RU2599464C2 - Charge and method for aluminothermic production of chromium-based alloy using said charge - Google Patents
Charge and method for aluminothermic production of chromium-based alloy using said charge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599464C2 RU2599464C2 RU2015106710/02A RU2015106710A RU2599464C2 RU 2599464 C2 RU2599464 C2 RU 2599464C2 RU 2015106710/02 A RU2015106710/02 A RU 2015106710/02A RU 2015106710 A RU2015106710 A RU 2015106710A RU 2599464 C2 RU2599464 C2 RU 2599464C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon content
- lime
- chromium
- content
- loaded
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/06—Alloys based on chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/04—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для алюминотермического получения сплавов на основе хрома, предназначенных для использования в различных отраслях промышленности для изготовления деталей приборостроения, технологического оборудования в различных отраслях промышленности. Значительный интерес для потребителей представляют сплавы на основе хрома, содержащие до 5% железа. Выплавку сплавов осуществляют в сталеплавильных агрегатах с использованием феррохрома, хрома металлического, в частности, получаемого внепечным алюминотермическим способом при расплавлении шихтовых материалов различного состава.The invention relates to metallurgy and can be used for aluminothermic production of chromium-based alloys intended for use in various industries for the manufacture of instrumentation parts, technological equipment in various industries. Of significant interest to consumers are chromium-based alloys containing up to 5% iron. The smelting of alloys is carried out in steelmaking units using ferrochrome, metallic chromium, in particular, obtained by an out-of-furnace aluminothermic method during the melting of charge materials of various compositions.
Из уровня техники (патент РФ №2430174) известна шихта, предназначенная для алюминотермического получения хрома металлического, содержащая компоненты при следующем соотношении, мас.%: окись хрома - 57,5-61,0, алюминий - 24,5-26,9, хромовый ангидрид - 4,9-6,9, натрия или калия бихромат - 3,7-4,6, гидроокись кальция - 1,2-1,6, соль поваренная - 0,5-0,7, 50-70 мас.% извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, вводимой в шихту, - 2,3-2,5; остальные 30-50 мас.% извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, загружаемой на колошник, плавиковошпатовый концентрат - 0,5-1,0 к массе окиси хрома. Использование указанной шихты не позволяет получать высококачественный хром металлический из-за примесного содержания в нем азота, углерода, не регламентируется строго содержание железа.The prior art (RF patent No. 2430174) known charge designed for aluminothermic production of metallic chromium, containing components in the following ratio, wt.%: Chromium oxide - 57.5-61.0, aluminum - 24.5-26.9, chromic anhydride - 4.9-6.9, sodium or potassium dichromate - 3.7-4.6, calcium hydroxide - 1.2-1.6, table salt - 0.5-0.7, 50-70 wt. .% lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.%, introduced into the mixture, 2.3-2.5; the remaining 30-50 wt.% lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.%, loaded onto the top, fluorspar concentrate - 0.5-1.0 to the mass of chromium oxide. The use of this mixture does not allow to obtain high-quality chromium metal due to the impurity content of nitrogen and carbon in it; the iron content is not strictly regulated.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шихта, предназначенная для алюминотермического получения хрома металлического (патент RU №2495945), содержащая компоненты при следующем соотношении, мас.%: окись хрома - 56,5-57,3, алюминий - 24,2-25,4, натрия или калия бихромат - 8,4-8,6, хромовый ангидрид - 2,8-4,3, гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 2,55-2,65, соль поваренная - 0,40-0,45, концентрат плавиковошпатовый - 0,9-1,1 к массе окиси хрома, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 1,4-1,7, известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% - 1.15-1,45.The closest in technical essence and the achieved result is a mixture designed for aluminothermic production of metallic chromium (patent RU No. 2495945), containing components in the following ratio, wt.%: Chromium oxide - 56.5-57.3, aluminum - 24.2 -25.4, sodium or potassium dichromate - 8.4-8.6, chromic anhydride - 2.8-4.3, calcium hydroxide with a carbon content of not more than 0.2 wt.% - 2.55-2.65 , table salt - 0.40-0.45, fluorspar concentrate - 0.9-1.1 to the mass of chromium oxide, lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.% - 1.4-1.7, lime with content of carbon no more than 0.5 wt.% - 1.15-1.45.
