Шихта для плавки низкокремнистого ферросилиция Советский патент 1983 года по МПК C22C38/02 

, Изобретение относится к черной металлургии, в частности к произволству ферросплавов.

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

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

Известна шихта 1 дпя производства низкокремнистого ферросилиция, содержащая следующие компоненты, вес.% Железная стружка 49-50 Кокс .15,5-16,5

Кварцит29-34

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

Кварцит33,0-35,5

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 виде моноокиси и карбида кремния.

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

10

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

15 шихты.

Наконец, в третьих, высокая электропрозодность этой шихты вызвана тем, что она быстро разогревается как за счет высокой электропроводности, так

20 и в особенности за счет взаимодействия кокса с образующейся в зоне высоких температур моноокисью кремния по реакции

SiO + 2С 5лО + СО (1)

25

Реакция (i как известно, экзотермическая. Она сопровождается значительным выделением тепла (ЛН -18600 кал ). В результате продукты 30 реакции нагреваются до 1700-1800 С,

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 .гем, что шихта для плавки низкокренистого ферросилиция,.включающая :Кварцит, железную стружку, кокс, дополнительно содержит карбонатную марганцевую руду при следующем сооношении компонентов, вес.% Кварцит25-32

Железная стружка 40-47,5 Карбонатная марганцевая руда- 7-12,0 Кокс - 16,5-18,0 Карбонатная марганцевая руда, как известно, разлагается согласно реакции

(11)

МпО + СОг

МпСО,

Реакция начинается вблизи поверхности колошника при 500-55о°С. Она поглощает значительное крличество теплаХлН +42000 кал/моль). Много тепла расходуется и на нагрев выделяющейся углекислоты. При разложении карбонатов шихта разрыхляется, что уменьшает токи шихтовой проводимости.

В результате охлаждения шихты эндотермической реакцией (11) и ее разрыхления температура верхних слоев твердой шихты понижается на 200ЗОО С, что уменьшает ее электропроводность в 1,5-2,а раза.

Кроме этого, образующаяся при разложении карбонатов закись марганца взаимодействует с кремнеземом и примесными окислами шихты, образует |В ней легкоплавкий жидкоподвижный шлак. Плавление легкоплавких силийКатов 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 согласно реакции 1) карбидов кремния.

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

При введении в шихту карбонатной марганцевой -руды изменяются не толь ко температурные условия, но и состав сплава. Содержание марганца, в частности, в сплаве повышается.

Повышение содержания марганца в низкопроцентном ферросилиции до

4-6% при концентрации кремния -х 25% не препятствует его использованию в сталеплавильном и, в особенности, в литейном производстве. Наоборот, такая добавка марганца делает 25% 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. альнейшее.же .повышение концентрации арганца в.сплаве Фс 25 снова делает его немагнитным.

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

Поэтому расход карбонатной руды пределяется как ее охлаждающим действием, так и составом получаемого сплава. Содержание марганца в карбонатных рудах, используемых в настоящее время, колеблется в пределах 26-31%. При подобном колебании содерхсания марганца в руде ее расход в пределах 7,0-12,0% обеспечивает возможность получения сплава с содержанием 4-6% марганца.

При использовании богатой руды ее расход берется по нижнему пределу. При использовании более бедной руды ближе к верхнему пределу.

С другой стороны, подобный расход руды достаточнр охлаждает колошник, не вызывая дополнительного расхода электроэнергии на разложение карбонатов и восстановление Чэксидов марганца. ..

Последнее связано как с тем, что улучшается электрический режим работы печи, эак 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 МВД выплавляли сплав Фс 25 на шихте следующих составов:

12 3 4 Известный

28

32

34

30

47,5 43,0

47

40

, 19,0 18,0 16,5 -18,0

Нет 12,0 8,0 7,0 опытных плавках 4-й серии применили руду с содержанием 31% Мп, в остальных - 27%. В опытах были по лучены сплавы следующих составов: 1 234 5 ,% 25,2 26,2 25,9 26, 0,7 5,7 4,5 4,. .Извлечение ; кремния 98% 98% 98 Извлечение марганца92% 95% 95% Расход электро2950 2980|Не оп-Не6 энергии реде- ред ЛЯЛСЯ /1ЯЛ Посадка электродов цри плавке ферросилиция на шихте, содержащей марганцевую руду, улучшилась. Колошник стал более холодным и работал зн чительно мягче, газы выходили более холодные и равномерно. Количество шлака не увеличилось Однако шлаки стали более стабильными по содержанию , я СаО. Содержание S4 С в них снизилось и колебалось в пределах 4-5%. Содержание МпО в шлаке было в пределах 0,3-1,0%. Извлечение кремния в сплав увеличилось на 2%. Сплавы, полученные из опытной ших ты, использовали при производстве чугуна в вагранках. При этом расход ферромарганца из ваграночной шихты исключили. Выход чугуна, удовлетворя ияцего требования ТУ по химическому составу,увеличился по Содержанию марганца на 20% по содержанию кремния иа 10%. Такши образом, предлагаемая шихта дпя плавки низкокремнистого ферросилиция позволяет: улучшить элект.рический и шлаковый режим плавки ферросилиция Фс 25/ уменьшить потери кремния при плавке ферросилнциа на 2%; сократить расход при плазке ферросилиция дефицитной- ферросплавной стружки примерно на 5%, улучшить качество получаемого сплава и получить у потребителя экономию кремния и марганца. Как показывают расчеты, при использрвании 100 тыс. т. получаемого из предлагаемой шихты ферросилиция можно сэконотйить -f 10 тыс, т ферромарганца, что даст эконсмшический. эффект более 2 млн. руб. ФорМула изобретения Шихта для плавки низкокремнистого ферросилиция, вкгаочающая кварцит, железную стружку, кокс, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения ее электропроводности на колошнике печи и уменьшения потерь кремния, она дополнительно содержит карбонатную марганцевую руду при следующем соотношении компонентов, вес.%1 .28-32Кварцит Железная 40,0-47,5 стружка Карбонатная марганцевая 7,0-12,0 16,5-18,0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рысс М.А. Производство ферросплавов. М., Металлургия, 1968, с.157-168.. . 2.Рысс М.А. производство ферросплавов. М., Металлургия, 1975, с.4952..