RU2590742C2 - Способ производства низкоуглеродистого феррохрома - Google Patents
Способ производства низкоуглеродистого феррохрома Download PDFInfo
- Publication number
- RU2590742C2 RU2590742C2 RU2014147552/02A RU2014147552A RU2590742C2 RU 2590742 C2 RU2590742 C2 RU 2590742C2 RU 2014147552/02 A RU2014147552/02 A RU 2014147552/02A RU 2014147552 A RU2014147552 A RU 2014147552A RU 2590742 C2 RU2590742 C2 RU 2590742C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ferrochrome
- chromium
- carbon
- carbon content
- oxygen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве низкоуглеродистых сортов феррохрома. В способе используют шихту в виде гомогенезированной смеси измельченных материалов при соотношении (%): хромового концентрата, извести и ферросилиция 75% (45-44):(40-44):(15-12) соответственно, производят выпуск феррохрома из электропечи при содержании углерода 0,08-0,20% и его вакуум-кислородное обезуглероживание в ковше до содержания углерода 0,03-0,01%. При этом при содержании углерода в интервале 0,08-0,20% феррохром сначала продувают сверху газообразным кислородом с расходом 0,3-0,7 м3/(т·мин) при остаточном давлении в интервале 6,70-1,33 кН/м2 до получения [С]=0,05-0,06% и температуры 1720-1760°С, затем продувку кислородом прекращают, остаточное давление понижают до 0,130-0,067 кН/м2 и феррохром обезуглероживают без кислородной продувки до получения 0,03-0,01% [С]. Изобретение позволяет гарантированно снижать содержание углерода в получаемом феррохроме до 0,03-0,01% без существенного окисления хрома, а также снизить расход электроэнергии и получать более стабильное от плавки к плавке содержание хрома в феррохроме. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.
Description
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в ферросплавном производстве, конкретно в производстве низкоуглеродистого феррохрома.
По ГОСТ 4757-91 (ISO 5448-81) содержание углерода в низкоуглеродистом феррохроме высших марок ФХ001А-ФХ004А должно составлять 0,01-0,04%.
Экономичность производства высокоуглеродистого феррохрома вызвала многочисленные работы по поиску дешевых способов его обезуглероживания. Известен способ обезуглероживания высокоуглеродистого феррохрома в твердом состоянии из высушенных брикетов, изготовленных из тонкоизмельченного высокоуглеродистого феррохрома с окислителем при нагреве в вакууме [1]. Были испытаны относительно дешевые и доступные окислители с низким содержанием невосстанавливаемых примесей: богатая гематитовая руда; окись никеля; кварцевый песок; техническая окись хрома; окисленный феррохром. Показан целесообразность применения окисленного феррохрома (в смеси с исходным высокоуглеродистым феррохромом).
Для получения достаточных количеств окисленного феррохрома применяют трубчатую вращающуюся печь с электронагревом. Порошок феррохрома (66,5% Cr, 5% С, 0,6% Si) находился в горячей зоне 10-13 мин при температуре обжига 1000-1300°С. Лучшие результаты получены при температуре обжига 1090-1180°С.
Шихту из порошков в.у. феррохрома и окислителя с добавками связующих брикетировали (на гидравлическом прессе).
Проведено обезуглероживание в вакуумной печи с возможностью нагрева шихты до температуры 1350-1400°С. Из высокоуглеродистого феррохрома в зависимости от применяемого окислителя получены обезуглероженные брикеты феррохрома, содержащие 0,01-0,03% углерода.
Недостатки:
- процесс сложный и многоступенчатый;
- низкая производительность (длительность - несколько десятков часов);
- для промышленного применения способа требуется сложное и крупногабаритное оборудование.
Известен способ обезуглероживания высокоуглеродистого феррохрома (в.у. FeCr) в кислородном конвертере (КК) [2, с. 224-226].
Продувку металла газообразным кислородом ведут в несколько периодов. В первом в КК заливают в.у. FeCr при температуре 1600°С.
После заливки в.у. FeCr для подъема температуры до 1725-1825°С присаживают алюминий (0,5-0,8% от массы плавки) и окисляют газообразным кислородом с расходом 150-200 м3/ч, подаваемым снизу. В этот период расход кислорода составляет 1,5-2,0 м3/т. Окисление углерода незначительное.
Во втором периоде дутье с расходом 250-400 м3/ч подают сверху, температуру повышают до 1825-1875°С. Происходит наибольшее снижение [С] с 5-8% до 1,7-1,0%.