Для указанного состава шихты также характерны отмеченные выше недостатки. Кроме того использование известной шихты в технологическом процессе получения хрома металлического не обеспечивает высокого извлечения хрома в металл, что ограничивает прямое целевое использование его для получения специальных сплавов.For the specified composition of the mixture also characterized by the above disadvantages. In addition, the use of the known charge in the technological process for producing metallic chromium does not provide high extraction of chromium into metal, which limits its direct intended use for the production of special alloys.
Задачей изобретения является создание шихты, обеспечивающей возможность получения высококачественного сплава на основе хрома с содержанием железа до 5 мас.% непосредственно при осуществлении алюминотермического процесса получения хрома металлического.The objective of the invention is to create a mixture that provides the ability to obtain high-quality alloy based on chromium with an iron content of up to 5 wt.% Directly during the aluminothermic process for producing metallic chromium.
Поставленная задача достигается тем, что в известном составе шихты, содержащей окись хрома, алюминий, натрия или калия бихромат, хромовый ангидрид, гидроокись кальция, соль поваренную, концентрат плавиковошпатовый, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% предусмотрены следующие отличия: используют распыленный воздухом порошок железный, и снижены содержание окиси хрома в шихте и гидроокиси кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, повышено содержание соли поваренной, а компоненты шихты взяты при следующем количественном соотношении, мас.%: окись хрома - 55,8-56,2, алюминий - 24,1-24,6, натрия бихромат - 8,35-8,45, хромовый ангидрид- 2,78-2,82, гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 2,51-2,53, соль поваренная - 0,50-0,57, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 1,4-1,7, распыленный воздухом порошок железный - 1,95-1,97, известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% - 1,15-1,40, концентрат плавиковошпатовый - 0,56-0,80.This object is achieved by the fact that in the known composition of the mixture containing chromium oxide, aluminum, sodium or potassium dichromate, chromic anhydride, calcium hydroxide, sodium chloride, fluorspar concentrate, lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.%, Lime with a content carbon content of not more than 0.5 wt.%, the following differences are foreseen: iron powder sprayed with air is used, and the content of chromium oxide in the mixture and calcium hydroxide is reduced with a carbon content of not more than 0.2 wt.%, the salt content is increased, and the composition nts of the charge were taken in the following quantitative ratio, wt.%: chromium oxide - 55.8-56.2, aluminum - 24.1-24.6, sodium dichromate - 8.35-8.45, chromic anhydride - 2.78 -2.82, calcium hydroxide with a carbon content of not more than 0.2 wt.% - 2.51-2.53, table salt - 0.50-0.57, lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.% - 1.4-1.7, iron powder atomized by air - 1.95-1.97, lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.% - 1.15-1.40, fluorspar concentrate - 0.56- 0.80.
Сущность изобретения заключается в том, что понижение окиси хрома в шихте и соотношения ангидрида хромового и натрия бихромата при повышении соли поваренной и введение качественного распыленного воздухом порошка железного позволило понизить термичность проплавляемой шихты в пределах 72-75 кДж/г-атом и этим понизить теплосодержание сливаемого расплава, что положительно влияет на безопасность процесса, а понижение содержания гидроокиси кальция в шихте позволило снизить пылеунос шихты и повысить извлечение хрома в сплав.The essence of the invention lies in the fact that lowering the chromium oxide in the charge and the ratio of chromium anhydride and sodium dichromate with increasing sodium chloride and the introduction of high-quality iron powder sprayed with air allowed to reduce the thermality of the melted charge within 72-75 kJ / g-atom and thereby reduce the heat content of the merged melt, which positively affects the safety of the process, and a decrease in the content of calcium hydroxide in the mixture allowed us to reduce the pyleunos charge and increase the extraction of chromium in the alloy.
