Спосіб виплавки марганцевих феросплавів

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке марганцевых ферросплавов. Цель изобретения - сниже ние содержания фосфора в сплаве и уменьшение удельного расхода электроэнергии. Способ включает предварительный нагрев шихтовых материалов непосредственно, в печи по режиму: 100-200 град/мин до температуры 800°С, а затем - со скоростью 30-50 град/мин. В процессе выплавки отношение карбида кремния к фосфору поддерживают равным 1,0-15. Заданный режим нагрева обеспечивают за счет регулирования длины погружаемого в шихту участка электрода, равной 1-6 диаметра электрода. Изобретение позволяет снизить содержание фосфора в сплаве от 0,39 до 0,32%, уменьшить расход электроэнергии от 4220 до 4010 кВт ч/т, повысить извлечение марганца в сплав от 73,6 до 81.4%. 1 табл. С Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке марганцевых ферросплавов. Целью изобретения является снижение содержания фосфора в сплаве и уменьшение удельного расхода электроэнергии. , Способ заключается в том, что предварительный нагрев шихтовых материалов проводят непосредственно в электропечи по режиму: 100-200 град/мин до 800°С, а затем - со скоростью 30-50 град/мин, В процессе выплавки отношение карбида кремния к фосфору поддерживают равным 1,0-1,5, а заданный режим нагрева обеспечивают регулированием длины погружаемого в шихту участка электрода, равной 1-6 диаметра электрода. Способ осуществляют следующим образом. При выплавке марганцевых ферросплавов улет фосфора в газовую фазу увеличивается на 11-16% по сравнению с известными способами. Термодинамический анализ свидетельствует, что фосфат кальция обладает высоким химическим сродством к карбиду кремния. Выход фосфора в газовую фазу при восстановлении его карбидом кремния намного больше, чем при восстановлении коксом. Уменьшение выхода СО из зоны реакции позволяет повысить содержание фосфора в отходящих газах. На восстановление 1 мольСаз(РО4}2 карбидом кремния требуется затратить 6520 кДж, а углеродом 1377 кДж тепла. В процессе восстановления марганцеворудного сырья карбидоугольной смесью 1643Є27 карбидная составляющая выполняет функНаилучшие технико-экономические поцию реагента, вытесняющего Фосфор из казатели процесса выплавки марганцевых марганцевого сырья Причем дефосфация ферросплавов достигаются при остаточном протекает еще в твердофазном состоянии. содержании карбида кремния и углерода в В карбидоугольной смисе карбид крем- 5 агломерате 0,1-3,0% соответственно. При ния и углерод распределены в элементарснижении количества остаточного карбида ных объемэх равномерно, что обеспечивает кремния в агломерате ниже 0,1%, не достизначительное увеличение скорости восстагается полнота протекания процессов восновительных реакций, повышает активное становления окислов марганца, а также сопротивление ванньі печи 10 создание ванны с высоким удельным При выплавке марганцевых ферросплаэлектросопротивлением. вов карбид кремния азаимодействует с наУвеличение количества остаточного ходящимися в непосредственном карбида кремния выше 3,0%, приводит к соприкосновении оксидами марганца Марповышению величины содержания кремния ганец и кремний переходят в сплав по ре- 15 в сплаве, который в некоторых марках маракции ганцевых ферросплавов ограничен mMnO - nSiC = MnmSin + CO * Отношение карбида кремния к фосфору В результате этого сокращается кратподдерживают в пределах 1 0-1,5. ность шлака и, как следствие, уменьшаются Режим нагрева шихты происходит за потери марганца и кремния с оксидами шла- 20 счет регулирования длины электрода. ка При перемещении электрода вверх реКремний и углерод карбида кремния акционная зона приближается к поверхнопринимают участие в восстановлении оксисти колошника, что позволяет увеличить дов марганца. При этом протекают реакции скорость повышения температуры шихты до экзотермЕ^ческого характера, что способст- 25 800°С и уменьшить скорость повышения вует снижению расхода электроэнергии на температуры шихты после 800°С. При пере1-1.5% мещении здектрода вниз увеличивается Использование марганцевого агломескорость нагрева шихты после 800°С и рата с остаточным содержанием карбида уменьшается скорость нагрева до 800°С. кремния и углерода является перспектив- 30 Длина погруженного в шихту участка ным направлением развития технологии электрода должна быть равной 1-6 диаметполучения марганцевых ферросплавов, отра электрода для круглых и ширины для прякрывает в электрометрии марга-нца новые моугольных электропечей. дополнительные возможности интенсифиДлина погруженного в шихту участка кации процесса выплавки Остаточный кар- 35 электрода должна быть равной 1-6 диаметбид кремния и углерод в агломерате, ра электрода для круглых и ширины для пряимеющие плотный контакт с оксидами мармоугольных электропечей. ганца, являются более активными восстаноПри увеличении длины погруженного в вителями. Наличие остаточного