen elektrodien läpi. Tällä tavalla syöttö tulee nopeasti kuumiin lämpötilavyöhykkeisiin ja saatetaan suoraan reaktiolämpötilaan. Reaktiolämpötilassa oleva kromioksidi kulkeutuu myös nopeasti vastaavien myötäreagoivien aineiden luo voimakkaan lämpövirtauksen vaikutuksesta elektrodin alapuolella. Näitä myötäreagoivia aineita ovat runsaasti hiiltä sisältävät kromikarbidit, jotka ovat muodostuneet "normaalissa kuormituksessa", ts. kuormituksessa, joka toimitettiin alueelle, joka ympäröi elektrodeja, kuonan peittävän sulatekylvyn pinnalle, vajoamisen aikana.

Seoksen, joka syötettiin onttojen elektrodien läpi suoraan kuonakylpyyn säätelyä ohjataan "normaalissa kuormituksessa" muo 66909 dostuneiden runsaasti hiiltä sisältävien kromioksidien hiilipitoisuudella sekä myös haluttua lopullista hiilipitoisuutta ferrokromissa. Kun vastaava ylimäärä kromioksideja on snoraan kylpyyn syötetyssä kuormassa, on vielä mahdollista metallisulatteessa, joka keräytyy kuonakerroksen alle, suorittaa hiilen osittainen hapettaminen. Tämä voi olla tarpeen tapauksessa, jossa ilmaantuu jo hyvin pysyviä kromikarbideja, jollaisia on läsnä esimerkiksi tapauksessa, jolloin sähköpelkistysuunia syötetään esipelkistetyllä aineella, mutta myös muuten, jos "normaali kuormitus" on erityisen hyvin pelkistyvä.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräs huomattava etu perustuu siihen, ettähienoa malmia voidaan käyttää suoraan uunissa. Jos metallurgia sallii, voidaan käyttää kromimalmin luonnollisesti esiintyvää hienoa osaa. Kuitenkin voi usein olla tarpeen vielä myös agglomeroida hieno malmi, mutta tällöin tulevat kysymykseen aikaisempaa pienemmät määrät. Vaikkakaan ei osittaista hiilenpoistoa ferrokromista haluta, voidaan pienet aineosat syöttää onton elektrodin läpi. Silloin valitaan seos, jolla ei ole suoraan hiiltä poistavaa vaikutusta. Tähän tarkoitukseen ovat sopivia hienot aineosat, joita syntyy briketoitaessa (10-30 paino-%) tai jotka seulotaan pyörivästä sylinterimäisestä uunista tai kuilu-uunissa, joita voidaan käyttää esikuumennus- tai esipelkistyslaitteena, mikä taas aikaansaa parannuksen uunin toiminnassa ja siten spesifissä kulutusarvoissa.

Claims (4)

6 66909

1. Menetelmä ferrokromin, jonka hiilipitoisuus on pienempi kuin 6,5 paino-%, jatkuvaksi sulattamiseksi sähköpelkistysuunissa, t u n n e t tu siitä, että erillään malmien normaalista seoksesta, jota jatkuvasti syötetään sulatteeseen ja joka koostuu kokkareises-ta malmista tai agglomeroidusta hienosta malmista, osa malmien seoksesta johdetaan täysin tai osittain pelkistämättömänä runsaasti oksidia sisältävänä kromimalmina suoraan kuonakylpyyn.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t tu siitä, että oksidirikas kromimalmi syötetään erillään malmien normaaliseoksesta onton elektrodin läpi kuonakylpyyn.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, t u n n e t tu siitä, että hienoa runsaasti oksidia sisältävää krornimalmia syötetään onton elektrodin läpi.

4. Jonkun patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, t u n-n e t tu siitä, että sulatteen lämpötila säädetään sen varmistamiseksi, että runsaasti oksidia sisältävä kromimalmi lämmön vaikutuksesta kulkeutuu myötäreagoivien aineiden luo samassa tai edullisesti suuremmassa määrässä kuin mitä tapahtuu, kun sulatetaan ferrokromia, jonka hiilipitoisuus on 6,5-8 paino-%.