Спосіб виплавки фторидно-окисних флюсів

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТ* РЕСПУБЛИК (51)5 с 21 С 5 / 5 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГННТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 4392387/31-02 (22) 15.03.88 (46) 30.08.90. Бюл. № 32 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) М.И.Гасик, О.И.Кривенко, * В.П.Кандыбка, И.И.Люборец, И.Г.Кучер и А.А. Емельянов (53) 669.187.26.046.587 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР » 398374, кп. В 23 К 35/36, 1972. • Авторское свидетельство СССР ft 810418, кл. В 23 К 35/40, 1978. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФТОРИДНО-ОКСИДНЫХ ФЛЮСОВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении электроплавленных флюсов как электрошлакового, так и сварочного сортамента. Целью изобретения является снижение потерь фторидных и оксидных компонентов испарением. Способ выплавки фторидно-оксидных флюсов включает последовательную загрузку в печь шихтовых компонентов на остаточный расплав, расплавление их, доводку расплава до получения заданного флюса, выпуск флюса и его грануляцию, при этом на остаточный расплав загружают оксид кальция в количестве 1-5% от массы шихты и после загрузки оксида кальция производят выдержку в течение 2-5 мин. Использование способа позволяет снизить потери дефидитных и других фтористых соединений и глинозема в 1,5-2 раза.4 табл. Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении электроплавленных флюсов как электрошлакового, так и сварочного сортамента. Цель изобретения - снижение потерь фторидных и оксидных компонентов испарением. Предлагаемый способ выплавки фторидно-оксидных флюсов включает последовательную загрузку в печь шихтовых компонентов на остаточный расплав, расплавление их, доводку расплава до получения заданного флюса, выпуск флюса и его грануляцию, при этом на остаточный расплав загружают оксид кальция в количестве 1-5% от (Массы шихты и после загрузки оксида кальция производят выдержку в течение 2-5 мин, В процессе выплавки флюсов фторид натрия или кальция вступает во взаимодействие с содержащимися в расплаве AljOg и SiO2 с образованием AlFg или ^ соответственно: 3(СаР г )+(А1 2 О 3 )=3(СаО)+2{А1РЛКі) 2(СаГ г ) + (5і02)=2(Са0)+{5іР4^т (2) При этом потери массы флюсов испарением составляют до 8%, Такие плавленные флюсы как АНФ-6 и АНФ-1, получившие широкое применение в электрошлаковой технологии (ЭШТ), содержат в своем составе фтористый кальций в количествах 6090 мас,%. Для получения этих флюсов используется ограниченное число ших 00 1588779 товых ингредиентов: для АНФ-1 - флюоритовый концентраті для АНФ-6 - флюоритовый концентрат и глинозем» Для уменьшения потери массы флюсов испарением и для выплавки флюсов со стабилизированным содержанием фторидних компонентов и оксидов алюминия и кремния» Необходимо процесс выплавки флюса в электропечи вести таким образом, чтобы стало возможным снижение термодинамической активности Al^O-a, и SiO^ во флюсовом расплаве» Как видно из уравнений (1) и (2), оксид кальция снижает термодинамическую активность Al-O^ и SiO^ во фяросовом расплаве. Экспериментапьно установлено, что количество вводимого СаО должно находиться в пределах 1-5 мас в % от массы 20 завалги шихты. Производство флюсов марок АНФ-6 и АНФ-1 ставит своей целью получение двухкомпонентной шла- ' ковой системы CaF^ - Al^Oj и монокомпонентной С а Г 2 соответственно» Флюоритовий концентрат должен соответствовать требованиям, представленным в табл * 1 • Применяемый глинозем должен соответствовать требованиям, представлен30 ным в табл.2, Химический состав выплавляемых флюсов ЭШП дан в табл.З. Как видно из приведенных данных табл.З, СаО не вводится специально в состав шихты для выплавки флюсов, 35 кроме того в составе шихтовых компонентов СаО содержится в незначительных .