со towith to
сх «ч Изобретение относитс к черной металлургии, в частности к способам обезуглероживани высокоуглеродистых ферромарганца или феррохрома путем окислени углерода в жидком иеталле. Известен способ обезуглероживани ферросплавов феррохрома с содержание 40-80% хрома и ферромарганца с содер жанием 30-90% марганца,заключающийс в нагреве ферросплавов до температуры вьше температуры плавлени ,.вдувани кислорода в расплав и вводе твердого охлаждающего агента, причем металл.нагревают до 1450-1750°С и вдувают кислород 3-15 спла.ва на 1% уда л емого углерода в течение 1-5 мин, При данном способе образуетс незначительное количество шлака, поэто му рекупераци содержащихс окислов металлов не нужна ij . Однако, известный способ характеризуетс недостаточно полным удалением углерода, окислением основных элементов сплавов, и, следовательно, недостаточно высоким выходом годного причем практически не используетс дополнительное вьщеление тепла при окислении элементов, а при вводе тве дых частиц немедленно происходит их ,флотаци первыми образовавшимис пузыр ми в шлак, что снижает эффективность обезуглероживани . Вдувание мелких частиц твердого вещества требует наличи специальных устройств и увеличивает расход аргона, что приводит к усложнению реализации про цесса. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс способ обезуглерйживани высокоуглеродистых ферромарганца и феррохрома, включающий нагрев расплава вьш1е температуры его плавлени . продувку расплава кислородом, углеводородсодержащим или инертным газом с введением в расплав твердого восстановител и вдуванием с инертным газом-носителем извести. Продувку кислородом ведут по достижении температуры расплава после достижени этих температур и перед вводом кислорода в расплав ввод т I0-20% от общего количества легируемого металла твердой лигатуры 2. Однако этот способ требует введени дорогосто щих восстановителей силикохрома и сшшкомарганца, а загрузка в контейнер сверху более сильных раскислителей повьш1ает себестоимость металла и увеличивает их угар. Недостатком вл етс также повьш1ение в ишаке и металле содержани окиси кремаи как продукта раскислени , .что приводит к неполному восстановлению окислов хрома или марганца, снижает выход годного, увеличивает расход извести дл цоддержани высокой основности шлака, требует ввода инертного газа дл перемешивани металла,, усложн ет процесс обезуглероживани , приводит к ускорению износа футеровки конвертера и снижению, производительности. Цель изобретени - уменьшение времени на обезуглероживание и повышение выхода годного. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу включающему на- грев расплава вьш1е температуры плавлени , продувку расплава кислородом до температуры расплава 1750-2000 С и последующее введение в расплав твердого восстановител ,в расплав ввод т монолит твердого углеродистого восстановител , удерживают его в объеме расплава до охлаждени расплава до температуры 1700-1900с, а затем извлекают. Восстановитель выдерживают в течение 1-5 мин, за это врем температурд снижаетс на 50-300 0 соответственноПогруженный в расплав монолит твердого углеродистого восстановител , способствует ускорению процесса обезуглероживани металла по двум причинам: насыщение пограничного с поверхностью монолита твердого углеро- дистого восстановител сло металла , углеродом до сверхравновесного с данным содержанием кислорода значительно облегчает зарождение пузырей окиси углерода и дает толчок дл протекани данной реакции в объеме металла на всплывающих и быстро укрупн кщихс пузыр х; в процессе продувки кислородом . образуетс большое количество высокохромистого или высокомарганцевистого шлакаS неравновесного с углеродом металла . Так, при 3% углерода шлак может содержать до 90% окислов хрома, S то врем , как равновесное с этим шлакэм содержание углерода в металле составл ет 0,8%, поэтому перемешивание ванны металла ускор ет процесс обезуглероживани . Введение монолита твердого углеро дистого восстановител в металл на любой стадии продувки кислородом вызьюает локальное повьшение активности углерода и интенсивное кипение ванны. Кипение способствует перемеши ванию металла со шлаком, и, следовательно , благопри тствует восстановлению окислов хрома или марганца из шлака и окислению углерода .металла. Выделение газообразных продуктов реации происходит интенсивно, (как .