При содержании окиси хрома ниже 55,8% увеличивается концентрация алюминия в металле, что изменяет соотношение хрома к железу возрастает термичность шихты, что приводит к «горячему» ходу плавки и требует изменения режима разливки расплава. При содержании окиси хрома выше 56,2% снижает термичность шихты, ход плавки становится «холодным», увеличивается остаточное содержание оксида хрома в шлаке.When the content of chromium oxide is lower than 55.8%, the concentration of aluminum in the metal increases, which changes the ratio of chromium to iron, the thermality of the charge increases, which leads to a "hot" course of melting and requires a change in the casting mode of the melt. When the content of chromium oxide is above 56.2%, it reduces the thermality of the charge, the melting process becomes “cold”, and the residual content of chromium oxide in the slag increases.
При содержании алюминия ниже 24,1% снижается степень восстановления хрома из оксида, изменяется соотношение хрома к железу, увеличивается остаточное содержание Cr2O3 в шлаке. При содержании алюминия более 24,6% увеличивается содержание примеси алюминия в сплаве, изменяется соотношение хрома к железу.When the aluminum content is below 24.1%, the degree of reduction of chromium from oxide decreases, the ratio of chromium to iron changes, and the residual content of Cr 2 O 3 in the slag increases. When the aluminum content is more than 24.6%, the content of aluminum impurity in the alloy increases, the ratio of chromium to iron changes.
При содержании натрия бихромата ниже 8,35% снижается термичность шихты, что приводит к «холодному» ходу плавки, а также возрастает содержание азота в металле, ухудшается качество сплава. При содержании натрия бихромата выше 8,45% возрастает термичность шихты, увеличивается скорость проплавления шихты и количество пылеуноса шихтовых материалов. В результате снижается извлечение хрома в сплав и изменяется соотношение хрома к железу.When the sodium dichromate content is below 8.35%, the charge thermality decreases, which leads to a “cold" melting course, as well as the nitrogen content in the metal increases, and the quality of the alloy deteriorates. When the sodium dichromate content is above 8.45%, the charge thermality increases, the charge penetration rate and the amount of dust removal of charge materials increase. As a result, the extraction of chromium into the alloy decreases and the ratio of chromium to iron changes.
При содержании хромового ангидрида ниже 2,78% снижается термичность шихты, ход плавки становится «холодным», ухудшаются условия расплавления распыленного воздухом порошка железного и увеличивается образование переплавного (грязного) металла на подине горна. При содержании хромового ангидрида выше 2,82% увеличивается термичность шихты, что приводит к размыванию футеровки плавильного горна, перегреву металла и шлака и необходимости изменения режима разливки.When the content of chromic anhydride is lower than 2.78%, the charge thermality decreases, the melting process becomes “cold”, the melting conditions of the iron powder atomized by air deteriorate, and the formation of remelted (dirty) metal on the hearth bottom increases. When the content of chromic anhydride is higher than 2.82%, the charge thermality increases, which leads to erosion of the lining of the smelter, overheating of metal and slag and the need to change the casting mode.
При содержании гидроокиси кальция в шихте менее 2,51% уменьшается дегазирующий эффект, тем самым увеличивается содержание азота в металле.When the content of calcium hydroxide in the mixture is less than 2.51%, the degassing effect is reduced, thereby increasing the nitrogen content in the metal.
При содержании гидроокиси кальция выше 2,53% увеличивается количество пылеуноса шихты с отходящими газами, снижается извлечение ведущего элемента.When the content of calcium hydroxide is higher than 2.53%, the amount of pulverized coal charge with exhaust gases increases, the extraction of the leading element decreases.
При содержании порошка железного ниже 1,95% изменяется соотношение хрома к железу, а также увеличивается теплосодержание расплава, что приводит к перегреву металла, к размыванию футеровки плавильного горна и необходимости изменения режима разливки. При содержании распыленного воздухом порошка железного выше 1,97% уменьшается теплосодержание расплава, что приводит к «холодному» ходу плавки и ухудшению термодинамики окислительно-восстановительных процессов плавки.When the iron powder content is below 1.95%, the ratio of chromium to iron changes, and the heat content of the melt also increases, which leads to overheating of the metal, to erosion of the lining of the smelter and the need to change the casting mode. When the content of iron powder atomized by air is higher than 1.97%, the heat content of the melt decreases, which leads to a “cold" course of melting and a deterioration in the thermodynamics of redox melting processes.
