Шихта для плавки низкокремнистого ферросилиция

 

ОПИСАйИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i)998567

Союз Советских

Социалистических

Республик (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 291281 (2т) 3370417/22-02

}gal} К 3 сприсоединением заявки ¹

С 22 С 38/02

Государственный комитет

СССР

Ilo делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.0283, Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 2302Я3

}И} УДК 669 168.. .3(088.8) Н.В.Толстогузов, Г.И.Сальников, Г.В.Серов, Ю.П фанаеву,у

B.Н.Толстогузов и В.Д.Иуковкин

<

Сибирский ордена Трудового Красного Знамени, < : . *: металлургический институт им.Серго Орджоникидзе —--и Кузнецкий, завод ферросплавов (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54 ) ШИХТА ДЛЯ ПЛАВКИ НИЗКОКРЕМНИСТОГО ФЕРРОСИЛИЦИЯ

Изобретение относится к черной металлургии, в чаатности к производ- ству ферросплавов.

Объем производства низкокремнистого ферросилиция с содержанием 25% кремния в последнее время все более увеличивается.

Этот сплав находит все большее применение для раскисления стали и )p особенно для легирования как обычноFo так и синтетического чугуна. Сплав обычно производится бесшлаковым про- цессом на шихте, состоящей из кварцита, железной стружки и кокса.

Известна шихта(1 )для производства низкокремнистого ферросилиция, содержащая следующие компоненты, вес.%:

Железная стружка 49-50

Кокс 15,5-16 5

Кварцит 29-34

Наиболее близкой по технической сущности и по составу ингредиентов является шихта(2 ) для плавки низкокремнистого ферросилиция, содержащая следующие компоненты, вес.%: 25

Кварцит 33,0-35,5

Железная стружка 46,5-49,0

Кокс, полукокс 16 5-19,0

Однако известная шихта отличается высокой электропроводностью, что приводит к высокой посадке электродов

<и значительным потерям кремния в ви-! де моноокиси и карбида кремния.

Высокая злектропроводность шихты связана, во-первых, с тем, что в ее составе более двух третей составI ляющих, проводящих ток как при низкой, так и высокой температуре (железная стружка + кокс ).

Во-вторых, высокая электропроводность этой шихты связана с плотной ее укладкой,. вызванной как высоким объемным весом, так и отсутствием процессов, приводящих к рыхлению твердой шихты.

Наконец, в третьих, высокая электропрозодность этой шихты вызвана тем, что она быстро разогревается как за счет высокой электропроводности, так и в особенности за счет взаимодействия кокса с образующейся в зоне высоких температур моноокисью кремния по реакции

З,10 + 2С = SiO + СО (11

Реакция (1) как известно, экзотермическая. Она сопровождается значительным выделением тепла (ЬН=

-18600 кал ). В результате продукты о реакции нагреваются до 1700-1800 С, 998567 а шихта на поверхности колошника до 800-1100 С.

Целью изобретения является понижение электропроводности шихты на колошнике печи и уменьшение потерь кремния.

Поставленная цель достигается ,reM, что шихта для плавки низкокремнистого ферросилиция, включающая кварцит, железную стружку, кокс, дополнительно содержит карбонатную марганцевую руду при следующем соотношении компонентов, вес..Ъ:

Кварцит 25 32

Железная стружка 40-47,5

Карбонатная марганцевая руда. 7-12,0

Кокс . 16,5-18,0

Карбонатная марганцевая руда, как известно, разлагается согласно реакции

3 п 2

Реакция начинается вблизи поверхности колошника при 500-55иоС. Она поглощает значительное количество тепла оН =+42000 кал/моль). Иного тепла расходуется и на нагрев выделяющейся углекислоты. При разложении карбонатов шихта раэрыхляется, что уменьшает токи шихтовой проводимости.

В результате охлаждения шихты эндотермической реакцией (11) и ее разрыхления температура верхних слоев твердой шихты понижается на 200300 С, что уменьшает ее электропроводность в 1,5-2,5 раза.

Кроме этого, образующаяся при разложении карбонатов закись марганца взаимодействует с кремнеземом и примесными окислами шихты, образует в ней легкоплавкий жидкоподвижный шлак. Плавление легкоплавких сили,катов марганца также сопровождается значительным расходом тепла, . и следовательно, также способствует охлаждению твердой шихты.

С другой стороны, этот шлак, стекая в горн печи, способствует разрушению образовавшихся в холодных зонах печи согласйо реакции(1) карбидов кремния.

Это приводит к тому, что потери кремния при плавке ферросилиция уменьшаются. Количество шлака при этом не изменяется, так как жидкоподвижный шлак в зонах высоких температур горна легко восстанавлива ется, в том числе и карбидом кремния

При введении в шихту карбонатной марганцевой руды изменяются не только температурные условия, ио и состав сплава. Содержание марганца, в частности, в сплаве повышается.