Для дальнейшего снижения углерода на конвертер надевают вакуумный спецколпак и создают разрежение 3999-10664 Па (1 Па=1 н/м2; 1 атм=9,81·104 н/м2). Кислород подают на поверхность с небольшим расходом. В этот период содержание углерода может быть снижено до 0,2-0,5%.
Недостатки:
- не получают низкие содержания углерода;
- процесс высокотемпературный (до 1875°С) и длительный (несколько часов), что резко снижает стойкость футеровки и производительность процесса;
- процесс экономически нерентабельный.
Имеющиеся к настоящему времени способы обезуглероживания высокоуглеродистого феррохрома не дали технологии, способной заменить силикотермический способ его производства.
Наиболее близким по технической и технологической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ производства низкоуглеродистого феррохрома силикотермическим способом в электропечи [3, c. 232-235].
Способ заключается в том, что перед включением электрического тока на подину печи загружают ферросиликохром первых двух завалок, затем включают ток и набирают нагрузку в течение 10-15 минут. Руду и известь первых трех завалок (на одну завалку используют 2,1 тонны руды, 1,9 тонны извести и 0,72-0,76 тонны ферросиликохрома) загружают равномерно по мере набора мощности электрической дуги. После проплавления первых двух колош (достигают после израсходования 1550-1700 кВт-ч/т загруженной шихты) из печи выпускают шлак и на подину загружают еще 80-90% ферросиликохрома третьей и четвертой завалок. После набора электрической нагрузки загружают руду и известь этих колош. За 20 минут до конца плавки дают оставшийся ферросиликохром порциями в течение 10-15 мин. При нормальном содержании кремния (0,5-1,0%) плавку выпускают. Температура шлака 1800°С, металла 1760°С. Далее феррохром вакуумируют в течение 3-5 минут при остаточном давлении 3999-5332 Па (1 Па=1н/м2; 1 атм=9,81·104н/м2).
Недостатками этого способа являются, как это видно, разделение процессов плавления рудно-известковой части шихты от процесса восстановления оксидов кремнием ферросиликохрома. Большая часть ферросиликохрома присаживается во второй части плавки. При этом не полностью используется тепло экзотермических реакций восстановления оксидов хрома и железа Это неизбежно приводит к увеличению длительности плавки, увеличению содержаний углерода, расхода электроэнергии.
Далее, при восстановлении хрома из хромовой руды ферросиликохромом возникают осложнения, связанные с тем, что хром восстанавливается из хромшпинелидов переменного состава. Химический состав хромовых руд имеет большие колебания. Содержание (Cr2O3) изменяется от 54 до 48%, MgO - от 14-16 до 19-22%, что непременно снижает воспроизводимость по содержанию хрома в получаемом феррохроме (см. рис. 3 ряд 1), ухудшает технико-экономические параметры.
Далее кремний в ферросиликохроме при температурах плавки связан в силициды, диссоциация которых требует дополнительного расхода тепла. Углерод в сплав поступает из шихты и из графитированных электродов, количество которого растет с увеличением времени плавки под током. Источником углерода является и ферросиликохром, в котором он находится в виде коллоидных частиц SiC.
Последующее вакуумирование феррохрома в течение 3-5 мин при остаточном давлении 3999-5332 Па, проводимое по прототипу, не сопровождается окислением углерода.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является гарантированное снижение содержаний углерода в феррохроме до ≤0,03-0,04% без окисления хрома, уменьшение длительности плавки в электропечи и расхода электроэнергии (по сути: удовлетворение требований на феррохром высших марок, типа ФХ001А-ФХ004А).
Указанная задача решается тем, что в шихту вводят ферросилиций, восстановитель, обладающий более высокой активностью кремния и содержащий меньшее количество силицидов, на разложение которых требуется дополнительный расход тепла. При применении ферросилиция ФС75 его рациональная доля в составе шихты экспериментально определена в пределах 12-15%; уменьшение ниже 12% приводит к недовосстановлению хрома, повышенная доля (более 15%) сопровождается увеличенным содержанием кремния в сплаве.
В составе смеси предложено использовать хромовый концентрат (с Cr2О3/≥50%), обладающий существенно более стабильным составом в сравнении с хромовой рудой.
Экспериментально авторами было установлено рациональное соотношение долей хромового концентрата, извести и ферросилиция 75% в смеси шихтовых материалов, (%): (45-44):(40-44):(15-12) соответственно. Увеличение доли извести в шихте сверх 44% увеличивает вязкость шлака, снижает содержание хрома в сплаве и способствует повышению содержания углерода в феррохроме от электродов. Уменьшение доли извести ниже 40% ухудшает условия растворения хромшпинелида и восстановление хрома. Отклонение в сторону от принятых в изобретении соотношений компонентов шихты приводит к ухудшению параметров процесса.