карбида шихту участка электрода на величину более кремния и углерода в агломерате дает воз- 40 б-ти диаметров или ширины электрода увеможность повысить рабочее напряжение и личивается скорость нагрева шихты после уменьшить расход электроэнергии за счет 800°С, что позволяет обеспечить скорость • повышения СО. (подъема температур в пределах 1 0 Увеличение удельного электросопро15 град/мин, а при уменьшении длины тивления шихтовых материалов за счет ос- 45 погруженного в шихту участка электрода на таточного содержания карбида кремния величину менее 1-го диаметра или ширины обуславливают глубокую посадку электроэлектрода не соблюдается необходимая опдов, а следовательно, позволяет уменьшить тимальная скорость нагрева шихты до потери марганца испарением. 800°С, которая в этом случае будет более Скорость восстановления марганцево- 50 300°С К тому же в этих условиях спекается го агломерата, содержащего остаточный колошник печи и ухудшают технико-эконокарбид кремния и углерод, выше, чем агломические показатели процесса выплавки. мерата, не содержащего остаточный карбид П р и м е р, В условиях лаборатории кремния и углерод. Вели скорость восстаопробован предлагаемый и известный споновления марганцевого агломерата обыч- 55 собы. ным углеродным восстановителем быстро Результаты испытаний представлены в падает с ростом температуры, остаточный таблице. карбид кремния и углерод активно взаимоКарбонатный марганцевый концентрат, действуют с окислами марганца и в даль- * содержащий, Мп 28,1; SiO2 16,7; Fe 2,04, нейшем. CaO 18,8; Mg 3.1; P 0.197, смешивают с кар 1643627 бидоугольной смесью и согласно известному способу нагревают в прокалочной печи до 800°С со скоростью 150 град/мин и далее со скоростью 50 град/мин до температуры размягчения марганцевого концентрата При этом наблюдается настылеобразование. Во второй серии опытов ю т же карбонатный марганцевый концентрат смешивают с карбидоугольной смесью, используемой в качестве твердого топлива, и подвергают агломерации. Полученный по известному способу в первой серии опытов обожженный марганцевый концентрат, содержащий остаточный углерод и SiC с углеродистым восстановителем в виде кокса плавят в лабораторной печи мощностью 180 кВ (вариант 1) Агломерат содержащий остаточный углерод и карбид кремния с углеродистым восстановителем в виде карбидоуголыюй смеси {варианты 2-6), загружают в электропечь и процесс ведут так, что нагрев шихты в электропечи осуществляют до 800°С со скоростью 200 град/мин и более со скоростью 30 град'/мин. Из таблицы следует, что при выплавке по 3-5 варианту достигают наиболее полное удаление фосфора, при этом наблюдается наиболее стабильный электрический режим. Электроды "сидяг" в печи глубоко, расплав легкоподвижен При испытаниях 1 варианта и запредельных значений соотношений SiC/P удапение фосфора недостаточно, при этом наблюдается некоторое расстройство технологического процесса выплааки, Расплав в печи вязкий, электроды "сидят" высоко, колошник печи в результате этого спекает5 ся, ухудшаются технико-экономичесчие показатели. Предлагаемый способ позволяет эффективно утилизировать отходы электродных и абразивных заводов и увеличивает Ьез до10 попимтельных затрат количество металла за счет перехода SiC из карбидоугольной смеси в сплав. 15 20 25 30 35 Формула изобретения Способ выплавки марганцевых ферросплавов, включающий предварительный нагрев марганцевого алгомерата с остагсчным содержанием фосфора и карбида кремния, равным 0,1-3,0%, и карбидоугольной смеси со скоростью 100-200 град/мин до температуры 800°С. а затем со скоростью 30-50 град/мин, загрузку шихты в рудовосстановительную печь через загрузочные в о р о н к и , выплавку сплава при поддержании заданного отношения карбида кремния к одному из входящих в шмхту элементов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью снижения содержания фосфора в сплаве и уменьшения удельного расхода электроэнергии, предварительный нагрев шихтовых материалов проводят в плавильной электропечи, режим нагрева регулируют погружением в шихту участка электрода, равным 1-6 его диаметра, при этом отношение карбида кремния к фосфору в процессе выплавки поддерживают равным 1,0-15. Показатели Вариант 1 (по извести ому способу) 2 3 4 5 б С SiC 1,55 1,55 — Мп Р 44,4 0,23 44,1 0,23 44,4 0,23 44,6 0,23 44,7 0,23 44,5 0.23 0,09 0,09 0.1 0,1 1,55 1,55 3,0 3.0 15 3,1 16 Остаточное содержание в обожженной шихте, % ' Содержание в обожженной шихте, % Содержание в агломерате, %. Мп Р Остаточное содержание в агломерате • С SiC Отношение SfC/P в шихте 0,9 1 '0 J 8,0 _ 31 1643627 Продолжение таблицы Показатели 1 (поизвестно і 1 Редактор Н. Рогулич 5 6 7 му . бу) 0,6 0,1 0,2 1.6 3,0 3.1 3.5 д.эл. 0.9 д.эл. 1,0 д.эл. 3,5 д.эл. 6,0 д.эл. 7,0 д.эл. 0.39 0.39 0.37 0,32 0.32 0.39 4225 4220 4160 4010 4015 4230 0,75 73 6 Содержание фосфора в сплаве, % Удельный расход электроэнерЭлектросопротивление шихты