Способ выплавки лигатуры — SU 1752781 (original) (raw)
(5 30 ПИС ЕЕЛЬСТВУ К АВТО МУ М й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Челябинский электрометаллургический комбинат. 443099, кл. С 21 С 1/076, 1974.Авторское свидетельство СССР Мг 466294, кл, С 21 С 1/076, 1975.Авторское свидетельство СССР М 1109458, кл. С 21 С 1/076, 1984.Бюллетень ЦНИИ и ТЭИ ЧМ. 1970, г 2 (622), с. 19 - 20.(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЛИГАТУРЫ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферроИзобретение относится к металлургии, конкретнее к производству ферросплавов, в частности к производству лигатур на основе кремния, кальция, ванадия и железа.Целью изобретения является увеличение содержания в лигатуре и извлечения ванадия с одновременным снижением степени прехода в лигатуру примеси - титана и сохранением содержания кальция, а также корректировка состава лигатуры по легирующим элементам. 2сплавов, Цель - увеличение содержания в . лигатуре и извлечения ванадия с одновременным снижением степени перехода в лигатуру примеси Т и сохранением содержания Са. Способ включает непрерывную порционную загрузку на поверх" ность колошникарудно-термической печи к электродам шихты, состоящей из кварцита, извести, углеродистого восстановителя и ванадийсодержащего шлака. Плавку ведут с загрузкой в течение всей ее продолжителфности подготовленной шихты с дефицитом извести на 20 - 250 и ванадийсодержащего шлака на 45 - 500 ь по сравнению с требуемой. Компенсацию всего дефицита на плавку извести осуществляют дополнительным равномерным вводом ее в печь в начальные 0,35 - 0,4 и последние 0,1 - 0.15 общей продолжительности плавки при сохранении оптимального напряжения на электродах в эти периоды плавки, а ванадийсодержащего шлака - дополнительнымравномерным вводом его в промежуточные 0,45-0,55 продолжительности плавки при напряжении,на электродах в этот период 0,9-0,95 от оптимального напряжения. 1 з,п,ф-лы, 2 табл. Лигатуру выплавляют на шихте, состоящей из кварцита, извести, углеродистого восстановителя и ванадийсодержащего шлака конверторного производства с дефицитом, по сравнению с оптимальной шихтой, извести . на 20-25 и ванадийсодержащего шлака на 45-5 О, а компенсацию всего дефицита на плавку извести осуществляют дополнительным равномерным вводом ее в печь в начальные (первый период плавки) 0,35-0,4 и в последние (третий период) 0,1-0,15 общей продолжительности плавки при сохранении оптимального напряжения на электродах в эти периоды плавки, а ванадийсодержащего шлака - дополнительным равномерным вводом его в промежуточные (второй период) 0,45 - 0,55 продолжительности плавки при напряжении на электродах в этот период 0,9-0,95 от оптимального напряжения. Корректировку состава лигатуры по легирующим элементам осуществляют заменой оксидом легирующего элемента части ванадийсодержащего шлака, вводимого в печь в виде дополнительной присадки,В первый и третий периоды плавки вследствие недогруза ванадийсодержащего шлака имеет место значитеьно больший избыток восстановителя по сравнению с оптимальной шихтой, которая имеет избыток восстановителя, В этих условиях идет процесс интенсивного восстановления кальция с образованием дисилицида кальция, Одновременно образуется карбид кремния, а также карбиды титана и ванадия. Электроды в зти периоды находятся в верхних горизонтах колош ника печи, процесс шлакообразования не имеет места и образующиеся карбиды совместно с восстановленным металлом выводятся в нижние горизонты печи и, выделяясь из металла, оседают на стенках тиглей.