RO120004B1 - Procedeu de obţinere a fierului tehnic pur - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a fierului tehnic pur, prin aluminotermie, utilizând un amestec exoterm alcătuit din 75...80% ţunder, 20...25% pulbere de aluminiu şi 2...3% fluorură de calciu cu granulaţie de maximum 1mm, pentru obţinerea unei băi metalice, în care se suflă un amestec oxidant de oxigen şi argon în proporţie de 3:1, cu presiune de 6...8 at, pentru afinare şi argon purcu o presiune de 4...6at, pe o durată de 2...4 min, pentru dezoxidare, amestecul exoterm fiind distribuit pe verticala reactorului de fuziune, cu compoziţie variabilă pe verticală, astfel încât să serealizeze un regim oxidant, minim la partea superioară şi maxim la partea inferioară, a reactorului-corespunzător unui regim oxidant de reducere a conţinutului elementelor însoţitoare ale fierului, realizat cu cca 90% ţunder şi cca 10%Al. ŕ

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a fierului tehnic pur, utilizat ca material magnetic moale, în industria electrotehnică.

Sunt cunoscute procedee pentru obținerea fierului ARMCO, prin elaborarea acestuia în cuptoare electrice cu arc sau în convertizoare LD. Procedeul constă în afinarea unei încărcături metalice lichide, cu conținut scăzut de carbon, fosfor și sulf.

în urma afinării cu oxigen tehnic, cu minereu de fier sau țunder, se obține un metal ce conține în jur de 0,04% C, 0,04...0,08% Mn, 0,01...0,03% Si, maximum 0,015% P, maximum 0,015% S și un conținut de 99,82...99,88% Fe.

Aceste procedee nu pot realiza un conținut de carbon sub 0,04%, în condiții normale de oxidare.

Este cunoscut un procedeu de elaborare a oțelului prin metalotermie, cu un amestec metalotermic compus din 75% țunder și 25% pulbere de Al și Si, prin adăugarea acestuia la un amestec de fontă și fier vechi, baia metalică obținută după amorsarea reacției fiind afinată cu oxigen sau cu un amestec de oxigen-argon în raport de 3/1, (R0117464), precum și un amestec metalotermic compus din oxid de fier în proporție de 75...80% oxid de fier și

20.... 25% pulbere de aluminiu (US 5370726).

Problema care apare la obținerea fierului pur electrotehnic, constă în reducerea conținutului de carbon sub 0,01 %, a conținutului de mangan sub 0,02% și a conținutului de siliciu sub 0,01%.

Problema a fost rezolvată printr-un procedeu de elaborare aluminotermică, folosind un amestec exoterm, format din 75...80% țunder, 20...25% aluminiu și 0...3% fluorură de calciu, amestec care, în urma reacției aluminotermice, formează o baie metalică în care se suflă un amestec oxigen-argon în proporție de 3:1, cu o presiune de 6...8 at, pentru afinare, și doar argon cu o presiune de 4...6 at, pentru dezoxidare, amestecul exoterm fiind distribuit pe verticala reactorului de fuziune cu compoziție variabilă, astfel încât să se realizeze un regim oxidant minim, la partea superioară, și maxim, la partea inferioară a reactorului corespunzător unui regim oxidant de reducere a conținutului elementelor însoțitoare ale fierului realizat cu circa 90% țunder și circa 10% Al.

în urma aplicării invenției, se obțin următoarele avantaje:

- consum redus de energie;

- posibilități nelimitate de aplicare;

- se poate obține orice cantitate dorită de metal.

Invenția este prezentată în continuare, în legătură și cu fig. 1...4, care reprezintă:

- fig.1, microstructura metalului în stare brută, turnată, mărire 300:1;

- fig.2, diagrama de tratament termic;

- fig.3, microstructura metalului după tratamentul termic, mărire 300:1;

- fig .4, schema variației compoziției chimice a amestecului exoterm pe înălțimea reactorului.

Procedeul conform invenției, în prima fază, constă din alcătuirea unui amestec exoterm omogen, format din 75...80% țunder (obținut în urma încălzirii produselor de oțel necalmat sau oțel calmat cu aluminiu, cu conținut de carbon mai mic de 0,010% C) și 25% pulbere de aluminiu, ambele componente cu granulația sub 1 mm.

Pentru fluidificarea zgurii și intensificarea desulfurării, se introduce în amestec 0.. .3% CaF₂ cu granulația sub 1 mm.

Tunderul utilizat trebuie să aibă următoarea compoziție chimică: maximum 0,02% C, maximum 0,08% Mn, maximum 0,06% Si, maximum 0,012% P, maximum 0,01% Cu, maximum 0,01% Ni, maximum 0,01% W, 0,24% CaO, 0,2% Al, maximum 3% FeO, 73, 5% Fe.

