СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОАЛЮМИНИЯ С ПОНИЖЕННЫМ РАСХОДОМ ЧИСТОГО АЛЮМИНИЯ Российский патент 2006 года по МПК C22C33/04 

Изобретение относится к области металлургии ферросплавов, в частности к способу выплавки ферроалюминия, применяемого для раскисления стали.

Известен алюминотермический способ получения ферроалюминия из оксидов железа и чистого алюминия, включающий загрузку в горн шихты при соотношении алюминия с массой шихты 1:(2,5-4,2) и последующее ее расплавление (патент РФ №2034929).

Недостатком данного способа являются:

- ограничение алюминия в соотношении с массой шихты на уровне 1:(2,5-4,2);

- использование в качестве шихтового материала чистого алюминия и восстановление с его помощью железа, т.е. использование дорогостоящего восстановителя;

- отсутствие защитного шлака, предохраняющего составляющие шихты от окисления, и, как следствие высокий угар и возможность получения ферроалюминия только следующего состава: 15-16% алюминия, 0,5-3% - кремния, 0,02-3% - углерода, менее 0,1% - фосфора, 0,02-0,05% серы и остальное железо.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) является способ выплавки ферроалюминия, заключающийся в том, что в качестве плавильного агрегата используют открытую канальную или тигельную индукционную печь, при этом загружается первая порция шихты, состоящая из отходов производства - стального и алюминиевого лома и шлакообразующих материалов. После расплавления первой порции шихты на образовавшийся жидкоподвижный защитный шлак последовательно, после расплавления очередной порции, догружают следующие порции шихты в соотношении, определяемом составом выплавляемого сплава. Первую порцию шихты загружают в количестве не более 5-20% от массы всей шихты, необходимой для плавки. Плавку проводят под слоем жидкоподвижного защитного шлака толщиной 50-150 мм (патент РФ №2215809).

Недостатком указанного способа является высокий угар - 10-13% металла в печи, обусловленный длительным временем ведения плавки (4-5 часов) и соответственно длительного времени соприкосновения поверхности расплава с кислородом воздуха при высоких температурах расплава. Защитный шлак лишь отчасти снимает эту проблему, так как в ходе плавки необходимо удаление шлака в виде окислов примесей неизбежно входящих в состав как алюминиевой, так и стальной части шихты.

Применение в качестве защитной атмосферы аргона лишь незначительно снижает угар, так как в связи с образованием при плавке большого количества пылевидных частиц их необходимо удалять из рабочего пространства системой отсоса от печи. Данная система одновременно отсасывает и аргон, снижая эффективность его применения.

Задачей настоящего изобретения является создание способа выплавки ферросплавов системы железо-алюминий, обеспечивающего снижение расхода чистого алюминия в угар до 6%, уменьшение времени выплавки до 2-2,5 часа с соответствующим ростом объемов производства.

Поставленная цель достигается путем ведения выплавки ферроалюминия в два этапа. На первом этапе одновременно производится расплав стального и алюминиевого ломов в отдельных индукционных печах. На втором этапе производится слив алюминиевого расплава в стальной, перемешивание в индукционной печи и разлив в изложницы.

Первый этап выполнения работ возможен по двум вариантам.

Выбор варианта обусловлен особенностями конструкции конкретной нагревательной печи.

1. При наличии в конструкции печи дифференцированного подвода мощности в ее нижнюю часть, работа печи возможна без "болота", т.е. после полного выпуска ферроалюминия, производится загрузка всего стального лома в количестве, определяемом шихтовкой плавки и его расплав. После полного расплавления в обязательном порядке производится скачивание образовавшейся при плавке стали, железосодержащего шлака. Крайне важным является полная уборка железосодержащего шлака из-за опасности реакции восстановления окислов железа алюминием, что приводит к потерям дорогостоящего алюминия и дополнительному повышению температуры расплава.

2. Вариант работы печи на "болото". На "болото", оставшееся от предыдущей плавки ферроалюминия, догружают стальной лом в количестве, определяемом шихтовкой. В этом случае в процессе плавки получают ферроалюминий с низким содержанием алюминия. Содержание алюминия в расплаве зависит от объема "болота" и составляет 4-10%. При этом образующийся шлак играет защитную роль и не удаляется.

Одновременно с любым из вариантов в другом плавильном агрегате (индукционной или газовой печи) производится расплавление алюминиевого лома под слоем жидкоподвижного защитного шлака.

Расплавление стального и алюминиевого ломов производится до температуры, превышающей температуру плавления конкретного лома на 50-70°С.

