СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО ПЕРЕПЛАВА ФЕРРОМАРГАНЦА Российский патент 2018 года по МПК C22C33/04 F27B14/06 F27B14/10 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переплаве ферромарганца фракции 1…600 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 у 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 переплава брикетов экструзионных (БРЭКС-ОВ), содержащих оксидные материалы и твердый углерод, в индукционной тигельной печи, включающий загрузку и расплавление в тигле электропроводной шихты с образованием жидкого металла, в которую загружают брикеты, отличающийся тем, что используют брикеты, изготовленные методом жесткой экструзии, расплавление электропроводной шихты, осуществляют энергией дугового разряда, созданного между графитовым электродом и шихтой, осуществляют загрузку брикетов порциями вокруг графитового электрода с образованием защитного слоя между электрической дугой и стенкой тигля, с последующем включением индуктора по мере прогрева брикетов в ванне жидкого металла и развития процессов их восстановительной металлизации твердым углеродом и снижением мощности разряда электрической дуги и увеличением мощности индуктора по мере образования горячего активного шлака (см. описание изобретения к патенту РФ по заявке №2012142456/02 от 05.10.2012, МПК С22В 9/00, публикация №2518672, дата публикации заявки 10.04.2014).

Данный способ имеет ряд недостатков:

1. Использование определенных брикетов, производство которых может быть затруднительным, ввиду определенных технологических операций.

2. Введение в индукционную печь графитового электрода, под воздействием которого получают расплав электропроводного шихтового материала путем воздействия на него энергией дугового разряда.

3. Сложный технологический процесс по включению индуктора, который зависит от меры прогревы брикетов, последовательного снижения мощности разряда электрической дуги и увеличения мощности индуктора по мере образования горячего активного шлака

Техническим результатом предлагаемого изобретения является осуществление процесса расплавления ферромарганца размером фракции от 1 до 600 мм.

Технический результат достигается тем, что способ включает 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%; СаО до 1,4%. Но следует отметить, что состав футеровочных масс постоянно изменяется и количество плавок может изменяться на неопределенное количество, зависящее от дополнительно вводимого компонента. 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%.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Для плавки использовался индукционный плавильный комплекс ИСТ - 2,0/1,0. Основной составной частью изделия является индукционная тигельная электропечь, предназначенная для плавки. Плавильной емкостью электропечи является тигель, в который сверху осуществляется загрузка шихты. Тигель электропечи выполнен способом набивки из специальных футеровочных масс. Состав их, требования, предъявляемые к спеканию приведены в инструкции завода изготовителя. Основная цель набивочных масс это защита индуктора электропечи от расплава. Индуктор электропечи служит для создания переменного электромагнитного поля, с помощью которого осуществляется расплавление шихтовых материалов.

Подготовка плавильной емкости электропечи осуществлялось согласно технологических норм футеровочных масс от завода изготовителя (опыт использования футеровочных масс по количеству съемов приведен в таблице 1).

Химический состав ферромарганца, который плавили находился пределах: Mn 71…77%; Si 0,95…7%; S до 0,2%; до 0,2; С 6…7%; Ti до 0,1%.

После осуществления набивки печи осуществлялась завалка тигля шихтовыми материалами, это был либо стальной, либо чугунный шихтовой материал. После получения расплава печи производился слив металла 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…50 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 50…600 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. 20% оставлялось на "болото" для последующего переплава. Таким образом, данный технологический процесс позволяет обеспечить стабильное получение расплава ферромарганца из материала с фракцией 1…50 мм.

В результате решения вышеупомянутой технической проблемы был создан способ, позволяющий осуществить расплавления ферромарганца размером фракции от 1 до 600 мм в индукционных печах.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при выплавке ферромарганца в тигле индукционной печи. В способе перед загрузкой и расплавлением шихтовых материалов с получением расплава ферромарганца создают защитный слой 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 куски ферромарганца фракции 50…600 мм, которые нагревают в температурном интервале 1240…1650°С до получения жидкофазного слоя расплава, после получения которого осуществляют загрузку шихтовых материалов путем засыпки кусков ферромарганца фракции 1…50 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. Изобретение позволяет осуществить процесс расплавления ферромарганца фракции 1-600 мм. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1.Способ выплавки ферромарганца в тигле индукционной печи, включающий загрузку и расплавление шихтовых материалов с получением расплава ферромарганца, отличающийся тем, что перед загрузкой и расплавлением шихтовых материалов с получением расплава ферромарганца создают защитный слой 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 куски ферромарганца фракции 50-600 мм, которые нагревают в температурном интервале 1240-1650°С до получения жидкофазного слоя расплава, после получения которого осуществляют загрузку шихтовых материалов путем засыпки кусков ферромарганца фракции 1-50 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.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют слив полученного расплава на первом этапе спекания футеровочной массы до 99%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что футеровочная масса тигля содержит, %: Аl₂O₃ 13-88,5; MgO 10,1-86; SiO₂ 0,1-23; TiO₂ до 1,4; Fe₂O₃ до 0,4; Сr₂O₃ до 0,5; SiC до 6; CaO до 1,4.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что засыпку кусков ферромарганца фракции 1-50 мм осуществляют при постоянном перемешивании оставшейся части расплава ферромарганца после его слива.