Экзотермический брикет для прямого легирования стали марганцем Советский патент 1984 года по МПК C22C35/00 

о :о

9) X)

N5 Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производ ству ферросплавов, и может быть использовано для легирования стали. Известен экзотермический брикет для легирования стали ij , содержащий, вес.%г 40-50 , Силикомарганец 8-15 Алюминиевый порошок 5-8 Плавиковый шпат 2-4 Обожженный доломит Остальное Марганцевая руда Недостатком этого брикета являет ся то, что в качестве восстановител применяют алюминиевый порошок, кото рый дорог и дефицитен. Кроме того, этот-брикет гигроскопичен и на воздухе не может храниться длительное время. Наиболее близким по составу и достигаемому эффекту к предлагаемому является экзотермический брике для прямого легирования стали марганцем 2j , включающий следующие ко поненты, вес,%: Комплексный сплав алюминия, кремния, 42,5-48,0 марганца и железа Марганцевая руда Известняк Пл.авиновый шпат Связующее Особенностью этого брикета является то, что восстановители в нем (алюминий и кремний 1 введены в виде комп-пексного саморассыпающегося спл ва с. марг.анцем и железом, а. в качес ве флюса используется изёестня1с. По добный состав брикета позволяет повысить использование марганца из ру ды. Вместе с этим благодаря введени алюминия и кремния в виде их сплава с марганцем и железом полностью устраняются наблюдающиеся обычно при введении в сталь экзотермически брикетов пироэффекты. Это делает бр кет безопасным для использования и уменьшает выделение в атмосферу цеха летучих веществ (например SiF и др,). Введение в брикет известняка повышает извлечение марганца. При это одновременно устраняется гигроскогтачность брикетов и обеспечивается их высокая прочность, что особенно важно при их транспортировании и хранении. Однако при легировании стали экзотермическими брикетами все процессы скоротечны. Например, экзотермические реакции окисления алюми ния и кремния в известном брикете окислами марганца, как показывают лабораторные исследования, протекают не более 1 мин. В этих услочиях Ьшлакование продуктов окисления алюмини; и кремния вПервичном шлаке происходит сначала оксидами марганца, например, по реакциям Мп,.0,,-)-2А + , 7 Т. Mn,0 -bSi Mn- -2MnO«SiO затем в продуктах реакций растворяется известь, повышая активность МпО и извлечение Мп в Металл. Известь в шлаках растворяется медленно. В значительной мере это связано как с высокой температурой плавления извести (л.2бООс), TI.K и особенно продуктов ее растворения ... XCaO-SiOg - 1544°С; СаО«Al O 1605 С, 2CaOSi02 2180С). ДЛЯ ускорения растворения СаО в брикеты вынужденно введен плавиковый шпат который, понижая температуру плавления и повышая жидкоподвижность основных и кислых шлаков, ускоряет растворение извести и сами экзотермические реакции .Введение в брикеты плавикового шпата приводит к тому, что при легировании стали в ковше в атмосферу цеха выделяются ядовитые фтористые соединения (например SiF и др.). Кроме того, даже и присутствии СаFj скорость растворения извести сильно отстает от скорости экзотермических реакций. В результате последнего содержание закиси марганца в шлаке не снижается ниже 12-15%, а извлечение марганца из руды не превышает 70-75%. Целью изобретения является повышение извлечения марганца из руды. Поставленная цель достигается тем, что экзотермический брикет для прямого легирования стали марганцем, включающий сплав алюминия и кремния с марганцем и железом, марганцевую РУДУ и связуквдее, дополнительно содержит доломит при следующем соотношении компонентов, мае. %: Сплав алюминия и кремния с марганцем и железом41-48 Марганцевая руда29,0-33,5 Доломит14,5-25,0 Связующее4-5 Введение в шлак системы CkO-SiO А loOj порядка 10% MgO заметно пони-, жает его температуру плавления и вязкость, делает шлак более гомогенным. Так, при отсутствии MgO шлак основностью CaO/SiO, равной 0,8-1,0, при ISSO C гомогенен только в узкой ,области концентраций А 10-20%. Лишь при /vlSOO C шлак этого состава жидкоподвижен в области концентраций А - от нуля до 20%. При том же отношении CaO/SiOg, равном 0,81,0, шлак, содержаний 10% MgO, при .