RU2003721C1 - Способ выплавки марганецсодержащего ферросплава - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии, конкретно к способам получени  марганецсодер- жащих ферросплавов Сущность изобретени  шихту нагревают до 800 - 1100°С и продувают в течение 5-20 мин с интенсивностью 2,5-4,0нм/т«мин при объемном соотношении кислорода и природного газа (008 - 0.15), а затем продувают с интенсивностью 4,1-5,5 нм /т- мин при объемном соотношении кислорода и природного газа 1 (018 - 025) до полного расплавлени  шихты В качестве мапожелезистого марганецсо- держащего материала используют твердые продукты очистки колошникового газа доменного производства ферромарганца 5 табп

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , конкретнее к способам получени  Ферросплавов, в частности мзрганецсодер- жащих сплавов.

Известен способ выплавки марганецсо- держащей лигатуры в дуговой электропечи, включающий проплавление конвертерного ванадиевого шлама, извести, ферросилици , плавикового шпата и пекового кокса, слив отвального шлака и выпуск лигатуры.

Основные недостатки известного спо- соОа заключаютс  в следующем: содержание марганца в сплаве не превышает 8%; низка  производительность плавильного агрегата; не предусматриваетс  использовани  отходов ферросплавного производства , что ухудшает его экологические услови .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению  вл етс  способ получени  марганецсодержащего феррованади , включающий проплавление в конвертере с кислородно-топливной продувкой маложелезистого ванадиймарганецсодер- жаш,его конвертерного шлака и извести в соотношении 1:(0,75-0,95), последующую обработку шлакоизвестного расплава восстановителем в дуговой электропечи, слив отвального шлака и выпуск сплава.

Основные недостатки этого способа заключаютс  в следующем: содержание марганца в сплаве не превышает 16,2%; не предусматриваетс  использовани  марга- нецсодержащих отходов ферросплавного производства.

Целью изобретени   вл етс  увеличение содержани  марганца в сплаве расширение сырьевой базы ферросплавного производства и улучшение его экологических условий.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что 13 известном способе выплавки марганецсодержащего ферросплава дуплекс-процессом: конвертер - дугова  электропечь, включающем кислородно-топливную продувку а конвертере шихты из маложелезистого марганецсодержащего материала и извести, получение шлакоизвесткового расплава , последующую обработку его восстановителем в дуговой электропечи, слив отвального шлака и выпуск сплава, в качестве мзложелезистого марганецсодержащего материала используют твердые продукты очистки колошникового газа доменного производства ферромарганца, которые подвергают доухстадийному обезуглероживанию , причем шихту сначала нагревают до 800-1100°С и продувают и течение 5-20 мин с интенсивностью 2.5-40 нм /т-мин при объемном соотношении кислорода и природного газа 1:(0.08-0,15), а затем производ т продувку с интенсивностью 4,1-5,5 HMJ/T мин при объемном соотношении кислорода и природного газа 1:(0,18-0,25) до

полного расплавлени  шихты.

По имеющимс  у за вител  сведени м признаков, отличающих предложенное техническое решение от прототипа, в других технических решени х не обнаружено, что

дает основание считать предложенный способ выплавки марганецсодержащего ферросплава соответствующим критерию Существенные отличи .

Использование в качестве маложелези5 стого марганецсодержащего материала твердых продуктов очистки колошникового газа доменного производства ферромарганца обусловлено тем, что они обеспечивают возможность эффективного решени  целого

0 комплекса важных технологических аспектов ферросплавного производства, а именно:

- вл  сь дешевыми малодефицитными отходами ферросплавного производства,

5 пыль и шлам доменного производства ферромарганца содержат повышенное количество марганца и углерода при относительно низком содержании железа:

-высокое отношение марганца к желе- 0 зу в этом материале обеспечивает возможность получени  сплава на основе марганца:

-обезуглероживание твердых продуктов очистки колошникового газа осуществ5 л етс  за счет перевода высших оксидов марганца и железа 8 низшие, а также в результате окислени  углерода кислородом дуть ;

-перевод высших оксидов марганца и 0 железа в низшие обеспечивает более спокойный , стабильный и безопасный, без выбросов , ход силмкоалюмотермической восстановительной электроплавки при одновременном снижении расхода металло5 термических восстановителей;

-углерод твердых продуктов очистки колошникового газа  вл етс  дополнительным топливом конвертерной плавки;

-достигаетс  расширение сырьевой ба- 0 зы ферросплавного производства и увеличение его экологических условий.

Назначением первой стадии обезуглероживани   вл етс  удаление из нагретой до 800-1100°С шихты 60-80% углерода, со- 5 держащегос  в твердых продуктах очистки колошникового газа доменно о производства ферромарганца.

