SU1668408A1 - Способ выплавки металла из железорудных материалов в электродуговой печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротермии получени  металла. Цель - повышение степени удалени  серы и фосфора, а также стойкости электрода и футеровки печи. S и P удал ютс  в процессе выплавки как в газовую фазу в виде своих летучих соединений (в ходе твердофазного восстановлени ), так и в шлак при расплавлении. Регулирование подачи восстановител  в кольцевой зазор и состав смеси позвол ет контролировать скорости твердо- и жидкофазного восстановлени  электродной массы. В зависимости от исходного содержани  S и P в железорудном материале можно организовать как окислительные услови  дл  удалени  P, так и восстановительные с высокой степенью удалени  S. 1 табл.

Description

4fJ

k

Изобретение относитс  к черной металлургии , преимущественно электротермии получени  металла из железорудных материалов , и может быть использовано на пред- при ти х черной металлургии и машиностроени .

Цель изобретени  - повышение степени удалени  серы и фосфора, а также стойкости электрода и футеровки печи.

Регулирование подачи восстановител  в кольцевой зазор и в состав смеси позвол ет контролировать скорости твердофазного и жидкофазного восстановлени  электродной массы в зависимости от исходного содержани  серы и фосфора в железорудных материалах. Регулирование степени предварительного восстановлени  позвол ет организовать как окислительные услови  дл  удалени  фосфора в шлак, так и восстановительные с высокой степенью удалени  серы.

Дл  подачи электродной массы используют полый графитовый электрод, который в предлагаемом способе помимо устройства дл  транспортировки материалов  вл етс  реактором, обеспечивающим взаимодействие между оксидами железа и восстановителем , вход щим в состав электродной массы. В результате этого взаимодействи  степень твердофазного восстановлени  электродной массы до расплавлени  достигает 80 - 100%. При твердофазном восстановлении возможно образование и удаление в газовую фазу летучих соединений S и Р.

Подача восстановител  в кольцевой зазор графитового электрода позвол ет значительно увеличить срок службы полых электродов, так как он экранирует внутреннюю поверхность электрода и преп тствует взаимодействию между углеродом электрода и оксидами железа. Непрореагировавша  (избыточна ) часть восстановител 

О

о

00 4 О 00

попадает на поверхность шлакового расплава , защища  футеровку печи от агрес сивного воздействи  оксидного железистого расплава.

Повышение степени удалени  серы и фосфора можно достигнуть путем перевода их в газовую или шлаковую фазы. Наиболее благопри тные услови  дл  удалени  фосфора и серы в газовую среду создаютс  в верхней и средней част х столба электрод- ной м ссы, т.е. в менее прогретых и менее восстановленных участках электродной массы. В верхних сло х электродной массы, температура которых не превышает 300°С, возможна реакци 

2(Р) + ЗН2 .

дл  протекани  которой необходимо использование восстановител  с высоким содержанием летучих. В предлагаемом способе дл  этой цели используетс  каменноугольный пек, который содержит 59-63% летучих, состо щих в основном из водорода .

Сера в восстановительных услови х удал етс  в газовую фазу в виде соединений HaS, COS, SO и SO2. Подача восстановител  в состав электродной массы в предлагаемом способе способствует созданию восстановительной атмосферы, так как продуктами твердофазного восстановлени  оксидов железа восстановителем (протека- ющей в нижней и средней част х столба электродной массы)  вл ютс  СО (80 - 90%) и С02 (10 - 20%). При наличии в атмосфере Н2 (за счет деструкции пека и восстановите- л ), СО и СО2 в верхней и средней част х столба электродной массы возможно протекание реакций:

FeS + ЗС02 FeQ + ЗСО + S02f,

FeS + 2С02 FeO + 2СО + S02f,

FeS + CO Fe+COS f, .

FeS + Ha Fe + HteS -f.

Удаление серы из нижней части электродной массы в газовую фазу не происходит в результате поглощени свосстановленным железом серосодержащих газов. В зависи- мости от расхода восстановител  в смеси степень удалени  S и Р в газовую фазу может измен тьс  в пределах 60 - 80 и 20 - 40% соответственно.

Неполное восстановление оксидов же- леза способствует обесфссфорированию металла, так как фосфор концентрируетс  в недовосстановленном продукте. Установлено , что восстановленное на 90-95% металлическое железо практически не содержит фосфор. Скачивание фосфористого шлака в ходе плавки позвол ет перерабатывать в предлагаемом способе фосфористые материалы .

Содержание восстановител  в электродной массе и кольцевом зазоре получено экспериментальным путем и обусловлено повышением степени удалени  серы и фосфора , эффективной защитой графитовых электродов и футеровки печи от эрозии и поддержанием заданной концентрации углерода в ванне печи.