Применение в завалку шихты в виде смеси мелкоразмолотых компонентов (например, размером 1-3 мм) многократно увеличивает поверхность контакта между частицами шихты, происходит более стабильное и быстрое восстановление хрома и железа кремнием ферросилиция.
Важным элементом является предложенное применение завалки всей смеси за короткое время (практически сразу через течку в своде печи) на приготовленный для зажигания шихтовой смеси металлический расплав. Металлотермические реакции протекают медленно в том случае, если они начинаются при небольшом количестве исходной смеси, состоящей из измельченной окиси металла и металла-восстановителя, а оставшуюся часть смеси постепенно вводят в очаг реакции уже после зажигания. Поэтому при завалке на расплавленный металл всей гомогенизированной шихты происходит наиболее полное ее проплавление и восстановление. Конвективный перенос выделяющегося тепла на вышележащие слои шихты реализуется движением образующегося расплава под действием капиллярных сил в соседний слой шихты с многократным повторением. Тепло полнее усваивается слоями шихты, расположенными выше.
Достигаемое содержание углерода при обезуглероживании Fe-C-Cr расплава зависит от величины обеспечиваемого уровня [С]равн. Процесс обезуглероживания реализуется при условии [С]факт>[С]равн. Значения равновесных концентраций углерода [С]равн в высокохромистом металле зависят от содержаний хрома, остаточного давления и температуры:
На рис. 1 приведена полученная авторами графическая интерпретация зависимости [С]равн для расплава с 60% Cr от температуры и остаточного давления (с учетом определения активностей компонентов в шлаковом и металлическом расплавах). Обезуглероживание феррохрома с высоким [Cr]=60% до низких содержаний углерода (≤0,03%) без существенного угара (окисления) хрома необходимо проводить при давлении Рсо≤1 кН/м2, все время понижая его значение и поддерживая уровень температуры процесса таким, чтобы выполнялось условие [С%]факт≥[С%]равн. Для получения особонизких [С]факт≤0,03% значения Рсо должны быть в интервале 0,01-0,001 атм (1 атм=98,1 кН/м2) при температуре 2023°К (1750°С).
Скорость окисления углерода и ее продолжительность в Fe-C-Cr расплаве с продувкой кислородом в вакууме при содержании [С]≥0,05-0,06% зависит от интенсивности подачи кислорода. Ее рациональный уровень составляет 0,3-0,7 м3/(т·мин). При меньшем значении, чем 0,3м3/(т·мин), скорость становится невысокой, а при >0,7 м3/(т·мин) - приводит к увеличению окисления хрома.
Продолжение кислородной продувки при [С]<0,05-0,06% приводит к преимущественному окислению хрома, поэтому она прекращается и дальнейшее окисление углерода идет за счет растворенного в металле и шлаке кислорода. Процесс сопровождается все время непрерывным перемешиванием плавки аргоном при рациональной интенсивности в интервале 0,01-0,02 м3/(т·мин), обеспечивающим доставку нижележащих слоев металла в зону пониженных значений внешнего давления.
Обезуглероживание исходного высокоуглеродистого (с 6,5-8,5% С) феррохрома до низких значений углерода (≤0,03%) даже по технологии с применением вакуумирования потребует несколько часов (при скорости обезуглероживания 0,006-0,010% С/мин) по технологическим и экономическим соображениям не рационально, и такой процесс нигде не реализован. Рациональным представляется сочетание быстротекущего процесса получения феррохрома с малым содержанием углерода, полученного путем рационально организованного процесса силикотермического восстановления оксидов хрома и железа в электропечи, где содержание углерода колеблется в интервале от 0,07 до 0,20% (см. рис. 2, ряд 2) с коротким процессом его последующего окисления до низких значений углерода 0,04-0,01% (рис. 2 ряд 3) при низком давлении методом вакуум-кислородного обезуглероживания, например в ковше.