Заявленный количественный состав компонентов позволяет решать поставленную задачу, а отклонения от указанных пределов их концентрации приводит к нарушению теплового режима плавки, ухудшению качества и технико-экономических показателей алюминотермического технологического процесса получения конечной продукции - сплава на основе хрома, содержащего железа до 5 мас.%.The claimed quantitative composition of the components allows us to solve the problem, and deviations from the indicated limits of their concentration lead to a violation of the thermal regime of smelting, deterioration in the quality and technical and economic indicators of the aluminothermic technological process for obtaining the final product - an alloy based on chromium containing iron up to 5 wt.%.
Из уровня техники известны способы алюминотермического получения хрома металлического (патенты РФ №2260630, 2430174, 2495945).The prior art methods for aluminothermic production of metallic chromium (RF patents No. 2260630, 2430174, 2495945).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ алюминотермического получения хрома металлического (патент РФ №2495945), включающий подготовку, загрузку и проплавление шихты состава, мас.%: окись хрома 56,5-57,3, алюминий 24,2-25,4, натрия или калия бихромат 8,4-8,6 и хромовый ангидрид 2,8-4,3 при их соотношении, равном 1:(0,4-0,5), известь 1,4-1,7 и гидроокись кальция 2,55-2,65, содержащих углерод не более 0,2 мас.%, при их соотношении, равном 1:(1,7-1,9), соль поваренная 0,40-0,45, плавиковошпатовый концентрат 0,9-1,1, известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% 1,15-1.45. Известь с содержанием углерода не более 0.2 мас.% вводят непосредственно в шихту, а известь с содержанием не более 0,5 мас.% загружают на колошник за 2-4 мин до окончания проплавления шихты при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, равном соответственно (50-60):(40-50). Выпуск продуктов плавки осуществляют путем слива шлака и металла в стальную нефутерованную изложницу посредством наклона горна. Загрузку и проплавление шихты ведут в одну стадию, а после слива шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавиковошпатовый концентрат, после растворения, которого производят слив шлака и металла.The closest in technical essence and the achieved result is a method of aluminothermic production of metallic chromium (RF patent No. 2495945), including the preparation, loading and melting of the mixture composition, wt.%: Chromium oxide 56.5-57.3, aluminum 24.2-25 , 4, sodium or potassium dichromate 8.4-8.6 and chromic anhydride 2.8-4.3 when their ratio is 1: (0.4-0.5), lime 1.4-1.7 and calcium hydroxide 2.55-2.65, containing carbon not more than 0.2 wt.%, with a ratio of 1: (1.7-1.9), table salt 0.40-0.45, fluorspar concentrate 0.9-1.1, lime with carbon content not more than 0.5 wt.% 1.15-1.45. Lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.% Is introduced directly into the mixture, and lime with a content of not more than 0.5 wt.% Is loaded onto the top 2-4 minutes before the end of the charge penetration at a ratio of lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.% and lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.%, respectively (50-60) :( 40-50). The release of the smelting products is carried out by pouring slag and metal into a steel uncoated mold by tilting the hearth. The charge is loaded and melted in one stage, and after the slag is drained into the mold for a skull on the remaining liquid slag, fluorspar concentrate is loaded, after dissolution, which the slag and metal are drained.
Известные способы имеют общие недостатки - технология производства, качество шихтовых материалов и составы шихты не позволяют получить качественный сплав на основе хрома со стабильным содержанием 5 мас.% железа. Кроме этого технологический процесс сопровождается повышенной термичностью шихты и теплосодержанием расплава - факторов, определяющих технико-экономические показатели, стабильность и безопасность получения хрома металлического с низким содержанием химических элементов, негативно влияющих на его качественные характеристики.Known methods have common disadvantages - production technology, the quality of the charge materials and the composition of the charge do not allow to obtain a high-quality alloy based on chromium with a stable content of 5 wt.% Iron. In addition, the technological process is accompanied by increased thermal charge and heat content of the melt - factors that determine technical and economic indicators, stability and safety of metal chromium with a low content of chemical elements that negatively affect its quality characteristics.
