Спосіб виготовлення феросилікоцирконію

1 Спосіб виготовлення феросилікоцирконію, який включає підготовку шихтових матеріалів шляхом роздрібнення вапна, до фракції 1,0-25,0 мм, додаток ВІДСІВІВ феросиліцію, фракції 1,0-10,0 мм та цирконового концентрату дрібної фракції розміром часток 0,25-0,063 мм та ретельного перемішування компонентів шихти у змішувальному барабані протягом 10-15 хв до одержання моношихти, який відрізняється тим, що шихтові матеріали подають під дуги, у прогріту електропіч до температури 1500-1600°С порціями, по 150-200 кг, при цьому, період між завантаженнями порцій визначають по вимірювальному лічильнику електроенергії з розбігом 200-250 квт/год на 100 кг завантаженого в електропіч цирконового концентрату 2 Спосіб виготовлення феросилікоцирконію за п 1, який відрізняється тим, що після завантаження в електропіч всієї шихти на плавку і повного проплавлення матеріалів витримують розплав під дугами протягом 5-і 0 хв , з доведенням температури в електропечі до 1650-1750°С, після чого зливають шлак у сталеву ливарницю, далі випускають металевий розплав у чавунній ливарниці та охолоджують його при температурі навколишнього середовища протягом 6-8 годин, після чого злитки механічно подрібнюють і сплав розсіюють на віброситах з заданими розмірами комірок для одержання необхідного фракційного складу готової продукції Винахід відноситься до металурги, а саме до способів виробництва ферросилікоцирконію в дуговій електропечі ВІДОМІ способи виплавки ферросилікоцирконію в дугових електропечах силікотермічним методом з повільним регулюванням температури після завантаження шихти, що складається з цирконієвого концентрату (62,06%ZrO2, 36,16%SiO2, 0,32% Fe2O3), 75% -ного ферросиліцію(75,80%3і, 22,25% Fe, 0,6% Са) і свіжеприготовленого вапна (96% СаО), (дивись, Б А Шушлєбш, «Дослідження силікотермічного процесу одержування силікоцирконію», «Теорія металургійних процесів», «Збірник праць», (Випуск 70, Видавництво «Металургія», М 1969, стор 149-158)-аналог Відомий спосіб одержування ферросилікоцирконію, обраний у якості аналога, має нижченаведені недоліки а) оскільки процес ведуть при високих температурах 1850-1950°С в печі опору, то це сприяє збільшенню витрат електроенергії на тонну готової продукції, б) процес супроводжується збільшенням вище пиловидними частками S1O2 та цирконієвого концентрату Найбільш близьким по технічній суті до досягнутого результату є технологія виготовлення ферросилікоцирконію алюмотермічним способом (дивись, М І Гасик, Н П Лякішев, Б И Емлін, «Теорія і технологія виробництва ферросплавів», М «Металургія», 1988, стор 537-540) - ПРОТОТИП У прототипі, отриманий сплав містить 5051% Zr, 26-27% Si, 5-8% Al, 0,10-0,13% С Істотними недоліками відомої технології одержування ферросилікоцирконію є а) наявність високого вмісту алюмінію у готовому сплаві, що веде до утворення оксидних неметалевих включень АЬОз у готовій сталі при розкисленні м ферросилікоцирконієвим сплавом, б) оскільки спосіб виробництва по цій технологи є двостадійним, то це призводить до ускладнення процесу виробництва ферросилікоцирконієвого сплаву, в) тому що до складу шихти крім цирконієвого концентрату входять дорогі інгредієнти - первинний та вторинний алюмінієві порошки, а також селітра, що призводить до здорожання готової продукції КІЛЬКОСТІ летючих (SiO) пилоподібних ВІДХОДІВ (S1O2), а отже забруднюється навколишнє середо ю О (О со 43601 В основу винаходу поставлена задача виплавки ферросилікоцирконію шляхом попередньої підготовки компонентів шихтових матеріалів і ПОСЛІДОВНОСТІ ведення процесу їх плавки, що забезпечить одержання сплаву з низьким складом алюмінію для виробництва спеціальних видів сталей Поставлена задача вирішується за рахунок того, що цирконієвий концентрат фракції 0,063-0,25 мм, ферросиліцій марки ФС 75 фракції 1-10 мм і вапно роздроблене до фракції 1,0-25,0 мм завантажують у змішувальний барабан і змішують протягом 10-15 хв , що сприяє покращенню контакту окремих часток шихтових матеріалів, внаслідок чого прискорюється хімічна реакція в зоні горіння дуг в електропечі Шихтові матеріали порціями по 150-200 кг подають під дуги в розігріту до температури 15001600°С електропіч, при цьому період між завантаженнями порцій визначають по вимірювальному лічильнику електроенергії з розбігом 200-250 квт/год на 100 кг завантаженого в електропіч цирконієвого концентрату Після завантаження в дугову електропіч всієї