NO150889B - Fremgangsmaate til raffinering av ferromangan - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte

til raffinering av ferromangan i flytende tilstand for senkning av dets karboninnhold ved under metallbadets nivå å blåse inn en oksyderende gass, vanndamp og/eller en inert gass via neddykkede dyser som er beskyttet mot tæring ved innføring av et omgivende kjølende fluidum som munner ut i badet som skal raffineres.

Det er vel kjent å raffinere støpejerns- og stålbad i konvertere forsynt med neddykkede blåsedyser som beskyttes av et fluidum ved omkretsen. Slike metallurgiske operasjoner er raske, og de gir dermed en god produksjonstakt og en meget konkurransedyktig produksjonspris.

Hittil har disse kjente metoder til raffinering av støpejerns-og stålbad ved gjennomblåsning via beskyttede, neddykkede dyser aldri vært anvendt til raffinering av ferromangan . Imidlertid byr raffineringen av ferromangan med oksyderende blåsning på to spesielle vanskeligheter: a) Tap av en betydelig andel av mangan i slaggen på grunn av preferert oksydasjon av mangan i forhold til karbon, og b) tap av en betydelig andel av mangan ved fordunsting under blåsningen, idet mangan er et relativt lettflyktig element.

Det viser seg at det for å begunstige avkarboniseringen like overfor oksydasjonen av mangan er nødvendig å varme opp badet mest mulig, mens det for å minske fordunstningen av mangan er nødvendig å varme opp badet minst mulig.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å gi anvisning på en raffinering av ferromangan med oksyderende blåsning på en måte som i tilstrekkelig grad begrenser de to ovennevnte ulemper slik at fremgangsmåten blir meget konkurransedyktig.

Til dette formål går den foreliggende oppfinnelse ut på en fremgangsmåte til raffinering av ferromangan i flytende tilstand for senkning av dets innhold av karbon ved innblåsning under metallbadets overflate av en oksyderende gass, vanndamp og/eller en inert gass ved hjelp av neddykkede dyser som hver er beskyttet mot tæring ved at der ved omkretsen innføres et kjølende fluidum som munner ut i badet som skal raffineres, og nærmere bestemt er denne fremgangsmåte karakterisert ved de følgende suksessive faser:

a) ut fra et opprinnelig karboninnhold C. i ferro-

manganet som skal raffineres, et innhold som kan være av

størrelsesorden 6-7,5 vektprosent, opptil et midlere karboninnhold C_ som kan være av størrelsesorden 2-3,5 vektprosent, blåser man gjennom dysene inn rent oksygen inntil badet som skal raffineres, får en temperatur mellom 1650 og 1750°C, fortrinnsvis mellom 1670 og 1710°C,

b) fra midlere karboninnhold C2 til et innhold C3

minst lik 1,6 vektprosent blåser man gjennom dysene inn separat

eller i blanding på én gang rent oksygen og vanndamp med eller uten inert gass og i volumandeler som følger: for rent oksygen høyst 50%, for vanndamp minst 30% og for inert gass høyst 70% av det samlede gassvolum som til enhver tid blåses inn,

og disse volumforhold reguleres slik at temperaturen av ferromanganbadet til stadighet holdes mellom 1670 og 1710°C.

I de spesielle tilfeller av karboninnhold i badet under 1,2% består en gunstig variant av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i å blåse inn samtidig gjennom dysene enten separat eller i blanding vanndamp og en inert gass med eller uten rent oksygen og i volumandeler på henholdsvis for rent oksygen høyst 25%, for vanndamp mellom 30 og 50% og for inert gass mellom 30 og 70% av den til enhver tid innblåste totale gassmengde, og reguleringen av disse andeler utføres slik at der til stadighet holdes en temperatur av ferromanganbadet mellom 16 70 og 1710°C.