Задачей изобретения является создание эффективного, простого и надежного способа получения высококачественного сплава на основе хрома, содержащего до 5 мас.% железа, непосредственно при осуществлении алюминотермического технологического процесса производства хрома металлического.The objective of the invention is to provide an effective, simple and reliable method for producing high-quality chromium-based alloy containing up to 5 wt.% Iron, directly during the implementation of aluminothermic technological process for the production of metallic chromium.
Поставленная задача достигается тем, что в отличие от известного способа алюминотермического получения хрома металлического, включающего подготовку шихты, при которой предварительно в смесительный барабан загружают натрия или калия бихромат и гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и перемешивают в течение 4-5 минут, а затем загружают остальные компоненты шихты, загрузку и проплавление шихты со скоростью 360-460 кг/м2, содержащей окись хрома, алюминий, окислитель в качестве которого используют натрия или калия бихромат и ангидрид хромовый, гидроокись кальция, соль поваренную, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, вводимую непосредственно в шихту, загрузку извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% на колошник за 2-4 мин до окончания проплавления шихты с учетом их соотношения, равного соответственно (50-60):(40-50) и соотношения извести и гидроокиси кальция, содержащих углерод не более 0,2 мас.%, равного 1:(1,7-1,9), а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавиковошпатовый концентрат, после растворения которого производят слив шлака и металла, в заявленном способе получения сплава на основе хрома компоненты шихты взяты при следующем содержании, мас.%: окись хрома - 55,8-56,2, алюминий - 24,1-24,6, натрия бихромат - 8,35-8,45, хромовый ангидрид - 2,78-2,82, гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 2,51-2,53, соль поваренная - 0,50-0,57, концентрат плавиковошпатовый - 0,56-0,80, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 1,4-1,7, известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% - 1,15-1,40, распыленный воздухом порошок железный - 1,95-1,97.This object is achieved in that, in contrast to the known method of aluminothermic production of metallic chromium, including the preparation of a charge, in which sodium or potassium dichromate and calcium hydroxide with a carbon content of not more than 0.2 wt.% Are pre-loaded into the mixing drum and mixed for 4 -5 minutes, and then load the remaining components of the mixture, loading and melting the mixture at a speed of 360-460 kg / m 2 containing chromium oxide, aluminum, an oxidizing agent which uses sodium or potassium dichromate and chromic anhydride, calcium hydroxide, common salt, lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.%, introduced directly into the mixture, loading lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.% on the top 2-4 min before the end of penetration charge taking into account their ratio, respectively (50-60) :( 40-50) and the ratio of lime and calcium hydroxide containing carbon not more than 0.2 wt.%, equal to 1: (1.7-1.9), and after draining part of the slag into the mold on the skull on the remaining liquid slag is loaded with fluorspar concentrate, after dissolution of which about produce the discharge of slag and metal, in the claimed method for producing an alloy based on chromium, the components of the mixture are taken at the following content, wt.%: chromium oxide - 55.8-56.2, aluminum - 24.1-24.6, sodium dichromate - 8.35-8.45, chromic anhydride - 2.78-2.82, calcium hydroxide with a carbon content of not more than 0.2 wt.% - 2.51-2.53, table salt - 0.50-0, 57, fluorspar concentrate - 0.56-0.80, lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.% - 1.4-1.7, lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.% - 1.15 -1.40; iron powder sprayed with air - 1.95-1.97.
