Спосіб виробництва комплексного залізо-кремній-магній-кальцій-титанового сплаву

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, используемых при производстве высококачественных сталей ответственного назначения. Известен способ раскисления, модифицирования и микролегирования рельсовой стали, включающий ввод в расплав ферросплавов, содержащих железо, кремний, магний, кальций и титан [1]. Для этой цели используют комплексные сплавы, химический состав которых приведен в табл.1. Комплексные сплавы с высоким содержанием магния (более 5%) получают путем растворения чушкового магния в жидком расплаве. Этот способ имеет ряд недостатков, основным из которых является опасность выброса расплава из ковша вследствие интенсивного испарения магния в процессе его растворения. Процесс сопровождается интенсивным дымообразованием и световым эффектом. Наиболее близким к заявляемому по сути и достигаемому эффекту является силикотермический способ восстановления кальция и магния из их окислов кремнием ферросилиция, с использованием шихты, содержащей известь, магнезит, доломит, ферросилиций и плавиковый шпат [2], который позволяет получить в сплаве массовую долю магния до 5%. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить комплексный сплав, содержащий титан. Поставленная задача достигается за, счет того, что в способе производства комплексного железокремний-магний-кальций-титанового сплава, включающем порционную загрузку в печь шихтовы х материалов, состоящих из извести, магнезитового порошка, ферросилиция и плавикового шпата, их расплавления и последующего силикотермического восстановления кальция и магния из их окислов, загружаемые в печь шихтовые материалы взяты в следующем соотношении компонентов, кг/т: Известь 900-1100 Ферросилиций ФС 65 930-1100 Плавиковый шпат 120-230 Магнезитовый порошок 180-250 а в заключительный период плавки за (10-15) минут до выпуска в печь присаживают ферротитан ФТи30 в количестве (170-250) кг/т. При использовании других марок ферросилиция и ферротитана их массовый расход корректируют по массовой доле основного элемента. Компоненты шихты: кремнийсодержащий восстановитель (технический или кристаллический кремний по ТУ 48-0103-163/0-94, ферросилиций по ГОСТ 1415-78) фракцией не более 20 мм; плавиковый шпат (CaF2 более 55%) по ГОСТ 29220-91; известь шахтны х печей по ТУ 14-16-42-90 фракцией (10-40) мм, с содержанием окиси кальция не менее 92%; магнезитовый порошок по ГОСТ 24862-81 и ГОСТ 10360-85 титансодержащий материал (ферротитан по ГОСТ 4761-91 и отходы титана). Количество кремния и окислов восстанавливаемых элементов СаО и МgО выбрано из соотношения Si = 0,6, CaO + MgO при котором достигаются лучшие показатели. При массовой доле кремнийсодержащего восстановителя (ФС 65) менее 930 кг/т восстановление протекает не в полной мере, что не позволит получить необходимое содержание кальция и магния в сплаве, а при массовой доле восстановителя (ФС 65) более 1100 кг/т происходит его непроизводительный перерасход и приведет к удорожанию шихты. Уменьшение массовой доли извести и магнезитового порошка ниже нижнего предела также снизит массовую долю кальция и магния в сплаве, а увеличение их расхода выше верхнего предела приведет к увеличению вязкости шлака и ухудшению процесса восстановления кальция и магния. Увеличение массовой доли плавикового шпата более 230 кг/т приводит к удорожанию шихты, а его снижение менее 120 кг/т - к ухудшению условий восстановления кальция и магния в результате повышения вязкости шлака. При массовой доле титансодержащего материала (ФТи30 ) ниже нижнего предела и выше верхнего предела не будет достигнуто заданное содержание титана в сплаве. Ввод ферротитана в печь в заключительный период плавки обусловлен тем, что в этом случае он не оказывает существенного негативного влияния на процесс восстановления кальция и магния по сравнению с его присадкой вместе с остальными шихтовыми материалами в период завалки, а также снижением его угара, поскольку в этот период печь работает на минимальной мощности. Присадка ферротитана за (10-15) минут до выпуска плавки обеспечивает его полное растворение в объеме металлической фазы. Пример. Испытание способа производили на промышленной электропечи ДСП-12Н3 с трансформатором мощностью 8 МВА с угольной футеровкой подины и стен ванны. Дозировку шихтовы х материалов производили с помощью дозаторов и ленточной бросковой машины последовательным взвешиванием в расчете на одну колошу. Состав колоши, кг: Известь 90-100 Ферросилиций ФС 65 93-110 Плавиковый шпат 12-23 Магнезитовый порошок 18-25 Шихту подавали в зону действия электродов до заполнения рабочего объема печи. По мере проплавления шихты и образования колодцев шихту сталкивают с откосов и подают в печь новые навески шихты. Процесс продолжают до заполнения ванны жидким расплавом. После полного расплавления шихты и силикотермического восстановления кальция и магния за (10-15) минут до выпуска плавки в печь присаживали ферротитан ФТи30 в количестве (170-250) кг/т. В табл. 2 представлены результаты, полученные при испытании заявляемого способа в промышленных условиях. Соотношение компонентов в заявляемой шихте для выплавки комплексного сплава соответствует граничным значениям компонентов (вариант 1 и 3), среднему значению (вариант 2) и известной шихте (вариант 4). Экономическая эффективность от использования комплексного сплава, произведенного по заявляемому способу, по сравнению со сплавом, произведенным по способу, взятому в качестве прототипа, заключается в увеличении выхода рельсов высшей категории качества с 60 до 90%. Это обусловлено тем, что при использовании сплава, произведенного по способу, взятому в качестве прототипа, для модифицирования и микролегирования рельсовой стали в ковш дополнительно присаживают ферротитан, содержащий до 12% AI, способствующему образованию строчек глинозема, в то время как при использовании сплава, произведенного по заявляемому способу, для микролегирования и модифицирования рельсовой стали образование строчек глинозема не получает существенного развития.