Ifølge et særtrekk ved den foreliggende oppfinnelse kan det ved omkretsen innblåste fluidum som beskytter dysene mot tæring, tilføre eller ikke tilføre badet karbon under de to omtalte faser av a) og b), mens det benyttede beskyttelsesfluidum i den ovennevnte gunstige variant for lave karboninnhold fortrinnsvis bør velges slik at det ikke tilfører metallbadet karbon.

Ifølge et annet særtrekk ved oppfinnelsen kan den oksyderende og avkarboniserende blåsning i visse tilfeller fordelaktig etter-følges av en kort fase til avhydrogenisering av badet ved innblåsning av en inert gass, som argon eller nitrogen.

Ifølge enda et trekk ved oppfinnelsen blir manganoksydene i slaggen under en avsluttende fase etter de oksyderende og avkarboniserende faser som i og for seg kjent redusert ved hjelp av tilsatte reduserende elementer som ferrosilisium eller kiselmangan under innblåsning av en inert gass som argon eller nitrogen, under hvilken reduksjonsfase slaggen blir flytende.

Ifølge en variant til erstatning av det foregående trekk blir slaggen ved slutten av de oksyderende og avkarboniserende faser uten å reduseres gjort flytende som i og for seg kjent ved en avsluttende tilsetning av kiselsyre eller aluminiumoksyd eller kalsiumfluorid, hvoretter den avslagges og resirkuleres i en elektrisk reduksjonsovn for gjenvinning av hovedparten av det inneholdte mangan ved reduksjon av oksydene.

Ifølge enda et trekk ved den foreliggende oppfinnelse

for de spesielle tilfeller hvor man søker å oppnå nitrerte raffinerte ferromanganer, er den inerte gass som benyttes i fase b) såvel som til dehydrogenisering, nitrogen i en mengde som er godt avpasset for å gi det søkte innhold av nitrogen i det produserte ferromangan.

Ifølge enda et trekk ved oppfinnelsen foretar man fra

tid til annen under fase a) som i og for seg kjent regulerte tilsetninger, tilføyd gjennom raffineringskonverterens hals,

av manganmalmer, som pyrolysitt eller også småkuler som er behandlet med støv som er rikt på manganoksyder og oppsamlet ved avstøvning av røkgasser, for å tilføye slaggen mindre generende manganoksyder og besørge partiell reduksjon av disse under den første blåsefase takket være den reduserende evne det karbonrike bad har på dette stadium.

Sluttelig unnlater man ifølge et annet trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen å avslagge den endelige slagg og tilføyer denne ureduserte slagg det flytende ferromangan for neste charge, som besørger reduksjon av den under den første fase a).

Som det vil forstås, består de vesentlige fordeler ved oppfinnelsen i å gjøre det mulig på én gang og i metallurgisk optimale mengdeforhold på ethvert stadium å benytte:

- rent oksygen som oksyderende og oppvarmende gass,

- vanndamp som oksyderende og kjølende gass og dessuten på grunn av hydrogen avgitt ved spaltningen, med en fortynnende virkning på karbonoksydet, så den begunstiger avkarboniseringen av badet

like overfor oksydasjonen av manganet,

- en inert gass som f.eks. nitrogen eller argon til å fortynne karbonoksydet, men uten å avkjøle badet like meget som vanndampen, - et kjølende, periferisk fluidum som beskytter hver av blåse-dysene mot tæring.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir således de følgende forskjellige virkninger godt adskilt: oksydasjon - oppvarmning - kjøling - oppspedning av karbonoksydet - beskyttelse av dysene. Det blir mulig å innvirke på en av dem uten å for-styrre de øvrige resultater. F.eks. gjør en øket bruk av vanndamp ovenfor en badtemperatur av 1700°C det mulig å sinke eller for-hindre en eventuell temperaturhøyning og effektivt å avbremse fordunstningen av mangan. Vanndampen spiller dermed i fase b) en avgjørende rolle som temperaturregulator og virker til å mildne fordunstningen av mangan.