Т.о. с целью ускорения снижения содержания углерода в феррохроме до низких (не более 0,03-0,04% [С]) значений без существенного окисления хрома и уменьшения расхода электроэнергии в предложенном способе:
- использованы новые компоненты в составе шихтовой смеси и экспериментально определено их рациональное соотношение;
- увеличена активность (молярная доля) кремния в восстановителе за счет замены FeSiCr на ферросилиций 75%; в составе смеси использован хромовый концентрат (с Cr2О3≥50%), обладающий существенно более стабильным составом в сравнении с хромовой рудой;
- шихта применена в виде гомогенезированной смеси измельченных шихтовых материалов: «хромового концентрата + извести + ферросилиция» (присаживаемой практически однократно без разделения компонентов);
- совмещены процессы расплавлением шихтовой смеси за счет тепла экзотермических реакций силикотермического восстановления оксидов хрома и железа и электрических дуг;
- применено сочетание силикотермического получения феррохрома с малым содержанием углерода (0,07-0,20% [С]) в электропечи с последующим окислением углерода до низких значений (не более 0,03-0,04%) при пониженном давлении без окисления хрома.
Способ осуществляют следующим образом.
Пример 1.
На подину печи присаживают металлоотходы и оборотный шлак, затем включают электрический ток. После выхода на заданную мощность на образовавшийся расплав загружают всю смесь шихтовых мелкоизмельченных (до 0,1-3,0 мм) материалов в составе: хромового концентрата - 45%, извести - 40%, ферросилиция марки ФС 75-15%. Смесь загружают всю из питающего бункера через сводовое отверстие печи на горячий металлический расплав в электропечи. Начинается силикотермическое восстановление оксидов хрома и железа и противление шихты выделяющимся теплом от экзотермических реакций и электрических дуг. Выделяющееся тепло практически полностью усваивается слоями шихты, расположенными выше. Процесс восстановления последовательно продвигается на вышерасположенные слои заваленной шихты. Затем на образовавшийся шлак присаживают смесь извести и ферросилиция для снижения содержания (Cr2О3), шлак выпускают. Далее производят рафинирование металла от кремния (до 0,3-0,4%) присадками смеси Cr-концентрата и извести.
При [Si] 0,3-0,4% и температуре 1720°С феррохром с содержанием углерода 0,07-0,20% из печи выпускают в ковш, который помещают в вакуумную камеру, феррохром продувают аргоном с интенсивностью 0,01 м3/(мин·т), давление над расплавом понижают до 6,70-1,33 кН/м2 и феррохром продувают газообразным кислородом сверху с интенсивностью 0,35 м3/(т·мин) до получения содержаний углерода 0,05-0,06%. Температура возрастает до 1750°С. После этого продувку кислородом прекращают, остаточное давление понижают до 0,130-0,067 кН/м2 и феррохром перемешивают аргоном с интенсивностью 0,02 м3/(т·мин) до получения в нем [С]=0,03-0,01%. Время обезуглероживания газообразным кислородом от 0,2% [С] до 0,05% составит τ=Δ[C]/Vc=0,15/0,006=25 мин. После кислородной продувки время обезуглероживания с 0,05 до 0,02% за счет растворенного в феррохроме кислорода составит около 10 мин. После этого производят восстановление хрома из шлака присадками смеси ферросилиция с известью в соотношении 2:1 в количестве 20 кг/т с перемешиванием аргоном в течение 3 мин. Затем давление повышают и процесс заканчивают.
Пример 2. Способ осуществляют, как в примере 1, но загружают всю смесь шихтовых мелкоизмельченных материалов в составе: хромового концентрата - 44%, извести - 44%, ферросилиция марки ФС 75 - 12%; феррохром выпускают из электропечи в ковш при температуре 1760°С; если в феррохроме после выпуска из электропечи [С]≤0,06-0,07%, давление сразу понижают до 0,130-0,067 кН/м2 и окисление углерода производят без кислородной продувки до 0,03-0,01% [С] при перемешивании аргоном с интенсивностью 0,02м3/(т·мин).
В результате реализации предлагаемого способа содержание углерода в получаемом феррохроме снижается с 0,07-0,20% после выпуска из электропечи (рис. 2, ряд 2, перед вакуумированием) до 0,03-0,01% после вакуумирования (рис. 2, ряд 3). Получают более стабильные от плавки к плавке содержания хрома в феррохроме (рис. 3), снижается расход электроэнергии (рис. 4).
Литературные источники
1. И.Д. Кириченко. Ферросплавное производство. Материалы Всесоюзного совещания ферросплавщиков. - М., 1961, т. XVI, с. 161-180.
2. М.А. Рысс.Производство ферросплавов. - М.: Металлургия, 1985, с. 224-226.
3. М.А. Рысс.Производство ферросплавов. - М.: Металлургия, 1985, с. 232-235.
4. Г. Кнюппель. Раскисление и вакуумная обработка стали. - М.: Металлургия, 1973.