Металлическая фаза содеожит кальция 18-204, незначительное количество силицидов железа, марганца и хрома, а также ванадия, что не вызывает ликвации элементов и расслоения его на фазы по плотности. Кроме того, в металле содержится свободный, не связанный в силициды, кремний. Из-за низкой температуры в нижних горизонтах печи разрушения карбидов не происходит.Во втором периоде вследствие снижения напряжения на электродах глубина погружения электродов в шихту увеличивается. Восстановительный процесс проходит с образованием шлака, причиной чего .является снижение величины избытка восстановителя в шихте по сравнению с оптимальной шихтой. Образующийся шлак располагается над металлической фазой, которая в этот период прогревается более интенсивно, В этих условиях имеет место интенсивное разрушение карбидов кремния и ванадия; ЧС+ 29 = ЧЯ 2+ С, . (1)Карбид титана, осевший на стенках тиглей, при этом не разрушается. Выделяющиеся дисилицид ванадия и кремний растворяются в металлической фазе, а угле род, перемещаясь в ней в верхние горизонты, растворяется в шлаке,Кальций в этот период восстанавливается в значительно меньшей степени (содержание его в образующемся в этот период восстановленном сплаве по расчетам составляет 3 - 5;6). Образующийся при этом процессе карбид кремния в присутствии восстановленного железа полностью разрушается:302+ 231 С+ Ее = ЕеЯг+ Я+ 2 СО, (2) а ванадий связывается с восстановленным кремнием в дисилицид практически полностью. В этот период происходит, хотя и в значительно меньшей степени, чем в первый и третий периоды, образование карби 10 15 да титана, который, проходя с металлом 20 25 30 40 45 При корректировке состава получаемой лигатуры по содержанию легирующих элементов (например, ванадия, хрома, марганца и др.) путем введения оксидов этих элементов вместо части ванадийсодержащего шлака конверторного производства, которая вводится в печь в виде дополнительной присадки во второй период плавки, практически имеют место те же условия и проходят те же процессы, что и при введении на второй период плавки дополнительно только ванадийсодержащего шлака,50 55 через слой шлака, выделяется в нем. Частьтитана переводится в металлическую фазу ввиде силицида титана Т 312,Образующаяся во второй период металлическая фаза, обогащенная более тяжелыми элементами, чем кальций, попадая втиглях в металлический расплав первого периода плавки, утяжеляет его и, ликвируя(верхние горизонты вновь получаемогосплава опускаются вниз, а легкие компоненты сплава первого периода перемещаютсявверх), выравнивает состав жидкой фазы повсей высоте слоя к окончанию второго периода плавки,Дальнейшее увеличение продолжительности второго периода плавки может привести к нарушению равновесия и кувеличению расслоения сплава по плотности на легкую и тяжелую фракции. Однакоокончание второго периода плавки фактически означает начало выпуска расплава изпечи, чем предотвращается возможная ликвация в печи полученой лигатуры,При проведении третьего периода плавки в течение его продолжительности фактически достигается выделение из шихтыпорций образовавшегося сплава второгопериода, а сам третий период по сути является началом первого периода следующей .