RO 120004 Β1

Amestecul respectiv este omogenizat într-un malaxor, după care este calcinat la o 1 temperatură de 250°C și supraîncălzit la o temperatură de maximum 450*C. Acest amestec este introdus într-un reactor căptușit cu beton refractar superaluminos, de tipul BR 94, 3 amestecul exoterm fiind distribuit pe verticala reactorului de fuziune cu compoziție variabilă, astfel încât să se realizeze un regim oxidant minim, la partea superioară, și maxim, la partea 5 inferioară a reactorului - corespunzător unui regim oxidant de reducere a conținutului elementelor însoțitoare ale fierului, prin suflare de argon timp de 2....4 min, cu o presiune de 7

4...6 at, realizat cu circa 90% țunder și circa 10% Al.

Schema distribuției amestecului exoterm pe înălțimea reactorului este prezentată în 9 fig. 4. Din această schemă, se poate observa că, la partea superioară a reactorului, este plasată o compoziție a amestecului exoterm care are un potențial de oxigen mai mic decât 11 potențialul reducător, astfel încât rezultă un metal dezoxidant cu conținuturi mari de siliciu, mangan și aluminiu. La baza reactorului, amestecul exoterm are o compoziție cu 10% Al și 13 90% țunder, astfel încât potențialul de oxigen este mai mare decât potențialul reducător al aluminiului. Ca urmare, are loc o oxidare a metalului obținut în partea superioară a 15 reactorului, scăzându-se conținuturile de carbon, siliciu, mangan, aluminiu, fosfor etc., la valori care să nu mai necesite suflarea în baia metalică a oxigenului, după ce reacția 17 aluminotermică a ajuns în faza finală, după care se suflă argon pe o durată de 2...4 min, pentru a realiza dezoxidarea metalului obținut cu ajutorul carbonului, precum și purificarea 19 metalului lichid de incluziunile nemetalice și gazele dizolvate în baia metalică.

Amorsarea reacției exoterme se face utilizând 5 g amorsă alcătuită din peroxid de 21 bariu și pudră de aluminiu cu granulația sub 0,5 mm. Amplasarea amorsei se realizează la suprafața amestecului din reactor, iar activarea se realizează prin fitil. Durata reacției este 23 de 20...30 s, iar pentru decantare sunt necesare 2...10 min, în funcție de temperatura băii metalice, care se determină din bilanțul termic al reactorului. 25

Pentru obținerea unei purități ridicate a fierului, se face afinarea băii metalice obținută prin aluminotermie, prin suflarea unui amestec de oxigen și argon în proporție de 3:1, din 27 momentul în care se consumă ultimele cantități de amestec exoterm. Suflarea amestecului oxidant se realizează pe o durată de 3...8 min, în funcție de compoziția chimică a țunderului 29 utilizat. Dacă țunderul utilizat are în compoziție mult carbon, oxizi de siliciu și mangan în proporție mare, durata de suflare cu amestecul oxigen-argon poate fi prelungită și peste 8 31 min. Presiunea jetului de oxigen-argon este de 6...8 at, iar duza de suflare are un diametru de 18 mm. La terminarea perioadei de afinare, se oprește suflarea oxigenului, continuându- 33 se suflarea argonului pe o durată de 3...5 min, pentru dezoxidarea și purificarea băii metalice. Prin scăderea presiunii parțiale a CO prin diluție, din atmosfera reactorului, sunt 35 create condițiile amorsării reacției de decarburare, astfel încât se realizează o dezoxidare cu carbon, a băii metalice. 37

Claims (1)

1. Revendicare

   Procedeu de obținere a fierului tehnic pur, prin aluminotermie, utilizând un amestec exoterm alcătuit din 75... 80% țunder, 20...25% pulbere de aluminiu și 0...3% fluorură de 43 calciu cu granulația de maximum 1 mm, pentru obținerea unei băi metalice în care se suflă un amestec oxidant de oxigen și argon în proporție de 3:1, cu presiunea de 6...8 at, pentru 45 afinare, și argon pur cu o presiune de 4...6 at, pe o durată de 2...4 min, pentru dezoxidare, caracterizat prin aceea că amestecul exoterm este distribuit pe verticala reactorului de 47

   RO 120004 Β1

   1 fuziune cu compoziție variabilă, astfel încât să se realizeze un regim oxidant minim, la partea superioară, și maxim, la partea inferioară a reactorului - corespunzător unui regim oxidant 3 de reducere a conținutului elementelor însoțitoare ale fierului, realizat cu circa 90% țunder și circa 10% Al.