Способ индукционного переплава ферромарганца

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для индукционного переплава ферромарганца. Способ включает создание защитного слоя в тигле печи спеканием футеровочной массы в два этапа. Первый этап осуществляют путем расплавления чугунных или стальных шихтовых материалов и удаления полученного расплава из печи. Второй этап осуществляют путем загрузки на дно прогретого тигля крупных кусков ферромарганца фракции от более 40 мм до 800 мм, до получения жидкофазного расплава. Загрузку шихтовых материалов путем засыпки кусков ферромарганца фракции 1-40 мм. Осуществляют получение расплава ферромарганца в печи с вторичным спеканием футеровочной массы тигля для получения упрочненного защитного слоя в тигле. Сливают до 80% полученного расплава ферромарганца. Часть расплава оставляют в печи для последующего переплава. Первый и второй этапы спекания футеровочных материалов проводят при температуре до 2500°С. Состав футеровочных материалов выбирают из группы, содержащей следующие компоненты: Al₂O₃, SiO₂, MgO, Fe₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃, SiC, CaO, ZrO₂, FeCr₂O₄, FeAl₂O₄, MgAl₂O₄, P₂O₅. Изобретение обеспечивает расширение номенклатуры используемого сырья и увеличение производительности печи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переплаве ферромарганца фракции 1…800 мм в индукционных печах.

Одним из способов получения ферромарганца является способ выплавки ферромарганца, включающий загрузку марганцевого сырья, кокса, флюса и подачу дутья. В качестве флюса используют манганизированную известь, которую получают перемешиванием и последующим обжигом известняка, колошниковой и вентиляционной пыли плавок ферромарганца и мелких отходов, получаемых при подготовке марганцевой руды к плавке (см. описание изобретения к патенту РФ по заявке №99108750/02 от 21.04.1999, МПК С21В 5/00, №2154198, опубл. 10.08.2000).

Согласно данному ферромарганец получают путем извлечения данного ферросплава воздействием на него дутьем и компонентами, способствующими его выделению из марганцевой руды. Данный способ направлен на отделение металлической фазы вышеизложенного материала от неметаллических включений и продуктов, которые позволяют получить расплав.

Одним из наиболее близких способов к рассматриваемому является способ включающий загрузку в плавильный агрегат шихты для спекания футеровочной массы индукционной печи путем расплавления стальных или чугунных шихтовых материалов, обеспечивающих создание защитного слоя в тигле печи между расплавом и индуктором. Спекание футеровочной массы протекает в два этапа, первый из которых осуществляется путем расплавления стальных или чугунных шихтовых материалов, удаления их из печи. Следует отметить, что после получения расплава, обеспечивающего спекание футеровочной массы, осуществляют его слив до 99%. Затем, при постоянно включенном индукторе, на дно прогретого тигля печи загружаются куски ферромарганца размером фракции 50…600 мм, в последующем, нагреваемые до температуры, находящейся в пределах 1240…1650°С, которая позволяет получить жидкофазное "болото". Только после его получения допустима засыпка кусков ферромарганца размером фракции 1…50, которая осуществляет вторичное доспекание, по мере повышения уровня расплава в печи. Кроме того, компоненты, входящие в состав футеровочной массы, это: Al₂O₃ 13…88,5%; MgO 10,1…86%; SiO₂ 0,1…23%; TiO₂ до 1,4%; Fe₂O₃ до 0,4%; Cr₂O₃ до 0,5%; SiC до 6%; CaO до 1,4%. Одним из обязательных условий является то, что последующая завалка ферромарганцем осуществляется при постоянном перемешивании "болота", а дальнейший слив полученного материала осуществляется не полностью, а до 80%. (см. описание изобретения к патенту RU 2659528 от 02.07.2018, МПК С22С 33/04).

Данный способ имеет ряд недостатков:

1. Использование кусков лома такого размера, что необходимой стадией является его дробление, производство которых может быть затруднительным, ввиду дополнительной технологической операции.

2. Сложный технологический процесс, который зависит от меры прогрева лома определенного размера, последовательного снижения мощности разряда электрической дуги и увеличения мощности индуктора по мере образования горячего активного шлака.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение номенклатуры используемого сырья, исключение стадии измельчения его, а также увеличение производительности за счет ускорения плавки, а также увеличения срока службы футеровки печи.

Технический результат достигается тем, что способ выплавки ферромарганца в тигле индукционной печи, включает создание защитного слоя в тигле печи спеканием футеровочной массы в два этапа, первый из которых осуществляют путем расплавления и удаления полученного расплава из печи, затем при постоянно включенном индукторе на дно прогретого тигля загружают крупные куски ферромарганца фракции 40-800 мм, которые нагревают до 2500°С до получения жидкофазного слоя расплава, после получения, которого осуществляют загрузку шихтовых материалов путем засыпки мелких кусков ферромарганца фракции 1-40 мм и осуществляют получение расплава ферромарганца в печи с вторичным спеканием футеровочной массы тигля для получения упрочненного защитного слоя в тигле, после чего осуществляют слив до 80% полученного расплава ферромарганца, причем часть расплава оставляют в печи для последующего переплава, при этом футеровочные материалы выбраны из группы, содержащей следующие компоненты: Al₂O₃, SiO₂, MgO, Fe₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃, SiC, CaO, ZrO₂, FeCr₂O₄, FeAl₂O₄, MgAl₂O₄, P₂O₅.

Использование лома кусками размером до 800 мм исключает операцию измельчения, так как большая часть крупного лома, поступающего на производство, имеет размер кусков до 800 мм.

Изготовление футеровочных материалов из следующих компонентов: Al₂O₃, SiO₂, MgO, Fe₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃, SiC, CaO, ZrO₂, FeCr₂O₄, FeAl₂O₄, MgAl₂O₄, Р₂О₅ обеспечивает ее долговечность.