плавки.1752781 6Полученную лигатуру после выпуска от- ванадия в нее до 757 ь и снижении степениделяют от шлака и разливают в изложницу. перехода в лигатуру титана до 40,При необходимости в состав полученной ли- П р и м е р. Испытание предлагаемойгатуры дополнительно вне печи (в ковше) технологии получения лигатуры на основемогут быть введены легкоплавкие металло кремния, кальция, ванадия и железа (силикомпоненты, не требующие на их плавление кокальция с ванадием) проводят в промышбольших количеств тепла (например, алю- ленных условиях на печи . сминий, магний), трансформатором 15 МВ А,Выбранные параметры проведения В качестве шихтовых материалов исплавки по загрузке шихты и продолжитель пользуют кварцит, содержащий 97 2 ф ЗЮн ости периодов плавки установлены прак- шахтную известь с содержаниемСаОтически и обеспечивают достижение 97,5 ь, коксовый орешек(восстановитель) сзаданной цели, При отклонении от задан- содержанием влаги 14, углерода в тверных параметров имеет месТо любо увеличе- дом 85, древесный уголь (восстановительние содержания в лигатуре кальция при 15 и рыхлитель) с содержанием влаги 4,5 ф иснижении содержания и извлечения в нее углерода втвердом 70 , вана ийвана ия из шихтыф, ванадиисодержад ихты, а также одновременное щий шлак конверторного производства, соувеличение степени перехода в нее титана, держащий 10,3, металловключений и влибо увеличение содержания ванадия вли материале без металловключений 22,15гатуре при повышенном его извлечении из 7205, 7,1 МпО, 7,8 ТО 2, 2,8 Сг 20 з,шихты и одновременное снижение содер,67 О всеобщ,Рассчитанная оптимальная шихта наПри увеличении продолжительности получение лигатуры с содержанием7третьего периода плавки более 0,15 общей 25 ванадия и 11% кальция составляет на колоее продолжительности, более того, неиэ- шу, кг: кварцит 200; известь 40 вбежно меньшение ив ть; древесныйу ние продолжительности уголь 40; кокс 115; ванадийсодержащийпервого периода, что вызывает снижение в шлак 120 (избыток восстановителя противсплаве содержания кальция и нарушение необходимого по стехиометрии 25),стабильности состава получаемой лигатуры 30 Выплавку лигатуры осуществляют наот плавки к плавке,а снижение продолжи- печи с установившейся технологией вытельности третьего периода менее 0,1 от плавки силикокальция марки СК 15 со сфоробщей продолжительности плавки снижает . мированным гарниссажем.переход в жидкую металлическую фазу ва- Плавки испытываемой технологии пронадия и приводит к нестабильности получа водят по трем вариантам на подготовительемой лигатуры за счет перехода части ной шихте с дефицитом известиванадия (а также железа, хрома, марганца) (соответственно по вариантам 20, 22,5 ина следующую плавку,что вызывает увели-25%) и ванадийсодержащего шлака конверчениепотерьлегирующихэлементовзасчет торного производства (соответственно 45,расслоения металлической фазы последую 47,5 и 50 о ) с компенсацией дефицита извещей плавки в печи уже в ее начале,сти в первом и третьем перио ахСнижение напнижение напряжения на электродах ванадийсодержащего шлака во втором пево второй период плавки до 0,9 - 0,95 апти- . риоде плавок.мальной величины также установлено прак- В плавке попрототипу (вариант 4) шихтически и обеспечивает оптимальные 45 та соответствует расчетномуоптимальномуусловия разрушения в печи карбида вана- составу.дия (при снижении большем, чем до 0,9 от Количество проводимых плавок по кажоптимума, температура расплава снижает- дому варианту 8, количество задаваемых кося и разрушение карбида ванадия замедля- лош шихты. на плавку 18,ется) и, следовательно, максимальное 50 продолжительность плавки 2 ч. Оптимальизвлечение ванадия в лигатуру, а также уве-ное напряжение на электродах 140-150 А,личение степениразрушения карбида крем- Во втором периоде плавок по испытываения в процессе плавки (при увеличении мой технологии напряжение на электродахбольшем, чем до 0,95 от оптимума, карбидо- устанавливается в пределах 90-95 6 оптиобразование растет, а содержание свобод мальной величины,ного кремния снижается, что вызйваетснижение содержания кальция влигатуре) Параметры выплавки лигатуры (по вариантам) представлены в табл. 1.