На втором этапе выплавки ферроалюминия полученный расплав алюминия вместе с жидкоподвижным защитным шлаком заливается в индукционную печь с либо уже расплавленной сталью (если печь работает по варианту 1) или ферроалюминием (работа печи по варианту 2) непосредственно по желобу или через ковш. После заливки индукционная печь включается на полную мощность только до перемешивания расплава (время зависит от емкости печи в пределах от 5-10 минут). При этом важно недопускать перегрева расплава выше температуры плавления ферроалюминия более чем на 10-20°С. После чего производится выпуск готового ферроалюминия в предварительно подогретый ковш с оставлением в печи расплава ("болота") в количестве до 30% от полной плавки (при работе печи по варианту 2). В случае работы печи без "болота" сливается весь расплав (вариант 1).

Преимуществом предлагаемого способа является то, что химически активный по отношению к кислороду воздуха ферроалюминий будет находиться в контакте с кислородом воздуха очень ограниченное время - время перемешивания и разливки ферроалюминия, в то время как в прототипе время контакта было равно продолжительности плавки (от 3,5 до 5-ти часов) в зависимости от емкости и особенностей печи.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к вариантам выплавки ферроалюминия для раскисления стали. В первом варианте процесс выплавки ферроалюминия осуществляют в двух индукционных печах путем раздельного расплавления стального и алюминиевого лома при температуре, превышающей температуру плавления конкретного лома на 50-70°С, выпуск расплава алюминия с жидкоподвижным защитным шлаком в индукционную печь, содержащую расплав стали, нагрев расплавов в течение 5-10 минут до полного перемешивания. Во втором варианте процесс выплавки ферроалюминия осуществляют в двух индукционных печах путем раздельного расплавления алюминиевого лома и стального лома, добавляемого порциями в количестве, определяемом шихтовкой плавки на "болото", оставшееся от предыдущей плавки ферроалюминия, выпуск расплава алюминия с жидкоподвижным защитным шлаком в индукционную печь, содержащую расплав ферроалюминия с низким содержанием алюминия, нагрев в течение 5-10 минут до полного перемешивания. Изобретение обеспечивает снижение расхода чистого алюминия в угар до 6%, уменьшает время выплавки до 2-2,5 часов с соответствующим ростом объемов производства. 2 н. и 6 з.п. ф-лы.

1. Способ выплавки ферроалюминия с пониженным расходом чистого алюминия, включающий загрузку шихты в индукционную печь, нагрев до температуры, превышающей температуру плавления сплавов под слоем жидкоподвижного защитного шлака, выдержку и выпуск металла, отличающийся тем, что процесс выплавки ферроалюминия осуществляют в двух индукционных печах путем раздельного расплавления стального и алюминиевого лома при температуре, превышающей температуру плавления конкретного лома на 50-70°С, выпуска расплава алюминия с жидкоподвижным защитным шлаком в индукционную печь, содержащую расплав стали, нагрева расплавов в течение 5-10 мин до полного перемешивания.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после полного расплавления стального лома производят скачивание железосодержащего шлака.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура при перемешивании сплава не должна превышать температуру плавления ферроалюминия более чем на 10-20°С.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после полного выпуска ферроалюминия из печи для проведения очередной плавки ферроалюминия производят загрузку всего стального лома в количестве, определяемом шихтовкой плавки.5. Способ выплавки ферроалюминия с пониженным расходом чистого алюминия, включающий загрузку шихты в индукционную печь, нагрев до температуры, превышающей температуру плавления сплавов под слоем жидкоподвижного защитного шлака, выдержку и выпуск металла, отличающийся тем, что процесс выплавки ферроалюминия осуществляют в двух индукционных печах путем раздельного расплавления алюминиевого лома и стального лома, последний из которых добавляют порциями в количестве, определяемом шихтовкой плавки на "болото", оставшееся от предыдущей плавки ферроалюминия, выпуск расплава алюминия с жидкоподвижным защитным шлаком в индукционную печь, содержащую расплав ферроалюминия с низким содержанием алюминия, нагрев в течение 5-10 мин до полного перемешивания.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что содержание алюминия в расплаве стального лома на оставшемся "болоте" составляет 4-10%.7. Способ по п.5, отличающийся тем, что расплавление стального и алюминиевого лома производят при температуре, превышающей температуру плавления конкретного лома на 50-70°С.8. Способ по п.5, отличающийся тем, что температура при перемешивании сплавов не должна превышать температуру плавления ферроалюминия более чем на 10-20°С.