Claims (2)
1. Способ производства низкоуглеродистого феррохрома, включающий завалку и расплавление в электропечи металлоотходов, оборотного шлака и шихты из хромсодержащего материала, извести и кремнийсодержащего восстановителя, нагрев и довосстановление образовавшегося шлака, выпуск шлака и феррохрома, вакуум-кислородное обезуглероживание феррохрома в ковше, отличающийся тем, что используют шихту в виде гомогенизированной смеси измельченных материалов при соотношении, (%): хромового концентрата, извести и ферросилиция 75% (45-44):(40-44):(15-12) соответственно, производят выпуск феррохрома при содержании углерода 0,08-0,20% и его последующее вакуум-кислородное обезуглероживание до содержания углерода 0,03-0,01%.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при содержании углерода 0,08-0,20% сначала продувают феррохром сверху газообразным кислородом с расходом 0,3-0,7 м3/(т·мин) при остаточном давлении в интервале 6,70-1,33 кН/м2 до содержания углерода 0,05-0,06% и температуры 1720-1760°С, затем продувку кислородом прекращают, остаточное давление понижают до 0,130-0,067 кН/м2 и обезуглероживают до содержания углерода 0,03-0,01%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014147552/02A RU2590742C2 (ru) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Способ производства низкоуглеродистого феррохрома |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014147552/02A RU2590742C2 (ru) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Способ производства низкоуглеродистого феррохрома |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014147552A RU2014147552A (ru) | 2016-06-20 |
RU2590742C2 true RU2590742C2 (ru) | 2016-07-10 |
Family
ID=56131791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014147552/02A RU2590742C2 (ru) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Способ производства низкоуглеродистого феррохрома |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2590742C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3523021A (en) * | 1967-05-23 | 1970-08-04 | Spiridon Iosipovich Khitrik | Method of refining ferrochrome |
JPS55122823U (ru) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | ||
RU2439187C2 (ru) * | 2010-03-23 | 2012-01-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Способ производства низкоуглеродистого особо чистого феррохрома и хрома |
-
2014
- 2014-11-26 RU RU2014147552/02A patent/RU2590742C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3523021A (en) * | 1967-05-23 | 1970-08-04 | Spiridon Iosipovich Khitrik | Method of refining ferrochrome |
JPS55122823U (ru) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | ||
RU2439187C2 (ru) * | 2010-03-23 | 2012-01-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Способ производства низкоуглеродистого особо чистого феррохрома и хрома |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РЫСС М.А. Производство ферросплавов.М., Металлургия, 1985, с.232-235. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014147552A (ru) | 2016-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
HUT59445A (en) | Process for producing ferroalloys | |
CN100371480C (zh) | 用含钒生铁或海绵铁直接熔炼钒合金钢或钒钛合金钢的方法 | |
EP2530171A1 (en) | Method for removing impurities in molten cast iron, and cast iron raw material | |
RU2539890C1 (ru) | Способ выплавки стали в электродуговой печи и электродуговая печь | |
RU2590742C2 (ru) | Способ производства низкоуглеродистого феррохрома | |
RU2573847C1 (ru) | Способ выплавки стали в электрических печах | |
CA2995170A1 (en) | Method for making steel in an electric arc furnace | |
RU2415180C1 (ru) | Способ производства рельсовой стали | |
RU2350661C1 (ru) | Способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи | |
RU2107738C1 (ru) | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи | |
KR20150044288A (ko) | 전기로 슬래그 중의 크롬 회수 방법 | |
RU2437941C1 (ru) | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи с повышенным расходом жидкого чугуна | |
RU2384627C1 (ru) | Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи | |
RU2699468C1 (ru) | Способ производства стали | |
RU2285726C1 (ru) | Способ выплавки стали в подовом сталеплавильном агрегате | |
RU2404263C1 (ru) | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи | |
RU2686510C1 (ru) | Способ производства стали для изготовления труб | |
RU2553118C1 (ru) | Способ производства низкоуглеродистого феррохрома в электропечи | |
RU2254380C1 (ru) | Способ получения рельсовой стали | |
RU2697129C2 (ru) | Способ загрузки шихты в дуговую электропечь для выплавки стали | |
RU2318032C1 (ru) | Ферротитан для легирования стали и способ его алюминотермического получения | |
RU2049119C1 (ru) | Способ производства высококачественной стали в дуговой печи | |
RU2588926C2 (ru) | Способ производства ванадийсодержащего шлака, пригодного для получения из него напрямую товарного феррованадия | |
RU2409682C1 (ru) | Способ выплавки стали | |
AU2009257044B2 (en) | Process for producing a foamed slag on austenitic stainless melts in an electric arc furnace |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181127 |