показали опыты, интенсивность такого кипени может осущественно превьшать интенсивность, достигающую при продувке инертным газом), поэтому твердый углеродистый восстановитель не науглероживает металл. По мере снижени температуры металла до 1700-1900с реакци восстановлени окислов шлака затухает и твердый восстановитель извлекают. Предлагаемый способ исключает по вление шлакообразующих продуктов реакции, позвол ет более полно восстанавливать окислы хрома или марган ца из шлака. Дл его осуществлени достаточно ввести в ванну металла монолит Твердого углеродистого восстановител , вьщержать его и извлечь При повторной обработке сплава достаточно повторить описанную выше последовательность операций. Применение предлагаемого способа позволит сократить врем плавки ввиду интенсификации кипени металла повысить в.ыход годного, снизить крат ность шлака, провести рафинирование и дегазацию сплава. В табл.1 приведены сравнительные данные известного и предлагаемого способов. На чертеже представлена схема способа. На схеме обозначены направл юща 1, каретка 2, футерованный стержень 3, монолит 4 твердого углеродистого восстановител , конвертер 5, металл 6, фурма 7. Способ осуществл етс следующим образом. В руднотермической печи выплавл ю феррохром или ферромарванец, затем переливают его в хонвертер 5, футеро ванный магнезитовым кирпичом, и про дувают расплав кислородом через фурм 7 до достижени температуры расплава 1800 С, после окончани продувки по направл ющей I опускаетс каретка 2 с футерованным стержнем 3 и монолитом твердого углеродистого восстановите- л 4. Введение последнего в металл 6 возможно на любой стадии продувки кислородом. При зтом происходит интенсивное выделение продуктов реакции взаимодействи монолита твердого углеродистого восстановител с кислородом ванны, перемешивание высокоуглеродистого сплава со шлаком. После выдержки 2 мин, твердый восстановитель извлекают путем подъема каретки. При обработку феррохрома скорость , окислени углерода достигает 0,2% в мин. Возможно неоднократное повторение использовани восстановител . Извлечение восстановител при температурах ниже }700с ведет к науглероживанию сплава, а извлечение при температурах выше 1900 С не позвол ет реализовать процесс, так как замедл етс восстановление окислов хрома. Обработка ферромарганца по данному способу ведетс аналогичным образом. В качестве восстановител используют графитированньй электрод диаметром 200 мм. На основании зкспериментов и оценок показано, что при введении в расплав твердого восстановител таких размеров и удержание его в течение 1-5 мин осуществл етс достаточное перемешивание ванны продуктами реакции окислени углерода. , Электрод вводитс в ванну конвертера в вертикальном положении до дна, что способствует перемешиванию нижних слоев металла. Пробы металла и шлака после обработки отбираютс из слитка и ковша. Уменьшение количества Сг20з в шлаке за врем обработки достигает 10-15%. Состав шлака до и после обработки феррохрома представлен в табл.2. По содержанию хрома в пробах металла до и после обработки оценивают степень восстановлени . Наблюдаетс увеличение « содержани хрома в металле на 0,7-1,7% Т а б л и 51 Продолжение табл. 2 Расход графитированного электрода определ етс при помощи обмеров,- он составл ет около 2 кг/т, т.е. даже полное усвоение этого количества углерода может привести к повьшению его содержани в металле на 0,2% при регламентируемом содержании углерода дл ФХ-200 от 1 до 2%. Так как реакци окислени углерод эндотермическа , то эффективно (без науглероживани ) процесс протекает при температурах выше 1700 С. После окончани обработки расплава в интервале 1 700-1 содержание углерода в металле на 5 плавках из 8 пра тически не измен етс при колебани х +9,10%, а на одной обезуглероживание достигает 0515%, Если обработка заканчиваетс при температуре ниже , то происходит науглероживани металла в пределах 0,14 - 0,25%. Это объ сн етс снижением газовьщеленн на границе графита с металлом вследствие ухудшени термодинамических . условий реакции окислени углерода окислами шлака. . . Извлечение восстановител при тем пературах выше не позвол ет полностью реализовать процесс, так как при этих температурах процесс сопровождаетс значительным развитием реакции восстановлени окислов кремни из пшака и восстановлени хрома, наблюдаемого при более низких