-^количествах (см. табл.! и 2 ) , Однако химическим составом флюсов АНФ-6 и АНФ-1 допускается содержание 40 СаО менее S мас.%» Оксид кальция является примесью в этих флюсах, накопление которого происходит в результате развития процесса фторидообразова45 ния по уравнениям (1) и (2), Однако загрузка СаО в печь в процессе выплавки флюсов, как предусматривается в предположенном изобретении, позволяет иметь в составе флюсов менее допустимого количества примесного ком- 50 понента СаО, в результате уменьшения потерь фтора и алюминия с отходящими газами. Введение в расплав СаО ограничивается требованиями химического состава 55 флюсов менее 8 мас.%. Поскольку химический состав шихтовых компонентов стабилен, количество вводимого СаО по предлагаемому способу (1-5 мас.% СаО) обеспечивает получение готового флюса заданного состава (см, табл.З), Термогравиметрическим методом исследована кинетика испарения" расплава флюоритового концентрата марки ФФ-92 при плавке флюса АНФ1-2, а также кинетика испарения расплава системы CaF^ + А 1 а 0 3 . Установлено» что присацка на зерйало расплава кальциисодержащего оксидного материала (в данном случае использовали металлургическую известь) в количестве 1-5% от массы завалки шихты снижает скорость испарения флюсового расплава за счет насыщения его поверхностного слоя СаО. При этом введение на зеркало расплава менее 1% СаО нерационально, поскольку это не обеспечивает эффективного влияния на подавление процесса фторидообразования. Загрузка кальциисодержащего материала в количестве более Ъ% не обеспечивает получения флюса, отвечающего требованиям технических условий по содержанию во флюсе оксида кальция. Поскольку гроцесс испарения фторидно-оксидных расплавов происходит с поверхности, то технологически необходимой для растворения СаО в расплаве , является выдержка расплава в течение 2-5 мин. Тем самым достигается насыщение поверхностного слоя СаО, При этом выдержка менее 2 мин является недостаточной для осуществления процесса плавления и усреднения состава остаточного расплава. Выдержка более 5 мин является технологически нерациональной, поскольку предлагаемый интервал выдержки полностью обеспечивает плавление и растворение присаживаемого СаО. При выплавке фторидно-оксидных флюсов предлагаемым способом снижаются потери фторидных и оксидных компонентов испарением, насыщается поверхностный слой расплава оксидом кальция, ростет основность флюсового расплава и снижается термодинамическая активность фторидообразовання компонентов SiO^, А 1 г 0 3 . П р и м е р. В идентичных лабораторных условиях проводили сопоставительный анализ способов получения фторидно-оксидных флюсов марок АНФ-6 и АНФ-1-2, выплавляемых предлагаемым и известным способами, 1588779 6 Результаты химического анализа , Выплавка флюса АНФ-6. В печь на флюсов на содержание основных компо-г зеркало остаточного расплава выгружанентов свидетельствуют о том, что ли первой порцией известь в количестхотя их содержание и соответствует ве 0,1; 1; 3, 5; 5,9 мас.% от общей требованиям нормативной документации массы завалки шихты, что составляет (за исключением варианта № 5 ) , однако 0,0Г, 0,1, 0,3.0,5; 0,59 кг. После характеризуются различными значениями чего производили выдержку расплава потери массы расплава и скорости ис-г в течение V, 2; 3,5; 5, 6 мин для каждого опыта соответственно» что не- JQ парения» Флюсы, полученные по варианобходимо для растворения извести в там 1, имеют наибольшую скорость исостаточном расплаве. Затем в печь парения расплава и, следовательно, загружали шихтовые материалы-флюорихарактеризуются повышенной потерей товий концентрат 7 кг и глинозем массы расплава. Флюсы, полученные 3 кг (равновеликое количество для 15 по., вариантам 5, хотя и отличаются всех вариантов). Проводили расплавленаименьшей потерей