Последующий переплав осуществляют кусков ферромарганца фракции 1-40 мм при постоянном перемешивании оставшейся части расплава ферромарганца после его слива.

На фиг. 1 представлена индукционно-тигельная печь

1 - огнеупорный тигель;

2 - индуктор;

3 - стальной корпус печи;

4 - магнитопровод;

5 - подина;

6 - сигнализатор износа (проедания) тигля;

7 - огнеупорное покрытие (обмазка);

8 - воротник;

9 - сливной носок;

10 - крышка.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Для плавки использовался индукционный плавильный комплекс ИСТ - 2,0/1,0. Основной составной частью изделия является индукционная тигельная электропечь фиг.1, предназначенная для плавки. Печь заключена в стальной корпус 3. Плавильной емкостью электропечи является тигель 1, в который сверху осуществляется загрузка шихты. Тигель электропечи выполнен способом набивки из специальных футеровочных масс. Основная цель набивочных масс - это защита индуктора 2 электропечи от расплава. Индуктор 2 электропечи служит для создания переменного электромагнитного поля, с помощью которого осуществляется расплавление шихтовых материалов посредством магнитопровода 4.

Химический состав ферромарганца, который плавили находился пределах: Mn 60…85%; Si 0,01…20%; S до 1%; Р до 1%; С 0,1…15%; Ti до 1%.

Первичное спекание осуществлялось после набивки 7 печи и завалки тигля 1 шихтовыми материалами, это был либо стальной, либо чугунный шихтовой материал. В зависимости от компонентов футеровочных масс температура может доходить до 2500°С. После получения расплава печи производился слив металла через сливной носок 9 до 99%. Основной из первых проблем по переплаву ферромарганца было то, что фракционный состав является основополагающим фактором при получении расплава. После завалки на дно прогретого тигля материала фракцией 1…40 мм происходило частичное спекание материала, и процесс перемешивания материала не осуществлялся, образовывался так называемый "мост". Решением данной проблемы было получение первичного жидкофазного слоя ферромарганца ("болота") размером фракции 40…800 мм, в которое допустима завалка материала до 50 мм. В дальнейшем была получена вторая проблема - стойкость футеровок частично или полностью не удовлетворяла требования по продолжительности работы. Было замечено, что если не получить расплав полного объема печи ферромарганцем, слой пропекания футеровочной массы значительно снижается, что, соответственно, приводит к уменьшению количества плавок и выходу годного переплава с одной футеровки. Для решения поставленной задачи было принято решение вторичного доспекания расплавом ферромарганца, которое позволяет упрочнить защитный слой индуктора. После этого осуществлялся слив полученного ферромарганца до 80% расплава в специальные изложницы. В зависимости от объема часть расплава оставлялось на "болото" для последующего переплава кусков ферромарганца фракции 1-40 мм. Кроме того, для изготовления футеровки компоненты могут быть взяты в следующем составе: Al₂O₃ 0,1…95%, MgO 0,1…86%, SiO₂ 0,1…99%, Fe₂O₃ до 0,5%, TiO₂ до 1,4%, Cr₂O₃ до 15%. SiC до 45%, CaO до 1,4%, ZrO₂ до 0,5%, FeCr₂O₄ до 1,5%, FeAl₂O₄ до 2%, MgAl₂O₄ до 0,5%, P₂O₅ до 21%. Причем, также следует отметить, что изменение компонентов футеровочных масс может влиять на продолжительность работы защитного слоя.

Таким образом, данный технологический процесс позволяет обеспечить стабильное получение расплава ферромарганца из материала с фракцией 1…40 мм.

В результате решения вышеупомянутой технической проблемы был создан способ, позволяющий осуществить расплавления ферромарганца размером фракции от 1 до 800 мм в индукционных печах.

1. Способ выплавки ферромарганца в тигле индукционной печи, включающий создание защитного слоя в тигле печи спеканием футеровочных материалов в два этапа, первый из которых осуществляют путем расплавления и удаления полученного расплава из печи, второй - путем загрузки на дно прогретого тигля крупных кусков ферромарганца до получения жидкофазного расплава, после образования которого осуществляют загрузку шихтовых материалов путем засыпки мелких кусков ферромарганца и осуществляют получение расплава ферромарганца в печи с вторичным спеканием футеровочных материалов тигля для получения упрочненного защитного слоя в тигле, после чего осуществляют слив до 80% полученного расплава ферромарганца, причем часть расплава оставляют в печи для последующего переплава, отличающийся тем, что первый этап спекания осуществляют с использованием чугунных или стальных шихтовых материалов, причем этапы спекания футеровочных материалов проводят при температуре до 2500°С, а состав футеровочных материалов выбирают из группы, содержащей следующие компоненты: Al₂O₃, SiO₂, MgO, Fe₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃, SiC, CaO, ZrO₂, FeCr₂O₄, FeAl₂O₄, MgAl₂O₄, P₂O₅, при этом в качестве крупных кусков ферромарганца используют фракцию от более 40 мм до 800 мм, а в качестве мелких кусков - фракцию 1-40 мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при последующем переплаве осуществляют засыпку кусков ферромарганца фракции 1-40 мм при постоянном перемешивании оставшейся части расплава ферромарганца после его слива.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание упомянутых компонентов в футеровочном материале составляет, мас. %: Al₂O₃ 0,1…95, MgO 0,1…86, SiO₂ 0,1…99, Fe₂O₃ до 0,5, TiO₂ до 1,4, Cr₂O₃ до 15, SiC до 45, CaO до 1,4, ZrO₂ до 0,5, FeCr₂O₄ до 1,5, FeAl₂O₄ до 2, MgAl₂O₄ до 0,5, P₂O₅ до 21.