температурах, не происходит. Раскисление металла монолитом углеродистого восстановител не требует в сравнении с известным способон специальных устройств дл вдувани порошков, а продукты реакции окислени углерода не снижают активность СК20 в шлаке. Это способствует более полному обезуглероживанию сплава. Подобные эксперименты с ферромарганцем в индукционной печи дают аналогичные результаты, так как марганец и хром имеют близкие физико-химические свойства (например, сродство к кисло роду и углероду), при продувке -этих сплавов кислородом образуетс шпак, неравновесный с металлом. На основании экспериментов процесс происходит следующим образом. Взаимодействие графита с металлом и шлаком можно разделить на три этапа. Первый этап длитс 5-20 с, ванна спокойна из-за наличи намороженной на элекурод корочки металла и шлака. Второй характеризуетс взаимодей ствием ванны металла с графитом. При этом происход т бурна реакци окисп лени углерода, вьщеление газообразных продуктов реакции и интенсивное перемешивание ванны. В третий этап прекращаетс кипение металла и начинаетс растворение графита . Конец второго периода определ етс по поведению факела над металлом, его длительность находитс в пределах 1-5 мин. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает более полное восстановление окислов хрома и марганца за счет выделени газообразных продуктов реакции окислени углерода, интенсивгного перемещени шлака с металлом. Предлагаемый.способ повышает выход годного, экономит кислород и инертный газ, позвол ет окисл ть углерод с большими Скорост ми при концентраци х его в металле 2,0-2,5%. Это, в конечном счете, снижает себестоимость ферросплавов. Минимальный экономический эффект от предлагаемого способа заключаетс в применении дешевых углеродистых раскислителей, например, изготовлен-Ш )Пс из массы дл самообжигакидихс электродов ферросплавных печей. При этом минимальный экономический эффект составит 10 руб. на тонну сплава.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for decarburizing high carbon ferromanganese or ferrochrome by oxidizing carbon in a liquid metal. A known method for decarburizing ferrochrome ferroalloys with a content of 40-80% chromium and ferromanganese with a content of 30-90% manganese, consisting in heating the ferroalloy to a temperature higher than the melting temperature, blowing oxygen into the melt and introducing a solid cooling agent, and the metal.heated to 1450 -1750 ° C and oxygen is blown in 3-15 alloys for 1% of carbon removed for 1-5 minutes. In this method, a small amount of slag is formed, therefore, the recuperation of the contained metal oxides is not necessary ij. However, the known method is characterized by insufficiently complete removal of carbon, oxidation of the main elements of the alloys, and, consequently, insufficiently high yield and practically no additional heat is used during the oxidation of elements, and when particles are introduced, they are immediately floated by the first bubbles formed. slag, which reduces the effectiveness of decarburization. The injection of fine particles of a solid requires special devices and increases the argon consumption, which leads to the complication of the process. The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is the method of decarburizing high-carbon ferromanganese and ferrochrome, including heating the melt above its melting point. purging the melt with oxygen, a hydrocarbon-containing or inert gas with the introduction of a solid reducing agent into the melt and injection of lime with an inert carrier gas. Oxygen purging is carried out when the melt reaches its temperature after these temperatures are reached and before entering the oxygen into the melt I0-20% of the total amount of the alloyed metal of the solid ligature 2 is introduced. However, this method requires the introduction of expensive silicon-chromium and carbon manganese reducing agents, and loading into the container from above is more strong deoxidizers increases the cost of metal and increases their waste. The disadvantage is that the content of cream oxide as a deoxidation product in the donkey and metal, which leads to incomplete reduction of chromium or manganese oxides, reduces yield, increases lime consumption for maintaining high basicity of slag, requires the addition