På den annen side kan man, hvis badtemperaturen er for lav under fase b) og man derfor blir nødt til å minske tilførselen av vanndamp, allikevel beholde den tilstrebede virkning å fortynne karbonoksydet på dette stadium for å unngå en for sterk forslag-ging av manganet ved å øke tilførselen av inert gass avhengig av minskningen av vanndamptilførselen.

For å gjøre det mulig å forstå oppfinnelsen bedre vil der i det følgende som ikke-begrensende eksempel bli beskrevet en ut-førelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I dette eksempel blir fremgangsmåten utført i en konverter som har en kapasitet av 6 tonn og i bunnen er forsynt med to vertikale dyser, hver bestående av tre konsentriske rør.

Man beskikker konverteren med 5.340 kg ferromangan inneholdende 78,3% mangan, 6,51% karbon, 0,17% silisium og 14,7% jern, og med 100 kg brent dolomitt.

Temperaturen av den flytende ferromangancharge er 1.305°C.

Første fase a) består i å blåse inn rent oksygen gjennom de to ikke ytterstliggende rør i hver av de to dyser med en volum-hastighet av 20 NmVmin (Nm<3> = normal-kubikkmeter ved 0°C og under 1 bar) for de to dyser opptil en samlet mengde av 281 Nm 3, som betegner slutten av første fase. De to dyser beskyttes mot tæring ved hjelp av brenselolje innført gjennom deres ytre rør.

Ved slutten av første fase har badet følgende analyse:

C = 2,01%, Mn = 81,65%, Si = mindre enn 0,1%, Fe = 14,2%

og en temperatur av 1.700°C.

Analysen av slaggen er som følger:

Si02 = 0,57%, CaO = 8,35%, Al203 = 0,15%, MgO = 5,7%,

jern i alt = 9,35%, Mn i alt = 68,3% (inklusive metallkuler for-delt i slaggen).

Annen fase b) består her i å blåse rent oksygen inn gjennom det mellomliggende rør i hver dyse i en mengde av 6 Mn 3/min for de to dyser, og vanndamp gjennom det sentrale rør i en mengde av 6 kg/min, altså 7,5 Nm<3>/min for de to dyser, inntil der er inn-blåst 35 Mn 3 oksygen i annen fase samt 35 kg vanndamp (altså

43,5 Nm<3>).

Ved slutten av annen fase har badet følgende analyse:

C = 1,37%, Mn = 80,85%, Fe = 16,7%

og en temperatur av 1680°C.

Slaggen har følgende analyse:

Si02 = 1,32%, CaO = 7,6%, A1203 = 0,21%, MgO = 10,5%,

jern i alt = 9,45%, Mn i alt = 64,4% (inklusive metallkuler for-delt i slaggen).

I dette eksempel på utførelsen av oppfinnelsen er det ikke nødvendig å gjøre bruk av en blåsning av inert gass, for badets temperatur holdes mellom 1685 og 1680°C under hele varigheten av annen fase, og dette temperaturnivå er meget tilfredsstillende.

Derimot gjennomførte man en avsluttende reduksjonsfase ved å tilføye 130 kg 75%'s ferrosilisium og 130 kg kalk og blåse inn argon i en mengde av 6 Nm3 pr. minutt opptil en samlet argonmengde på 30 Nm<3>.

Metallets endelige analyse er da:

C = 1,33%, Mn = 81,05%, Si = 0,77%, Fe = 16,6%,

mens analysen av slaggen er blitt:

Si02 = 24,4%, CaO = 29,0%, Al203 = 0,77%, MgO =9,5%

jern i alt = 1,8%, Mn i alt = 29,85%.

Man oppsamlet til slutt 4.770 kg raffinert ferromangan med analyse som nevnt ovenfor, og den metalliske avleiring rundt konverterens hals (også kalt lupe) ble anslått til omtrent 30 kg.

Alt i alt øket metallutbyttet av driften til 88,2% og mangan-

utbyttet til 91,47%.

Det sier seg selv at disse utbytter blir enda litt bedre om

man bruker konvertere med større kapasitet.