гомогенен во всей области концентраций А от О до 25%, а при вязкость этого шлака в три раза ниже, чем шлака, не содержащего MgO, С другой стороны шлаки, не содержащие , при стано вятся жидкотекучими только при соот ношении CaO/SiOj более 0,7, тогда как шлаки подобного же состава, содержагцие MgO, становятся гомогенными и свободно текут уже при отношении CaO/SiOg 0,2. Поэтому как скорость растворения извести из доломи та в силикатно-глиноземистом расплаве, так и скорость растворения тугоплавкого А120 в известково-силикатном расплаве в присутствии MgO значительно выше, чем в его отсутствие. Это создает возможность ие тольк исключить из брикета фтористый кальций и тем самым полностью ликви дировать выбросы в атмосферу цеха вредных фтористых соединений, но и заметно понизить концентрацию МпО в шлаке. Так если при сжигании брикета с известняком содержание МпО в шлаке не снижается ниже 12-15%, т при оптимальном составе предлагаемого брикета с доломитом концентрация МпО в шлаке снижается до 3,57,5%. Это позволяет повысить извле- чение марганца из руды до 83-90%. При м е р. Опробование предлагаемого экзотермического брикета. Готовят четыре серии брикетов.. Алюминий и кремний в брикеты вводит в виде рассыпавшегося сплава АМС с содержанием, вес.%: А 17,18; Si 28,33; Мп 30,3; Fe ост. В качест ве окислителя используют Никопольский флотоконцентрат с содержанием . 4Р,2% Мп и 17-23% SiOg. Концентрат (Перед введениемв брикет .прокаливают при 500 С. В брикет вводят доломит с содержанием СаО 30,12%, MgO 19,21%. Отношение кремния к алюминию в брикетах 4,35-5,3. Все |матеряэлы дробят до крупности 1-0 м тщательно перемешивают, смешивают со связующим жидкое стекло и прёс суют в брикет диаметром 3-4 см и высотой 4-5 см на лабораторном прес ,се с усилием 10 т. Брикеты сушат пр 100-150 с, а затем загружают в печь нагретую до.. После вьщержки при 1500 С в течение 5 мин образ вавшийся сплав и шлак выливают и анали зируют. Каждый опыт повторяют не менее трех раз. Те же брикеты используют для раскисления стали в индукционной печи садкой 60 кг. Брикеты вводят в ковш перед выпуском стали. Металл из ковша разливают в слитки 30 кг после ii-3-минутной выдержки. Содержание марганца определяют в головной и донйой части слитков. Извлечение марганца в сталь 87-92%, а распределение равномерное. Состав испытанных брикетов и средние результаты их спекания в печи Таммана при приведены в таб;лице. Как видно из таблицы, в брикетах II и III серий опытов восстанавливается 89-92% марганца руды, 83-90,51 марганца руды переходит в металл.. Неучтенные потери марганца колеблются в пределах 1,5-6,0%. Потери марганца в шлаке 8-11%. Несколько меньше восстанавливается марганца из руды в брикетах I и IV серии. Однако и в этом случае восстанавливается .алюминием и кремнием и переходит в сплав более 80% марганца, вносимого в брикет рудой. Учитывая, что извлечение при плавке ферросплавов (ферромарганца и силикомарганца) и при легировании ими стали составляет на каждом переделе примерно 70%, указанное извлечение ( 80% из руды на 25-30% превышает сквозное извлечение марганца при обычном раскислении стандартными ферросплавами. Расход доломита может колебаться в пределах 14-25%. При меньшем расходе доломита в отвальном шлаке повышается содержание МпО и растет его кратность, что связано с повышением концентрации кремнезема и глинозема в шлаке. При более высоком, чем 25% расходе доломита также растут потери марганца с отвальным шлаком, что связано с тем, что начинает ощущаться недостаток тепла для расплавления продуктов плавки и поддержания их в жидком состоянии с целью более полного их разделения. Доломит предпочтительно использовать без терйической обработки. пределы содержания марганцевой руды, которую целесообразно предварительно прокаливать, и сплава АМС выбраны из условий получения требуемого количества марганца в полу- . чаемом сплаве. Расход связующего менее 4% не обеспечивает удовлетвopительной прочности брикета, а более 5% становится неоправданным, поскольку прочность брикета уже не увеличивается. Э кономическая эффективность от применения предлагаемого экзотеркмческого брикета в сравнении с известным определяется снижением затрат на материалы и более полным извлечением марганца. Применение предлагаемого брикета при выплавке углеродистых сталей позволяет снизить их

себестоимость на 0,2-0,5 руб на тонне стали, для низколегированных снижение в 2-3 раза больше.

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЙ БРИКЕТ ДЛЯ ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ МАРГАНЦЕМ,, включающий сплав алюминия и кремния с марганцем и железом, марганцевую руду и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения марганца из руды, он дополнительно содерясит доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сплав алюмяаия и кремния с марганцем и железом 41-48 . Марганцевая руда 29,0-33,5 Доломит14,5-25,0 Связующее4-5