of an inert gas for mixing metal, it is difficult The decarburization process accelerates the lining wear of the converter and reduces the productivity. The purpose of the invention is to reduce the time for decarburization and increase the yield. The goal is achieved in that according to the method including heating the melt at a higher melting temperature, blowing the melt with oxygen to the melt temperature of 1750-2000 ° C and subsequent introduction of a solid reducing agent into the melt, a monolith of a solid carbonaceous reducing agent is introduced into the melt, keeping it in the melt volume to cooling the melt to a temperature of 1700-1900s, and then removed. The reducing agent is kept for 1-5 minutes, during which time the temperature decreases by 50-300 0, respectively. The monolith of a solid carbonaceous reducing agent immersed in the melt accelerates the decarburization of the metal for two reasons: saturation of the metal carbon layer reducing with the surface of the solid carbonaceous carbon. to superequilibrium with a given oxygen content, greatly facilitates the nucleation of bubbles of carbon monoxide and gives impetus for this reaction to take place in a volume of metal on plyvayuschih and rapidly coarsen kschihs bubble x; in the process of purging with oxygen. a large amount of high-chromium or high-manganese slag S non-equilibrium with the carbon metal is formed. Thus, at 3% carbon, the slag may contain up to 90% of chromium oxides, S, while the carbon content in the metal equilibrated with this slag is 0.8%, therefore, the mixing of the metal bath accelerates the decarburization process. The introduction of a monolith of a solid carbonaceous reducing agent into the metal at any stage of oxygen purging causes a local increase in the activity of carbon and an intense boiling of the bath. Boiling promotes the mixing of metal with slag, and, therefore, favors the recovery of chromium or manganese oxides from slag and the oxidation of metal carbon. The release of gaseous products of the reaction takes place intensively (as experiments have shown, the intensity of such boiling can substantially exceed the intensity that reaches with an inert gas purge), therefore the solid carbonaceous reducing agent does not carbonize the metal. As the temperature of the metal decreases to 1700-1900s, the reduction reaction of slag oxides decays and the solid reducing agent is removed. The proposed method eliminates the occurrence of slag-forming reaction products, and makes it possible to more completely reduce chromium or manganese oxides from slag. For its implementation, it is sufficient to introduce a monolith of the Solid Carbon Reductant into the metal bath, hold it and extract it. When re-treating the alloy, it is enough to repeat the above-described sequence of operations. The application of the proposed method will allow to reduce the melting time due to the intensification of metal boiling, to increase the yield, to reduce the slag rate, to carry out refining and degassing of the alloy. Table 1 shows the comparative data of the known and proposed methods. The drawing shows a diagram of the method. The diagram shows guide 1, carriage 2, lined rod 3, monolith 4 solid carbonaceous reducing agent, converter 5, metal 6, lance 7. The method is carried out as follows. In a ore-smelting furnace, smelted ferrochrome or ferro-Marmavian, then transfer it to hververter 5, lined with magnesite brick, and blow the melt with oxygen through lance 7 until the melt temperature reaches 1800 ° C, after the end of the purge along direction I, the carriage 2 with the lined rod 3 is lowered and a monolith of a solid carbon reductant 4. The latter can be introduced into metal 6 at any stage of oxygen purging. With this, intensive separation of the reaction products of the interaction of the monolith of the solid carbonaceous reducing agent with the oxygen of the bath, the mixing of the high-carbon alloy with the slag occurs. After holding for 2 minutes, the solid reducing agent is removed by lifting the carriage. When processing ferrochrome, the rate of carbon oxidation reaches 0.2% per minute. Possible repeated use of the reductant. Removing the reducing agent at temperatures below} 700s leads to carburizing the alloy, and extraction at