При температуре менее 800°С практически не идут реакции восстановлени  высших оксидоп железа и марганца до FeO и

МпО, а также не происходит горени  углерода шихты за счет кислорода дуть . В результате этого степень обезуглероживани  не достигает минимально необходимого значени  60%.

При температуре более 1100°С начина- етс  преждевременное оплавление шихты, что резко снижает ее газопроницаемость. Степень обезуглероживани  превышает максимальное значение 80%. Процесс сопровождаетс  выбросами шихты из полости конвертера.

Удаление из шихты на первой стадии конвертерной плавки 60-80% углерода обеспечивает спокойный ход плавлени  шихты на второй стадии ее обезуглероживани .

Вли ние температуры предварительного нагрева шихты на показатели конвертерной плавки представлено в табл. 1.

При продолжительности первой стадии обезуглероживани  менее 5 мин из шихты удал етс  менее 60% углерода, что обусловливает выбросы и бурный ход процесса на второй стадии обезуглероживани .

При продолжительности первой стадии обезуглероживани  шихты более 20 мин удал етс  более 80% углерода.

Глубока  степень обезуглероживани  шихты на первой стадии приводит к низкому содержанию углерода в шихте на второй стадии, что сопровождаетс  обратным переходом низших оксидов железа и марганца в высшие вследствие существенного снижени  защитной роли углерода шихты. Это обсто тельство ухудшает технико-экономические показатели последующей восстановительной электроплавки.

Вли ние продолжительности первой стадии обезуглероживани  шихты на показатели конвертерной плавки представлено в табл. 2.

При интенсивности продувки менее 2,5 нм3/т-мин не обеспечиваетс  требуемого температурного уровн  процесса, т.е. температура шихты менее 800°С.

При интенсивности продувки более 4,0 им /т мин температура шихты превышает 1100°С с вытекающими отсюда отрицательными последстви ми, рассмотренными выше .

При коэффициенте расхода природного газа менее 0,08 велик избыток кислорода, а выдел ющегос  от горени  топлива тепла недостаточно дл  поддержани  нижнего температурного уровн , равного 800°С.

При коэффициенте расхода природного газа более 0,15 избыток кислорода недостаточен дл  обеспечени  минимально необходимой степени обезуглероживани  шихты на первой стадии, равной 60%,

Вли ние интенсивности продувки коэффициента расхода природного газа на первой стадии обезуглероживани  на показатели конвертерной плавки представлено в табл. 3.

Назначением второй стадии обезуглероживани   вл етс  доведение общей степени удалени  углерода до 95-98% к моменту полного расплавлени  шихты, т.е. на второй стадии обезуглероживани  необходимо удалить 15-38% углерода.

При степени обезуглероживани  менее

15% в шлакоизвестковом расплаве остаетс  повышенное количество твердых частиц углерода , что приводит к вспениванию шлака в ковше во врем  выпуска и выбросам его из ковша. Аналогичное  вление имеет место

при заливке расплава в электропечь.

При степени обезуглероживани  более 38% тер етс  защитна  роль углерода и происходит обратный переход низших оксидов железа и марганца в высшие с известными отрицательными последстви ми.

Режимные параметры продувки на второй стадии обезуглероживани  обеспечивают достижение оптимальной степени обезуглероживани . При интенсивности

продувки менее 4.1 им /т -мин и коэффициенте расхода природного газа менее 0,18 недостаточный приход тепла от сгорани  природного газа и большой коэффициент избытка кислорода привод т к существенному увеличению продолжительности расплавлени  шихты и весьма глубокому, более 38% обезуглероживанию. Эго в свою очередь приводит к развитию реакций обратного перехода низших оксидов железа и

марганца в высшие.

При интенсивности продувки более 5,5 нм /т мин и коэффициенте расхода природного газа более 0,25 процесс плавлени  идет весьма интенсивно, однако коэффициент избытка кислорода недостаточен дл  достижени  минимально необходимой степени обезуглероживани  шихты, равной 15%.

Вли ние интенсивности продувки и коэффициента расхода природного газа на

второй стадии обезуглероживани  на показатели конвертерной плавки представлено в табл. 4.

Из приведенных в табл. 1-4 экспериментальных данных следует, что зачаленные парзметры конвертерной плавки  вл ютс  оптимальными и обеспечивают достижени  следующих показателей:

1. Степень обезуглероживани  шихты на первой стадии 60-80%.

2.Степень обезуглероживани  шихты из второй стадии 15-38%.

3.Обща  степень обезуглероживани  шихты 95-98%.

4.Степень перехода высших оксидов железа и марганца в низшие на первой стадии 50-75%.

5.Обща  степень перехода высших оксидов железа и марганца в низшие 62-80%.

6.Продолжительность расплавлени  шихты 55-65 мин.

Ниже приведен пример конкретного технического бсуществлени  предлагаемого способа выплавки маргзнецсодержащего ферросплава дуплекс-процессом: конвертер с кислородно-топливной продувкой емкостью 10 м -дугова  электропечь ДС 6Н1 с магнезитовой футеровкой и мощностью трансформатора 4000 кВА.

