Способ получения комплексных кремнистых ферросплавов

 

34 11,6766

О П И C A - Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.09.74 (21) 2061845/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.79 (51) М. Кл з

С 22С 33/00

Государственный комитет (53) УДК 669 168 3 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. В. Рябчиков и Н. М. Деханов

Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ КРЕМНИСТЫХ

ФЕРРОСПЛАВОВ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству комплексных ферросплавов на основе кремния, используемых для раскисления, модифицирования и легирования стали и чугуна.

Известны четыре метода производства ферросплавов на основе кремния.

Углетермический одностадийный метод, при котором процесс восстановления кремния и ведущего элемента осуществляется в одной печи.

Углетермический двухстадийный метод, при котором кремний восстанавливается углеродистым восстановителем и полупродуктом (содержащим карбиды ведущего 15 элемента), полученным в другой печи.

Силикотермический двухстадийный метод, при котором ведущий элемент восстанавливается ферросилицием, полученным в другой печи. 20

Алюминосиликотермический трехстадийный метод, при котором ведущий элемент восстанавливается алюминием и ферросилицием, соответственно полученных электролизом и электроплавкой в отдельных 25 агрегатах.

Все перечисленные методы имеют существенные недостатки и ограниченную область применения. В третьем и четвертом методах используются дорогостоящие вос- 30 ста нов ители, плавка ведется шлаковым процессом, что приводит к большим (до

50%) потерям ведущегб элемента со шлаком и значительному удельному расходу электроэнергии.

Недостатком второго метода является двухстадийность, т. е. задалживание двух плавильных агрегатов, относительно высокий расход электроэнергии и материалов.

Наиболее экономичным может быть первый метод. Однако попытки применения его для выплавки ряда комплексных ферросплавов наталкиваются на значительные трудности, связанные с образованием большого количества шлака или карбидной настыли соответственно при недостатке или избытке твердого углерода в шихте. Это не позволяет реализовать непрерывный бесшлаковый процесс плавки.

В ряде случаев реализация такого метода вообще практически невозможна. В частности, попытка получить сплав Si—

Р3М из брикетированной шихты, содержащей окислы Р3М, кварцевый песок и газовый уголь, безуспешна. Даже при большом избытке кремнезема при выпуске из печи выходит насыщенный карбидами расплав, который после затвердевания рассыпается в порошок.

Известен способ получения комплексных

676634

3 кремнистых ферросплавов, таких как Si—

Al, Si — Cr — Al одностадийным непрерывным процессом из шихты, состоящей из кварцита и окускованной смеси глиноземсодержащего сырья с углеродистым восстановителем, причем твердого углерода берется в 1,5 — 2,0 раза больше против теоретически необходимого для восстановления глинозема (1).

Однако такой способ реализовать нельзя, так как в нем не указано количество углерода по всей системе (включая восстановление кремнезема), что является решающим условием, определяющим бесшлаковый процесс без зарастания ванны карбидами.

Если же предположить, что случайно количество углерода будет необходимо и достаточно для данного состава шихты, то и в этом случае, как показывают расчеты, основанные на экспериментах обсуждаемый способ применим к Fe — Si — А! лишь узкого состава: не более 20 /о Si, при 25O/o Al.

Например, для получения Fe — Si — Al обычного состава (25 /о Al и 50 /о Si) количество твердого углерода в брикетах должно быть в 3,2 раза больше необходимого для восстановления глинозема, иначе процесс невозможен из-за обильного шлакообразования.

Таким образом, известный способ не только не может быть распространенным на другие сплавы, но и не охватывают большинство разновидностей Fe — Si — Аl.

Цель изобретения — снижение стоимости, расширение сортамента и улучшения качества сплава.