массы расплава, ние и доводку флюса. По окончании однако в своем составе;, содержат изпроизводили грануляцию флюсового расбыточное количество СаО, Флюсы, полуплава. ченные по известному способу, хотя и 20 содержат количество основных компоВыплавка флюса АНФ-1-2 включала нентов, отвечающих нормативному, но аналогичные технологические операции в отличие от вариантов 2-4 характерис той лишь разницей, что шихта для зуются повышенньми значениями потери получения данной марки содержала тольмассы расплава испарением, ко флюоритовый концентрат. Примеры испытаний способов представлены в 25 В результате применения предлагаетабл.4. мого способа достигается значительная экономия дорогостоящих и дефицитных Необходимо осуществлять последоваматериалов - фтористого кальция и глительную загрузку шихтовых материалов нозема, а также уменьшается введение и СаО. Загрузка СаО вместе с шихтой в печь технологически невозможна в 2Q вредных фтористых соединений- в окрувследствие конструктивных особенносжающую среду. тей, а также является нерациональной, так как обусловливает увеличение Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я тугоплавкости шихты. Способ выплавки фторидно-оксидных флюсов, включающий последовательную Практически в любой период времени в печи присутствует флюсовый расплав 35 загрузку в печь шихтовых компонентов на остаточный расплав, расплавление, либо наведенный новой порцией шихты, доводку расплава до получения заданлибо остаточный после выпуска из пеного флюса, выпуск и грануляцию флюса, чи, В связи с этим после загрузки о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, СаО на остаточный расплав необходимо с целью снижения потерь фторидных производить выдержку в течение 2 и оксидных компонентов испарением, на 5 мин. Выдержка необходима для растостаточный расплав загружают оксид ворения СаО в объеме расплава и насыкальция в количестве 1-5% от массы щения поверхностного слоя оксидом шихты, после чего производят выдержку кальция, что препятствует развитию 45 в течение 2-5 мин. "процесса фторндообразования. Т а б л иц аі Содержание, мае Л Марка плавикового шпата CaF,, SiO, CaCO, ФФ-95а ФФ-95Б ФФ-92 95 95 92 1,5 2,5 2,0 з,5 з,0 з, 0 Р 0, 1 0, 1 0» 1 1588779 , Т а б л и ц а Примесь, X Марка гли- Потери при прокаливанозема 2 А1 2 0 3 Не менее нии, X Г-1 Г-2 Г-3 о. 9 о. 9 о, 9 0 , 05 0 , 06 0 , 03 0 , 05 о, 08 0, 10 0, 5 0, 5 0 , 5. 99 99 99 Т а б л и ц а З Марка Содержание компонентов, мас.% Номер ТУ СаО CaF, АНФ-1-2 АНФ-6 АНФ-6-1 ТУ44-1-1948-77 н.м. 85,0 ОстаТо же льное - и н.б. 8,0 25-31 23-31 SiO. н.б. н.б. 1.0 н.б. 8.0 н.б. 8,0 н.б. 8,0 2.5 н.б. 2.5 FeO н.б. Р и.б, S н.б. 0, 5 0 .0.2 0 .02 о, 05 0 , 05 0 ,02 о. 05 о. 5 о. 5 Т а б л и ц а Д Парка флюса В*ри- Количество СаО яа остаточный расплав от массы «агрухсмшой тхты, нас.1 АНФ-6 Известный АН*-1-2 Известны* 0,1 1 3 3 5.» 0.1 1 3 S 5,9 Редактор М»Недолуженко Выдержка после з а г рузки СаО, ним t г 3.5 3 6 • 2 3.5 Ъ 6 Загруженные • печь Общее Содержание во Флюсе компо- Потерн материалы, к г коли- нентов, нас.Х массы чество расплаИзФлюо Глино- шихты, ва и с СаО весть рит зем кг парением, нес Л o.ot 0,1 0,3 0,5 0,59 0,01 0,1 0,3 0,5 0,59 7 7 7 7 7 7 to 10 to to to 10 3 3 3 3 3 3 Ю.01 66,0 10,1 64,9 10,3 63,7 (0,5 6t,9 10,59 65,3 10,0 63,0 10,01 91,3 10,1 90,15 10,3 89,3 10,5 86,1 10,59 86,79 10,0 90,2 25,6 26,4 27,3 27,9 28,3 25,9 1,9 2,5 2,9 3,4 3,9 2,7 5.9 6,1 6,4 7.5 8,4 6,1 5.7 6,2 6,6 7.3 8,1 5,9 2,1 2,2 2.2 2,3 2,3 2,2 0,8 0,85 0,9 0,9 0,91 0,9 5,21 4,61 3,32 2, B0 2,64 5,28 3,49 2,61 2,03 1,05 0,80 3,5 Скорость испарения расплава, кг/м*«с 4,58 3,81 3,02 2,45 2,01 4,62 2,89 2,10 1,80 1,10 0,90 2,90 Составитель К.Сорокин Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо Заказ 2517 . Тираж_502 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101