В конвертер загружают смесь из 4900 кг окомковзнного шлама доменного производства ферромарганца Косогорского металлургического завода (Косметзавода) и 2900 кг извести (91% СаО).

Шлам Косметзавода {средние данные за 1991 год) содержит, мас.%: С 30,4; Мп0бщ 26,4; Ре0бщ4,8; СаО 12.3; 5Ю2 14,6; МдО 1,6; А120з 4,1; R20 4,6; Р 0,5; S 1,3 (на сухую массу).

Посредством кислородно-топливной продувки при расходе кислорода 25 нм3/мин и природного газа 10 нм /мин за 15-20 мин нагревают шихту до 800-1100°С и в течение 5-20 мин продувают смесью кислорода и природного газа при расходе кислорода 18,1-27,1 нмл/мини природного газа 1,4-4,1 нм /мин соответственно. На первой стадии обезуглероживани  из углеродмэр- ганецсодежзщего материала удал етс  60- 85% углерода.

Затем переход т к второй стадии обезуглероживани , заключаюа1вйс  в продувке шихты смесью кислорода и природного газа при расходе кислорода 22,6-28.6 нм /мин и природного газа 4,1-7,2 нм /мин соответственно до полного ее расплавлени 

и нагрева шлакоизвесткового расплава дп 1620-1660°С.

После полного расплавлени  шлакоизвестковый расплав содержит, мас.%: СаО 49,7; SI02 11,1; Mn025,9; FeO 4,7; MgO 4,5;

3,0; С 1.0. Получают около 6100 кг шлакоизвесткового расплава.

Сквозной коэффициент обезуглероживани  исходного материала составл ет 95- 98%. Шлакоизвестковый расплав сливают в

нагретый до 900-1100°С ковш, футерованный магнезитовым кирпичом, и заливают в дуговую электропечь дл  проведени  восстановительной плавки.

В электропечи шлакоизвестковый мзрганецсодержащий расплав обрабатывают 75%-ным дробленым ферросилицием в количестве 1350 кг и алюминиевым порошком в количестве 80 кг.

После завершени  обработки получают

1,9 т марганецсодержащего сплава следующего химического состава, мас.%: Мп 61,2; Si 14,0; С 1Ю; Р 0,050; S 0,010.

Сливной отвальный шлак содержит, мас.%: СаО 58,9; SiOa 29.5; MgO 5,8; АЬОз

4,5: МпО 1,1; FeO 0,2. Количество сливного отвального шлака5,1 т. Кратность шлака 2,7. Сливают отвальный шпак и выпускают сплав.

Основные технико-экономические показатели предлагаемого способа выплавки марганецсодержащего ферросплава приведены в табл. 5.

(56) Патент ФРГ N 37076965, кл. С 21 С, 1987.

За вка Японии Мг 61-276920, кл.С 22 С 33/04.1986.

Таблица 1

Таблица 2

Примечание.

I - интенсивность продувки. нм3/гммн; К - коэффициент расхода природного газа.

Примечание.

I - интенсивность продувки, нм /гмин; К - коэффициент расхода природного газа.

Таблица 3

Таблица А

Таблица 5

Продолжительность конвертерной плавки . мин

Продолжительность восстановительной электроплавки, мин

Производительность конвертера по шлаковому расплаву.

т/час

Продолжительность электропечи по сплаву, т/ч

Химический состав сплава, мае %

С

Мп

Si

Химический состав сливного отвального шлака, мае. % СаО

5Ю2

МпО FeO MgO А120з Кратность сливного отвального шлака, т/т сплава

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО ФЕРРОСПЛАВА дуплекс- процессом конвертер - дугова  печь, включающий кислородно-топливную продувку в конвертере шихты из маложелезистого марганецсодержащего материала и извести , получение шлакоизвесткового расплава , последующую его обработку восстановителем в дуговой электропечи, слив отвального шлака и выпуск сплава, отличающийс  тем. что в качестве маложеПрОДО )Ж(М-Н- г i i

   3

   60 120

   6.1 0.95

   1,0 61.2 14,0

   53,9 29.5 1,1 0,2 5,8 4,5 2,7

   лезистого марганецсодержащего материа ла используют твердые продукты очистки колошникового газа доменного производства ферромарганца, шихту нагревают до 800 - 1100 С и продувают в течение 5 - 20 мин с интенсивностью 2,5 - 4,0 нм3/(т

   мин) при объемном соотношении кислорода и природного газа 1 : 0,08 - 0,15, а затем продувают с интенсивностью 4; 1 - 5.5 им /(т мин) при объемном соотношении кислорода и природного газа 1 : 0,18 - 0 25

   до полного расплавлени  шихты.