temperatures above 1900 ° C does not allow the process to be implemented, since the reduction of chromium oxides is slowed down. The treatment of ferromanganese in this way is carried out in a similar manner. A graphite electrode with a diameter of 200 mm is used as a reducing agent. Based on the experiments and assessments, it was shown that when a solid reducing agent of such dimensions was introduced into the melt and held for 1-5 minutes, the bath was sufficiently stirred by the products of the oxidation of carbon. The electrode is introduced into the bath of the converter in a vertical position to the bottom, which promotes the mixing of the lower metal layers. Samples of metal and slag after processing are taken from the ingot and ladle. Reducing the amount of Cr20z in the slag during processing reaches 10-15%. The slag composition before and after the treatment of ferrochrome is presented in table 2. The chromium content of the metal samples before and after treatment is evaluated for the degree of reduction. An increase in the "chromium content in the metal by 0.7-1.7% Tbl and 51 is observed. Continuation of the table. 2 The consumption of a graphitized electrode is determined by measuring, it is about 2 kg / ton, i.e. even a complete assimilation of this amount of carbon can lead to a 0.2% increase in its metal content with a regulated carbon content for PF-200 from 1 to 2%. Since carbon oxidation is endothermic, it is effective (without carburizing) the process proceeds at temperatures above 1700 C. After the end of melt processing in the range of 1 700-1, the carbon content in the metal at 5 melts of 8 does not change with variations of +9 , 10%, and at one decarburization reaches 0515%. If the treatment ends at a temperature below, then the carbonization of the metal in the range of 0.14 to 0.25% occurs. This is due to the reduction of gas-gels at the boundary of graphite with the metal due to the deterioration of thermodynamic. reaction conditions of carbon oxidation with slag oxides. . . Removing the reducing agent at temperatures above does not allow the process to be fully realized, since at these temperatures the process is accompanied by a significant development of the reduction of silicon oxide from pshak and the reduction of chromium observed at lower temperatures does not occur. The deoxidation of the metal with a carbonitic reductant monolith does not require special devices for blowing powders in comparison with the known method, and the products of the oxidation of carbon do not reduce the activity of SC20 in the slag. This contributes to a more complete decarburization of the alloy. Similar experiments with ferromanganese in an induction furnace give similar results, since manganese and chromium have similar physicochemical properties (for example, an affinity for oxygen and carbon); when purging these alloys, oxygen forms a non-equilibrium metal. Based on the experiments, the process is as follows. The interaction of graphite with metal and slag can be divided into three stages. The first stage lasts 5–20 s, the bath is calm due to the presence of a metal crust and slag. The second is characterized by the interaction of a metal bath with graphite. In this case, a carbon monoxide oxidation reaction, the release of gaseous reaction products and vigorous stirring of the bath occur. In the third stage, the boiling of the metal stops and the dissolution of graphite begins. The end of the second period is determined by the behavior of the flame over the metal, its duration is within 1-5 minutes. Thus, the proposed method provides a more complete reduction of chromium and manganese oxides due to the release of gaseous products of the oxidation of carbon and the intensive movement of slag with metal. The proposed method improves the yield, saves oxygen and inert gas, and allows carbon to be oxidized at high rates at concentrations in the metal of 2.0-2.5%. This, ultimately, reduces the cost of ferroalloys. The minimal economic effect of the proposed method lies in the use of cheap carbonaceous deoxidizing agents, for example, made-P) from the mass for self-firing diodes of the electrodes of the ferroalloy furnaces. In this case, the minimum economic effect of 10 rubles. per ton of alloy.
Таблица 1Table 1
JBrJbr