Поставленная цель достигается тем, что весь углеродистый восстановитель вводят в печь одновременно с рудной частью шихты в виде окускованной смеси, а кварцит дается в смеси с брикетами, причем восстановитель вводят в 2,5 — 13,0 раз больше, чем необходимо для восстановления всех элементов шихты, но в 1,03 — 1,25 раза меньше, чем необходимо для восстановления всех элементов шихты.

Согласно данным термодинамических расчетов и кинетических исследований, температура процесса получения ферросплавов с редкоземельными и щелочноземельными элементами по указанной схеме на 200—

300 С ниже температуры восстановления элементов из силикатов, что способствует снижению энергетических затрат на восстановление элементов и их потерь за счет испарения.

Пример 1. Выплавку силикокальция осуществляют в печи мощностью 1200 кВА из шихты, включающей брикеты (130 кг известняка 150 кг газового угля) и 80 — 86 кг кварцита.

В течение 5 суток печь работает в устойчивом электрическом и технологическом режиме. Шлака нет. Признаков образова4 ния настыли в ванне печи не наблюдают.

Температура сплава на выпуске по данным четырех замеров термопарой BP 5/20

1700 — 1800 С. Получено 7 т сплава состава о/О. Са 29,4 — 33,0; Si 55,0 — 60,0; Fe 5,0—

7,0; S 0,014 — 0,02.

Пример 2. Выплавку силикобария осуществляют в той же печи из шихты, включающей брикеты (93,0 кг баритового концентрата и 130 кг газового угля) и 70—

75 кг кварцита. В течение 4 суток печь работает в устойчивом режиме. Процесс бесшл а ко вый.

Температура сплава на выпуске 1800—

1850 С. Получено 10,0 т сплава состава, /о..

Ва 35,0 — 43,0;, Si 50,0 — 55,0; Fe 5,0 — 6,0;

S 0,05 — 0,10.

Пример 3. Выплавку сплава Si — P3M осуществляют в той же печи из шихты, включающей брикеты (100 кг окислов Р3М и 238 кг газового угля) и 53 — 55 кг кварцита. Процесс плавки бесшлаковый. Получено 50 т сплава следующего состава, /о..

РЗМ 30,0 — 45,0; Si 50 — 58; Fe 1,5 — 5,0;

Са 2,0; P не более 0,02. Необходимо отметить ряд преимуществ способа. Возможность получения дешевым одностадийным непрерывным, бесшлаковым углетермическим процессом ферросплавов на основе кремния, содержащих как трудновосстановимые (P3M, ЩЗМ), так и легковосстановимые (Mn, Cr) элементы.

Относительно низкая температура процесса, что позволяет увеличить концентрацию ведущих элементов в сплаве, уменьшить потери их за счет испарения и снизить энергоемкость процесса.

Бесшлаковый процесс плавки, позволяющий уменьшить потери элементов со шлаком.

Перечисленные особенности процесса способствуют резкому увеличению степени извлечения элементов из сырья и снижению удельного расхода электроэнергии при выплавке ферросплавов, которые в настоящее время получают углеродотермическим одностадийным процессом.

Возможность расширения сортамента комплексных ферросплавов на основе кремния, вследствие обеспечения благоприятных условий для восстановления.

Формула изобретения

Способ получения комплексных кремнистых ферросплавов одностадийным непрерывным углеродотермическим процессом с введением и проплавлением шихты, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости, расширения сортамента и улучшения качества сплава, весь углеродистый восстановитель вводят в печь одновременно с рудной частью шихты в виде окускованной смеси, причем восстановитель вводят в 2,5 — 13,0 раз больше, чем необхо676634

Составитель P. Зельцер

Техред А. Камышникова

Редактор Е. Соловьева

Корректор А. Галахова

Заказ 1779/7 Изд. Ко 455 Тираж 727 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 димо для восстановления ведущих элементов сбрикетированной шихты, но в 1,03—

1,25 раз меньше, чем необходимо для восстановления всех элементов шихты.

Источники информации, используемые при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 273236, кл. С 21С 7/00, 1968.