Спосіб виробництва рафінованих сплавів марганцю

Спосіб виробництва рафінованих сплавів марганцю, який вміщує завантаження у піч силікомарганцю, флюсу та малофосфористого шлаку, розплавлення та продувку газом пічної ванни, який відрізняє ться тим, що розплавлення ведуть у конверторі, продувають знизу неперервно - спочатку киснем після завантаження силікомарганцю та при подальшому дозавантаженні решти компонентів, до моменту окислення 62-65% відносних кремнію силікомарганцю, потім нейтральним газом до закінчення процесу відновлення, а як флюс використовують вапняк, при витраті компонентів: вапняка 15,8-16,6 кг, малофосфористого шлаку 8,48,8 кг на 1 кг кремнію силікомарганцю, окисленого киснем дуття. (19) (21) 98084382 (22) 11.08.1998 (24) 15.12.2000 (33) UA (46) 15.12.2000, Бюл. № 7, 2000 р. (72) Садовник Юрій Володимирович, Рабінович Олександр Вольфович, Нефедов Юрій Андрійович, Сударушкін Віталій Олександрович, Казакова Людмила Петрівна, Межебовський Ігор Валерійович, Мураховський Василь Васильйович, Шестаковський Олег Фролович, Иордан Олександр Іванович (73) ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ПРОМАРМАТУРА" 31352 Наступне продування шлако-металевої системи повітрям в електропечі на заключній стадії рафінування лише в незначній мірі прискорює технологічний процес і не забезпечує глибокого рафінування готового металу від кремнію. Велика тривалість відомого процесу призводить до значних, до 10%, втрат ведучого елементу у відліт, що спільно з підвищеною кратністю шлаку призводить до низького (60-63%) використання марганцю на стадії силікотермічного відновлення. Ці ж причини призводять до низького (75%) корисного використання кремнію силікомарганцю. Крім того, реалізація процесу в дуговій печі обумовлює вкрай низький вихід вищи х марок сплаву за вуглецем. Останнє, в основному, пов'язане з контактом шлаку з графітовими електродами в процесі виплавки рафінованих сплавів марганцю. Таким чином, відомий спосіб має низьку продуктивність, високу енергоємність та порівняно низьку ступінь видобування марганцю. Задачею цього винаходу є зниження витрат електроенергії при одночасному підвищенні продуктивності та ступеню видобування марганцю за рахунок використання силікотермічного процесу відновлення в сполученні з газокисневим рафінуванням при виробництві рафінованих сплавів марганцю. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виробництва рафінованих сплавів марганцю силікотермічним відновленням, який включає завантаження у піч силікомарганцю, флюсу та малофосфористого марганцевого шлаку, розплавлення та продувку газом пічної ванни, розплавлення ведуть у конверторі, продувають знизу неперервно: спочатку - киснем, після завантаження силікомарганцю та при подальшому дозавантаженні решти компонентів; до моменту окислення 62-65% відносних кремнію силікомарганцю, потім нейтральним газом - до закінчення процесу відновлення, а як флюс використовують вапняк, при витраті компонентів: вапняку 15,8-16,6 кг, малофосфористого шлаку 8,4-8,8 кг на 1 кг кремнію силікомарганцю, окисленого киснем дуття. Суть запропонованого технічного рішення полягає у нагріванні та плавленні шихти за рахунок окислення кремнію металевого розплаву газоподібним киснем, який підводиться через дно дуттєвими пристроями зразу, з моменту завантаження силікомарганцю. При цьому тепло, яке виділяється, з урахуванням тепла екзотермічних реакцій силікотермічного відновлення окислів марганцю, достатньо для використання вапняку, як флюсуючого додатку та твердого малофосфористого шлаку. Таким чином, процес: При термічному розкладенні вапняку за реакцією: СаСО3®СаО+СО2, вуглекислий газ, що виділяється, перешкоджає утворенню на поверхні кусочків вапна монолітної плівки двокальцієвого силікату, як це має місце у прототипі. Це дозволяє значно підвищити продуктивність процесу виробництва рафінованих сплавів марганцю, бо утворення вільного окису кальцію (СаО) легко та швидко засвоюється шлаком. При цьому наявність вільного СаО сприяє зруйнуванню силікатів марганцю, які містяться в малофосфорному шлаку, а вільний МnО легко відновлюється кремнієм силікомарганцю. Для прискорення масообмінних процесів, після утворення основного активного шлаку (після окислення 62-65% кремнію силікомарганцю), переходять на продувку