шихти на плавку, і повного проплавлення матеріалів, витримують розплав під дугами на протязі 5-10 хв , з доведенням температури в електропечі до 1650-1750°С Після чого шлак скачують у сталеву ливарницю, а далі випускають металевий розплав у чавунні ливарниці і охолоджують при температурі навколишнього середовища протягом 6-8 годин Отримані злитки піддають механічному дробленню, а потім шматки сплаву розсіюють через вібросита з заданими розмірами комірок для одержання необхідного фракційного складу готової продукції Нижче приводимо причинно-слідчі зв'язки між сукупністю ознак необхідних і достатніх для здійснення процесу виплавки ферросилікоцирконію і технічними результатами отриманими від його використання Змішування компонентів шихти у змішувальному барабані, менше ніж 10 хв , не дозволяє одержати рівномірний розподіл часток у обсязі шихти та призводить до її розслоєння, а змішування більш, ніж 15 хв , призводить до того, що шматки вапна зтираються, з утворенням значної КІЛЬКОСТІ пилу, тобто, з утворенням часток СаО менше за 1 мм та виносу їх з електропечі По запропонованій технології попередньо перемішані матеріали шихти (моношихту), подають під дуги електропечі для прискорення в 1,5-2 рази процесу плавлення і відновлення ZrO2, кремнієм ферроСИЛІЦІЮ Температурний режим початку ведення процесу плавки при температурі 1500-1600°С є оптимальним, тому, що при температурах нижче 1500°С, процес відновлення протікає повільно з переходом відновлювача (кремнію) у газоподібну фазу - SiO, a перегрів електропечі вище 1600°С призводить до перевитрати електроенергії та до зниження СТІЙКОСТІ футеровки Подача шихти порціями менше 150 кг призводить до того, що відбувається швидке відкриття поверхні електродів в області горіння електродуг, в результаті чого відбувається винос шихтових матеріалів з газами, що відходять, а подача порцій шихти більше 200 кг призводить до утворення на стінках електропечі не проплавленої шихти, до так званого "закозлення" електропечі Витримка розплаву під дугами наприкінці плавки менше 5 хвилин (t =1650°C) є недостатньою для встановлення рівноваги в системі металшлак і осадженню корольків металу із шлаку, а більше 10 хвилин (t=1750°C) призводить до перегріву розплаву, що негативно позначається на СТІЙКОСТІ футеровки електропечі і призводить до швидкого згорання графітових електродів Охолодження готового сплаву в чавунній ливарниці при температурі навколишнього середовища менше 6 годин призводить до того, що сплав пригорає до стінок ливарниці і його важко визволити без додаткових прийомів, а охолодження більш 8 годин - є недоцільним, через те, що призводить до збільшення парку ливарниць Прикладом конкретного виконання технологічного процесу виплавки ферросилікоцирконію є виробництво промислової партії сплаву в КІЛЬКОСТІ 14 тонн Проведена кампанія з 11 досліднопромислових плавок в електропечі ВАТ "Новомосковський трубний завод", підтвердили перевагу нової технології в порівнянні з відомою технологією по прототипу Порівняльні дані наведені в таблиці Порівняльні дані видаткових коефіцієнтів на 1 баз тонну ферросилікоцирконію (40% Zr) Показники Вихідні дані Алюмотермічний спосіб (прототип) Силікотермічний спосіб (винахід) • Цирконієвий концентрат (60% ZrO2) 1350,7 1320,0 • первинний алюмінієвий порошок, • вапно, 616,7 380,6 400,0 • ферросиліцій (ФС-75), 140,0 850,0 • залізна руда, 154,0 • селітра 29,2 1512,0 1390,0 66,7 67,6 1064,0 1280,0 Витрата шихтових матеріалів (кг) Витрата електроенергії (квт/год) Витяг (Zr, %) Середня маса плавки (кг) 43601 В результаті проведеної партії дослідно-промислових плавок був отриманий сплав з низьким вмістом алюмінію Отриманий сплав містить 35,0% Zr, 48,0% Si, 0,8% Al, 0,06% С, 0,056% Р, 0,005% S Приведений інгредієнтний склад і відсотковий вміст отриманого сплаву по запропонованій технологи підтверджує рішення поставленої задачі і відповідає всім вимогам споживача, з метою використання отриманого сплаву при виробництві високоякісних сталей Технологія, яка заявляється для одержання ферросилікоцирконію для захисту декларативним патентом відповідає критеріям «новизна», «корисність» і «ефективність», а сплав який буде введено у промисловий оббіг призведе до економічної вигоди у народному господарстві України, оскільки на нього є великий попит вітчизняних і закордонних виробників високоякісних сталей Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3-72-89 (03122) 2-57-03