Предлагаемая технология позволяет На каждой плавке определяют массуполучать лигатуру с содержанием 6 - 7 ва- . полученной лигатуры, от нее отбирали прона ия и 10 - 120 дкальция при извлечении бу, в которой определяют содержание 81,Са, Ч, Т 1, Сг, Мп, и по полученным значениям рассчитывают извлечение в лигатуру Ч и Т 1.Средние значения этих величин по вариантам представлены в табл, 2.Способ выплавки лигатуры увеличивает содержание ванадия в лигатуре примерно в 1,5 раза, извлечение ванадия в нее на 23 ЯЗ,17 и одновременно снижает степень перехода в лигатуру примеси - титана на 3,82-4,58 абс.%.Формула изобретения 1, Способ выплавки лигатуры на основе кремния, кальция, ванадия и железа угле- термическим процессом, включающим непрерывную порционнную загрузку на поверхность колошника рудно-термической печи к электродам в течение плавки шихты, состоящей из кварцита, извести, углеродистого восстановителя и ванадийсодержащего шлака конверторного производства, проплавление, периодический выпуск из печи расплава, отделение от шлака и разливку лигатуры в изолжницы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения содержания в лигатуре и извлечения ванадия с одновре- .менным снижением степени перехода в лигатурупримеси - титана и сохранениемсодержания кальция, плавку ведут с дефи 5 цитом извести на 20-25 и ванадийсодер-жащего шлака на 45-50, а компенсациювсего дефицита на плавку извести осуществляют дополнительным равномерным вводом ее в печь в начальные 035-04 и в10 последние 0,1 - 0,15 общей продолжительности плавки при сохранении оптимальногонапряжения на электродах в эти периодыплавки, а ванадийсодержащего шлака - дополнительным равномерным вводом его в15 промежуточные 0,45 - 0,55 продолжительности плавки при напряжении на электродах вэтот период 0,9 - 0,95 от оптимального напряжения,2. Способпоп,1,отличающийся20 тем, что, с целью корректировки состава лигатуры из легирующим элементам, заменяют оксидом легирующего элемента частьванадийсодержащего шлака, вводимого впечь в виде дополнительной присадки,% 1сс а 1ас хЕ Е 1Х Ч 1Э У а Э О Х о а о 1- ФймЮььо .о3 Ф Х о йл э а С 3- е е Е Х 1 1" Х о 3 С ю о о о о оа оа ад Х Э о й Х Х 2 Х а 1- а Э э а С 3 аа аасс.С 1 ООссх3 О ОХОч ое хаф о1-1 1- е хо чоооох а1оо2 .О3- сХ Эзо очоЭ ассхйо 3- ао сео охС Ч 3 аФо 1- 1- й хоо М Х саа ос оЭ 1- О 3- Х С 3 Х Э С 1 Х Х Х ч Ф О е х с а с 11 Х Ч аеео х 1- а х оас 1 1 1 13 Х 1 1 3 1 о с о Х1 Э 1 1- 1 Х Х з1 л а х о а 1- 1 е х с э С Х 3 Ч 3- Э ЕЭФОе Х К Х 3 й е ес о о 31 1 1д 1 1 1 Х 1 1 1 1 1 дФ Х 1- о Э й Х 1 1 с а о сЭ о- я 4 Х а х 1- й о е ОСХХ1 1 1 1 1 1 1 3 3 1 1 1 1 1 Е 3 Хо едаОХх оо хоЭйФ3- ОХоХе сэ ос с 1 1 о.х Э ХХ т з х оф з О 3-О мос ХоХХЭсф, 3о3о1 1Ч 3 1оСХо хй 3ф ео сХ С,1оо еХае 2 13- 1- 1о хо хС З 3 Х о х Э Ф 1- ф 9 йха Х е е Ч а с ее о Х Ч 3. еоэ ф о 2 Х 1 " 1 9 оас Э Э а С 2 Х Х й Ф 3 1 о о х с ч 3-ОО ах а Э Х ф 1 Ч о о 3" Х й аЭ Х о сх е ссе аоа а а-т вооо 1 1а ал м м-тв ооо Ч:3 О 3 Ч 3 Ч СО лоь б - 1 а ь ало1752781 Таблица 2 Иэвлечение в лигатуруВариантплавки Содержание в полученной лигатуре, Ф Ч Т 1 Сг Ип Са Составитель Г.Дудик Техред М,Моргентал Редактор Н,Гунько Корректор О.Юрковецкая Заказ 2734 . Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Полученолигатурыза плавКУ КГ 1 2635 2 2640 3 2610 4(про тотип) 53,553,3 .52,955,0е 1 О,б 6,8 10,9 6,811,3 6,711,1 4,6 1,4 1 0,8 2,5 74,50 1,42 0,8 2,4 74,64 1,44 0,8 2,4 72, 70 1,61 0,8 2,4 48,77 40,97 41,34 41,45 45,27