нейтральним газом. За даними авторів, перехід на продувку газом не асимілюється, дозволяє скоротити тривалість відновлювального процесу до 10 хвилин. Таким чином, запропонований спосіб виробництва рафінованих сплавів марганцю в порівнянні з прототипом забезпечує зниження витрат електроенергії, збільшення продуктивності технологічного процесу та ступінь видобування марганцю. В результаті поширеного пошуку по патентній та науково-технічній літературі за відповідними рубриками МПК та УДК сукупність суттєви х ознак, які повністю або частково збігаються з запропонованими та дозволяють вирішувати поставлену винахідницьку задачу, не було знайдено в жодному з технічних рішень. Як висновок, запропонований винахід відповідає критерію "новизна". Із відомого рівня техніки сукупність суттєви х ознак запропонованого технічного рішення з очевидністю не витікає. Як висновок, запропонований винахід відповідає критерію "винахідницький рівень". Запропонований спосіб виробництва рафінованих сплавів марганцю пройшов випробування в умовах 1,0 т конвертера ГКР. Передбачається, що нова технологія буде реалізована на Миргородському арматурному заводі, який установлює промисловий конвертер ГКР місткістю 5,0 т. Як висновок, запропонований винахід відповідає критерію "промислова застосовність", що підтверджується прикладами його конкретної реалізації, які наведені в табл. 1. В табл. 2 наведений хімічний склад початкових матеріалів для виробництва металевого марганцю. На дослідних плавках маса завантаженого силікомарганцю відомого хімічного складу дорівнювала 300 кг. Розплав продували киснем з питомою витратою 1 м 3/т за хвилину та аргоном у відновлювальний період з питомою витратою 0,5 м 3/т за хвилину. Потрібна витрата кисню на окислення кремнію силікомарганцю визначалась за допомогою витратних приладів. На дослідних плавках суворо витримували потрібне співвідношення між матеріалами, які завантажували, вапняком та малофосфористим шлаком, що легко реалізувати і в промислових умовах. Тому спеціальних дослідів з уточнення допустимих меж порушення запропонованого співвідношення 2(MnO)+[Si]=2[Mn]+(SiO 2) проводять у конверторі, а не в дуговій електропечі, як це передбачене у прототипу. При цьому значно зменшуються витрати електроенергії, а відсутність контакту графі тованих електродів з ванною забезпечує мінімальний вміст вуглецю в готовому металі. Інтенсивне перемішування металу та шлаку під час продувки нейтральним газом забезпечує глибоке рафінування металу від кремнію, що також збільшує вихід сплаву марки МР-1. 2 31352 між вапняком та малофосфористим шлаком не проводились, бо в одному разі це може призвести до невиправдано високої основності шлаку і, як наслідок, до збільшення його в'язкості, а в другому - до прямого збільшення втрат марганцю зі шлаком. Аналіз табл. 1 свідчить, що на плавках № 1, 2, які проводились з окисленням кремнію силікомарганцю в кількостях, менших за запропоновані (плавка № 1) або на нижній межі (плавка № 2), не вдалось отримати стандартного металевого марганцю як за вмістом марганцю у сплаві, так і за вмістом кремнію. Не дивлячись на досить високе загальне використання марганцю при конвертерній переробці на цих плавках, на першій з них (плавка № 1) залишився частково невикористаним кремній силікомарганцю (2,01% в готовому металі) через недостатню кількість початкових шлакоутворюючих компонентів. На другій плавці аналогічна картина утворилася через додаткові теплові втрати, які утворились за рахунок підвищених витрат початкових шлакоутворюючих компонентів, в основному, вапняку. Утворений в'язкий шлак і в цьому разі не дозволив провести відновлення МnО в оптима льних кількостях, що знову призвело до підвищеної концентрації кремнію в металі (1,81%, плавка № 2). Також незадовільні результати за вмістом кремнію отримані на плавці № 6, де, не дивлячись на максимальне окислення кремнію киснем, згідно з формулою винаходу, його концентрація в металі досить висока (1,24%), що пояснюється низькою кількістю доданих шлакоутворюючи х компонентів. При збільшенні кількості кремнію, що підлягає окислюванню, до >65% (плавка № 7) помітно знижується видобування марганцю через його значні втрати з кінцевим шлаком. При цьому в обох плавках (плавка № 6, 7) вміст марганцю у сплаві нижче потрібного (