Спосіб виплавки силікомарганцю в доменній печі

Спосіб відноситься до феросплавного виробництва і може бути використаним при виплавці силікомарганцю в доменній печі. До останнього часу силікомарганець виплавляли тільки в електропечах. При цьому використовували багату марганцеву руду і витрачали велику кількість електроенергії (4100-4500квт-год на одну тону силікомарганцю). Виснаження багатих марганцевих руд та дефіцит електроенергії приводять до необхідності розробки технології виплавки силікомарганцю в доменних печах з відносно бідних (карбонатних) марганцевих руд. Перші спроби виплавляти силікомарганець в доменній печі на атмосферному дутті починали ще в 1940р на металургійних заводах ім. Петровського та ім. Дзержинського. Відтак, із-за великих витрат коксу, які досягали чотирьох одиниць на одиницю силікомарганцю, та низької продуктивності печі експерименти були припинені. Знайомий більш пізний дослід виплавки силікомарганцю в доменній печі на збагаченому киснем дутті (См. Сборник Выплавка ферросплавов в доменной печи на дутье, обогащенном кислородом. М., « Металлургия», 1971.). Цей дослід використано в якості прототипу. Середні показники виплавки силікомарганцю за дослідний період приведені в таблиці 1. Показник Відносні витрати палива і сирих матеріалів, т на 1 т. сплава: - сухого коксу - марганцевої руди 1-го сорту - криворожської руди 2-го класу - то же 3 класу - зеленого шлаку - скрапа марганцевого - стр ужки металевої - вапняка Загальні витрати дуття, м 3/хвил, в т.ч. те хнічного кисню Тиск гарячого дуття, кПа Температура гарячого дуття, °С Таблиця 1 Величина 2,5 1,7 0,4 0,1 0,1 0,1 0,1 0,8 760 100 81 822 Після розливання силікомарганець мав наступний хімічний склад, %: Si 10,4 Mn 51,5 S 0,012 P 0,24 С 3,12 Цей дослід показав, що збагачення дуття киснем дозволяє значно знизити витрати коксу і суттєво понизити температуру колошникового газу, тобто усун ути головні перепони щодо виплавки силікомарганцю в доменних печах. В той же час цей дослід показав неможливість виплавки в доменних печах силікомарганцею потрібної якості. Силікомарганець хоча і відповідав ГОСТ4756-91 по кількості кремнію (10,4%), мав у своєм у складі набагато менше марганцю: 51,5% проти 65% за стандартом. Основна технічна суперечність, яка заважала виплавляти силікомарганець в повній відповідності до ГОСТ4756-91, полягає в тому, що відновлення кремнію потребує кислих шлаків, а відновлення марганцю, навпаки, основних шлаків. По цій причині неможливо створити умови, які б одночасно задовольняли двом відновлювальним процесам. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб виплавки силікомарганцю в доменній печі шляхом розведення в часі процесів відновлення кремнію і марганцю, з тим, щоб забезпечити можливість відновлення кремнію і марганцю при різних шлаках і створити таким чином умови для виплавки силікомарганцю відповідно ГОСТ4756-91. Суть винаходу полягає в тому, що в способі виплавки силікомарганцю в доменній печі, який містить в собі завантаження в доменну піч коксу, кварциту та марганцевмістної шихти, в якості марганцевовмістної шихти частково або повністю використовують вуглецевий феромарганець, а плавку ведуть з основностю шлаку CaO:SіO2=(1,0-1,2). Загальними з прототипом суттєвими ознаками винаходу є: - виплавка силікомарганцю в доменній печі; - завантаження в піч коксу, кварциту та марганцевмістної шихти; Відрізняючими ознаками прототипу є: - використання в якості марганцевмістної шихти вуглецевого феромарганцю; - ведення плавки з основністю шлаку 1,0-1,2. Між суттєвими ознаками винаходу і технічним результатом - виплавкою в доменній печі силікомарганцю, який за якістю повністю відповідає ГОСТ4756-91 - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступними доводами. Як уже відмічалось вище, виплавка в доменній печі кондиційного силікомарганцю з одночасним відновленням оксидів кремнезему та оксидів марганцю не є можливим із-за протилежних вимог до складу шлаку: відновлення кремнезему краще відбувається на кислих шлаках, а відновлення закису марганцю - на основних шлаках. Через це забезпечити оптимальні умови можливо тільки тоді, коли процес відновлення оксидів кремнію проводити окремо від процесу відновлення оксидів марганцю. При цьому розрахунки показують, що при роз'єднанні процесів відновлення марганцю і кремнію не збільшуються витрати коксу. Так, для виплавки силікомарганцю, в якому містилось 50% марганцю і 11% кремнію, потрібно 1675Ккал на 1кг сплаву, в той же час для виплавки феромарганцю з одержанням 74% марганцю і 0,9% кремнію необхідно затратити 1365Ккал на 1кг сплаву. Таким чином, для виплавки 1кг силікомарганцю необхідно затратити тепла на основні процеси на 310Ккал більше, ніж для виплавки 1кг феромарганцю. З ура хуванням 138Ккал, необхідних для відновлення 12% заліза (а саме на 12% був більшим вміст заліза в силікомарганці, ніж в феромарганці), загальне збільшення витрат тепла на відновлювальні процеси на 1кг силікомарганцю складає 310+138=448Ккал. По відношенню до загальних витрат тепла при виплавці феромарганцю збільшення витрат тепла складає 448.100/5170=8,7%. Тут 5170Ккал - кількість тепла на 1кг феромарганцю, яка установлена тепловим балансом виплавки феромарганцю на дутті, збагаченому киснем. Разом з тим, як показав дослід, витрати коксу при виплавці силікомарганцю в порівнянні з витратами коксу при виплавці феромарганцю були більшими на 570кг, або на 31,8%. Таким чином, збільшення витрат тепла на 8,7% викликало збільшення витрат коксу на 31,8%. Як показав аналіз, така значна різниця у витратах коксу викликана тим, що відновлення кремнію і марганцю відбувається одночасово, при цьому відновлення кремнію відбувається при більш високій температурі, ніж відновлення марганцю. Якщо ж виплавляти в доменній печі силікомарганець із шихти, марганцевмісна частка якої складається із вуглецевого феромарганцю, загальні витрати коксу зменшуються. Це досягається завдяки тому, що розплавлений феромарганець розчиняє кремній, який виникає, від того кількість вільного кремнію в сплаві зменшується і завдяки цьому полегшується подальше відновлення кремнію. Все це сприяє тому, що середня температура відновлення знижується. Приклад. Плавку силікомарганцю проводили на доменній печі об'ємом 1033м 3. Склад шихти на 1т силікомарганцю: кокс 1500кг руда марганцева 1-го сорту 1200кг вуглецевий феромарганець 675кг кварцит 500кг доломіт 900кг. Плавку проводили на повітряному дутті з температурою 1100°С і основністю шлаку 1,2. Добове виробництво 360т. Хімічний склад виплавленого силікомарганцю був наступним, %: Мn 65; Si 15; Fe 16,5; С 3,5. Хімічний склад силікомарганцю повністю відповідав вимогам ГОСТ4756-91.