При подаче в кольцевой зазор меньше 10% восстановител  не обеспечиваетс  защита как электрода, так и футеровки печи от взаимодействи  с расплавом. Подача восстановител  в кольцевой зазор свыше 25% приводит к образованию в зких карбидных шлаков.

Выбор соотношени  расхода восстановител  в кольцевом зазоре и в электродной массе зависит от степени загр зненности исходных материалов серой и фосфором.

Пример. Исследовани  провод т в электродуговой печи емкостью 50 кг. Во внутреннюю полость электпода помещают керамическую трубку со специальным фиксирующим и подъемным устройством, зазор между электродом и трубкой составл ет 4 - 6 мм. В зависимости от высоты подъема керамической трубки измен ют расход восстановител  в кольцевом зазоре электрода с электродной массой в пределах 0 - 40% от его общего расхода. Восстановитель подают в специальную воронку, св занную с кольцевым зазором керамической трубки. Во внутреннюю полость керамической трубки , снабженной другой воронкой, непрерывно загружают предварительно приготовленную смесь железорудного материала и восстановител .

В качестве железорудного материала используют концентрат, в качестве восстановител  - смесь нефтекокса и пека. Содержание серы и фосфора в исходной смеси составл ет 0,200 и 0,099% соответственно.

Плавку провод т следующим образом. Вначале совмещают нижний торец керамической трубки в одной плоскости с нижним торцом графитового электрода и в таком положении опускают электрод в предварительно расплавленный шлак. По мере погружени  электрода в шлак одновременно в обе полости электрода загружают шихтовые материалы. Изменение содержани  восстановител  в кольцевом зазоре осуществл ют изменением высоты подъема керамической трубки. Выход металла на всех исследуемых режимах плавок довод т до 30 - 35 кг.

На каждом режиме определ ют содержание серы и фосфора в металле, эрозию электрода. Разъедание футеровки печи, состо щей из хромомагнезитового кирпича,

оценивают по содержанию хрома в метллле и шлаке визуальными наблюдени ми.

Результаты исследований представлены в таблице.

Дл  получени  кондиционного металла по S и Р в расплав добавл ют шлакообразу- ющие. Анализ данных показывает, что основные параметры опытных плавок значительно превосход т показатели плавок , выполненных по известному способу.

Оптимальный расход восстановител  в кольцевом зазоре составл ет 10 - 25%, поскольку как увеличение его расхода, так и уменьшение ниже выбранных значений значительно ухудшают показатели плавки. При плавке по предлагаемому способу не отмечена эрози  электрода, содержание хрома в металле и шлаке по сравнению с известным способом снижаетс  в 2 - 4 раза.

При плавке по четвертому режиму достигаютс  наилучшие услови  дл  удалени  серы. Если максимальное содержание Р в исходных материалах не превышает 0.04%, то возможна плавка на одном шлаке (врем  плавки сократитс  по сравнению с таблицей ), i ри плавке по седьмому режиму со- здаютс  наилучшие услови  дл  удалени  Р, В этих услови х при одношлаковом режиме максимальное содержание серы в исходном материала не должно превышать 0,11 %.

При плавке материалов с высоким со- держанием S и Р можно рекомендовать чередующиес  понижение и повышение соотношени  расхода восстановител  в ходе плавки с целью организации в начальный

4

0,01Не овна

0,11Следы

0,5

50 1.0

I

75 40

период окислительных условии (седьмой режим ) с образопанием и скачиванием фосфористого шлака, а затем восстановительных условий (четвертый и п тый режим) дл  удалени  серы.

Claims (1)

1. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет осуществл ть переработку железорудных материалов с содержанием в исходных материалах S 0,115 - 0.238% и Р 0,424 - 0,043% в одношлаковом режиме. За счет организации удалени  S и Р в твердой фазе и совмещени  их удалени  в жидком состо нии сокращаетс  расход шлакообра- зующих на 40 - 51 %, врем  плавки - на 44 - 50%. Эффективна  защита электрода и футеровки печи увеличивает срок эксплуатации на 53 и 30% соответственно. Формула изобретени  Способ выплавки металла из железорудных материалов в электродуговой печи, включающий дозирование и загрузку электродной массы, а также твердого восстановител  в кольцевой зазор между внутренней поверхностью полого электрода и электродной массой, восстановление и плавление ее с последующей доводкой металла, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени удалени  серы и фосфора, а также стойкости электрода и футеровки печи, восстановитель дополнительно ввод т в электродную массу, при этом его расход в кольцевой зазор и в электродную массу поддерживают в пределах (10 - 25): (90 - 75)% от общего стехиометрически необходимого расхода восстановител .

   Не овнару Не овмру- 0,01 женм 

   Слеш

   15

   Слеш

   20

   о.г

   25

   о,о: о,:

   40

   80 40

   70 35

   65 25

   ад

   20