Повышение содержания марганца в низкопроцентном ферросилиции до

4-бЪ при концентрации кремния .м 25% не препятствует его использованию в сталеплавильном и, в особенности, в литейном производстве. Наоборот, такая добавка марганца делает 25Ъ ферросилиций магнитным, и следовательно, облегчает дозирование и подачу ферросплава в печь.

С другой стороны, замена таким сплавом ферросилиция и ферромарганца сделает состав чугуна более стабильным и уменьшит угар и кремния, и марганца в вагранках примерно вдвое.

Дальнейшее .же .повышение концентрации марганца в.сплаве Фс 25 снова делает его немагнитным.

Кроме этого, при большем, чем 6Ъ содержании марганца в сплаве, при производстве многих марок чугуна в шихту для ваграночной плавки наряду со сплавом, производимым из предлагаемой шихты, содержащим кремний и марганец, приходится добавлять ниэкопроцентный ферросилиций без марганца, что осложняет работу шихтового пролета.

Поэтому расход карбонатной руды определяется как ее охлаждающим дейКварцит

:Желе з на я стружка

47 40 47,5 ч3,0, 19уО 18фО 16,5 16,0

Кокс

Карбонатная марганцевая руда

Нет 12,0 8,0 7,0 ствием, так и составом получаемого сплава. Содержание марганца в карбонатных рудах, используемых в настоящее время, колеблется в пределах

26-31Ъ. При подобном колебании содержания марганца в руде ее расход в пределах 7,0-12,0Ъ обеспечивает возможность получения сплава с содержанием

Ne 4-6Ъ марганца.

При использовании богатой руды ее расход берется по нижнему пределу

При использовании более бедной рудыближе к верхнему пределу.

4Q С другой стороны, подобный расход руды достаточно охлаждает колошник, не вызывая дополнительного расхода электроэнергии на разложение карбонатов и восстановление оксидов марган45 ца.

ПосЛеднее Связано как с тем, что улучшается электрический режим работы печи, мак и с тем, что улучшается использование кремния в первую очередь за счет уменьшения количества шлака и уменьшения в нем концентрации карбида кремния.

Пример. В печи 100 кВА и

23 NBA выплавляли сплав Фс 25 на шихте следующих составов:

55 1 2 3 4

Известный

34 30 28 32

998567

Мп, Ъ

0 7 57 4,5

4,,1

98з 10.Извлечение

;кремния

96% 98% 98%

Извлечение марганца

92Ъ 95% 95%

28-32

Составитель К.Сорокин

Редактор О.Половка Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор И.Шулла

Заказ 1083/48 Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ь опытных плавках 4-и серии применили руду с содержанием 31% Мп, в остальных - 27%. В опытах были получены сплавы следующих составов:

1 2 3 4

51,% 25,2 26,2 25,9 26,0

Расход электроэнергии 2950 .2980,He on-He оп, 15 реде- реде-. лялся лялся

Посадка электродов г7ри плавке ферросилиция на шихте, содержащей марганцевую руду, улучшилась. Колош- ЯО ник стал более холодным и работал эна-, иительно мягче, ràçû выходили более холодные и равномерно. Количество шлака не увеличилось. Однако шлаки ста.ли более стабильными по содержа- 25 нию Si02, A1@03 и СаО. Содержание

Sh С в них снизилось и колебалось

"в пределах 4-5%. Содержание ИпО в шлаке было в пределах 0,3-1,0%.

Извлечение кремния в сплав увеличилось на 23.

Сплавы, полученные из опытной шихты, испольэовали при производстве чугуна в вагранках. При этом расход ферромарганца из ваграночной шихты исключили. Выход чугуна, удовлетворяющего требования ТУ по химическому составу, увеличился цо содержанию марганца на 2ОЪ, по содержанию кремния на 104.

Таким образом, предлагаемая шихта 46 для плавки низкокремнистого ферросилиция позволяет: улучшить элект,рический и шлаковый режим плавки ферросию.иция Фс 25р уменьшить потери кремния при плавке ферросилиция на 2%у сократить расход при плазке ферросилиция дефицитной ферросплавной стружки примерно на 5%/ улучшить качество получаемого сплава и полу- . чить у потребителя экономию кремния и марганца.

Как показывают расчеты, при использовании 100 пгс. т. получаемого из предлагаемой шихты ферросилиция, можно сэкономить - 10 тыс. т ферромарганца, что даст экономический эффект более 2 млн. руб.

Форггула изобретения

Шихта для плавки низкокремнистого ферросилиция, включающая кварцит, железную стружку, кокс, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения ее электропроводности на колошнике печи и уменьшения потерь кремния, она дополнительно содержит карбоиатную марганцевую руду при следующем соотношении компонентов, вес.Ъг .

Кварцит

ЖелЕзная стружка 40,0-47, 5

Карбонатная марганцевая руда 7,0-12,0

Кокс 16,5-18,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рысс И.A. Производство ферро-, сплавов. И., "Металлургия", 1968, с.157-.168.

2. Рысс N.A. Ироизводство ферро° сплавов. N., Металлургия, 1975, с.49-.

52 °