Forbruket av beskyttende brenselolje for de to dyser øket til

29 liter, svarende til 6,1 liter pr. tonn raffinert ferromangan.

Her gjelder igjen at dette forbruk av brenselolje pr. produsert

tonn avtar påtagelig ved større konvertere.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til raffinering av ferromangan i flytende tilstand for senkning av dets karboninnhold ved under metallbadets nivå å blåse inn en oksyderende gass, vanndamp og/eller en inert gass via neddykkede dyser som er beskyttet mot tæring ved innføring av et omgivende kjølende fluidum som munner ut i badet som skal raffineres, karakterisert ved de følgende suksessive faser:

a) ut fra et opprinnelig karboninnhold C. i ferro- manganet som skal raffineres, et innhold som kan være av størrelsesorden 6-7,5 vektprosent, opptil et midlere karbon innhold C2 som kan være av størrelsesorden 2-3,5 vektprosent, blåser man gjennom dysene inn rent oksygen inntil badet som skal raffineres, får en temperatur mellom 1650 og 1750°C, fortrinnsvis mellom 1670 og 1710°C, b) fra midlere karboninnhold C2 til et innhold C, minst lik 1,6 vektprosent blåser man gjennom dysene inn separat eller i blanding på én gang rent oksygen og vanndamp med eller uten inert gass og i volumandeler som følger: for rent oksygen høyst 50%, for vanndamp minst 30% og for inert gass høyst 70% av det samlede gassvolum som til enhver tid blåses inn, og disse volumforhold reguleres slik at temperaturen av ferromanganbadet til stadighet holdes mellom 1670 og 1710°C.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at man i tilfelle av karboninnhold i badet under 1,2 vektprosent blåser inn gjennom dysene enten separat eller i blanding på én gang vanndamp og en inert gass med eller uten rent oksygen og i volumforhold som følger: for rent oksygen høyst 25%, for vanndamp mellom 30% og 50% og for inert gass mellom 30% og 70% av det samlede gassvolum som til enhver tid blåses inn, og disse andeler reguleres slik at der til stadighet holdes en temperatur av ferromanganbadet mellom 1670 og 1710°C.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det periferiske fluidum til beskyttelse av dysene mot tæring velges slik at det ikke tilfører metallbadet karbon.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den angitte oksyderende og avkarboniserende blåsning etterfølges av en kort fase til avhydrogenisering av badet ved innblåsning av en inert gass, f.eks. argon eller nitrogen.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at manganoksydene i slaggen under en avsluttende fase etter de oksyderende og avkarboniserende faser som i og for seg kjent blir redusert ved hjelp av tilsatte reduserende elementer som ferrosilisium eller kiselmangan under innblåsning av en inert gass som argon eller nitrogen, under hvilken reduksjonsfase slaggen blir flytende.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at slaggen ved slutten av de oksyderende og avkarboniserende faser uten å reduseres gjøres flytende som i og for seg kjent ved en avsluttende tilsetning av kiselsyre eller aluminiumoksyd eller kalsiumfluorid, hvoretter den avslagges og resirkuleres i en elektrisk reduksjonsovn for gjenvinning av hovedparten av det inneholdte mangan ved reduksjon av oksydene.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at man unnlater å avslagge den endelige slagg og tilfører denne ureduserte slagg flytende karbonholdig ferromangan for neste charge, som sørger for reduksjon av den under første fase a).

8. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-7, karakterisert ved at den inerte gass som benyttes i fase b) som nevnt i krav 1, såvel som ved avhydro-geniseringen som angitt i krav 4, dersom man søker å oppnå nitrerte, raffinerte ferromanganer, er nitrogen i godt innstilt mengde for oppnåelse av det søkte nitrogeninnhold i ferro-manganproduktet.

9. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at man fra tid til annen under fase a) som i og for seg kjent foretar regulerte tilsetninger, tilført gjennom raffineringskonverterens hals, av manganmalmer eller av kuler inneholdende manganoksyder.