Сущность предлагаемого способа характеризуется тем, что в смесительный барабан загружают натрия бихромат и гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и смешивают в течение 4-5 минут, затем загружают окись хрома, алюминий, хромовый ангидрид, соль поваренную и известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и перемешивают с получением смеси. Плавку полученной смеси ведут в горне со скоростью проплавления смеси 360-460 кг/(м2×мин), при этом после проплавления 50-75% смеси в горн на поверхность расплава рассредоточено по мере проплавления оставшейся смеси загружают распыленный воздухом порошок железный, который коагулирует мелкие частицы восстановленного хрома и способствует переносу их из шлака в металл. За 2-4 минуты до окончания плавки на колошник загружают известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.%. После плавки производят слив в изложницу 30-40% шлака для образования гарнисажа, а на оставшийся в горне жидкий шлак загружают концентрат плавиковошпатовый и после его растворения сливают шлак и расплав металла под слой шлака в изложницу, причем плавку ведут при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, равном (50-60):(40-50), при соотношении извести и гидроокиси кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, равном 1:(1,7-1,9), при соотношении натрия бихромата и хромового ангидрида, равном 1:(0,33-0,34), чем оптимизируют устойчивость термодинамических и кинетических условий протекания процессов окисления и восстановления, при получении сплава на основе хрома, снижая и повышая их активность, соответственно в металлическом и шлаковом расплавах.The essence of the proposed method is characterized in that sodium dichromate and calcium hydroxide with a carbon content of not more than 0.2 wt.% Are loaded into the mixing drum and mixed for 4-5 minutes, then chromium oxide, aluminum, chromic anhydride, sodium chloride and lime are loaded with a carbon content of not more than 0.2 wt.% and mixed to obtain a mixture. Melting of the resulting mixture is carried out in a furnace with a mixture penetration rate of 360-460 kg / (m 2 × min), while after melting 50-75% of the mixture into the furnace, the iron powder sprayed with air is loaded onto the melt surface as the melt is melted, which coagulates fine particles of reduced chromium and promotes their transfer from slag to metal. 2-4 minutes before the end of the smelting, lime is loaded onto the top with a carbon content of not more than 0.5 wt.%. After melting, the mold is drained from 30-40% of the slag to form a skull, and the fluorospatic concentrate is loaded onto the remaining liquid slag, and after its dissolution, the slag and molten metal are poured under the slag layer into the mold, and melting is carried out at a ratio of lime with carbon content not more than 0.2 wt.% and lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.%, equal to (50-60) :( 40-50), with a ratio of lime and calcium hydroxide with a carbon content of not more than 0.2 wt. % equal to 1: (1.7-1.9), with a ratio of sodium dichromate and chromic anhydride, p vnom 1: (0,33-0,34) than to optimize the thermodynamic and kinetic stability conditions for proceeding oxidation and reduction processes in the preparation of a chromium-based alloy, reducing and increasing their activity, respectively, in the metal and slag melts.
Совокупность заявленных существенных признаков предопределяет решение поставленной задачи по достижению технического результата - созданию эффективного простого надежного способа получения высококачественного сплава на основе хрома со стабильны содержанием железа до 5 мас.%.The combination of the claimed essential features predetermines the solution of the task to achieve the technical result - the creation of an effective simple reliable method for producing high-quality chromium-based alloy with a stable iron content of up to 5 wt.%.
Реализация способа осуществляется на существующем металлургическом оборудовании с использованием известных доступных сырьевых компонентов.The implementation of the method is carried out on existing metallurgical equipment using known available raw material components.
Сущность изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения. Для реализации заявленного способа применяют следующие компоненты: окись хрома техническая металлургическая по ГОСТ 2912-79 и/или по ТУ 2123-055-54138686-2010, порошок алюминия по СТО 03-74-11, хромовый ангидрид технический по ГОСТ 2548-77, натрия бихромат технический по ГОСТ 2651-78, известь молотая по СТО 03-75-11, распыленный воздухом порошок железный, по ГОСТ 9849-86 и/или ТУ 14-1-5365-98, соль поваренная по ТУ 2152-027-00204872-2011 или по ТУ 2111-044-00203944-2011, концентрат плавиковошпатовый металлургический по ГОСТ 29220-91 и/или концентрат плавиковошпатовый по ТУ 176952-001-45608905-2001, гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%. Шихту рассчитывают на 4000 кг окиси хрома.The invention is confirmed by examples of specific performance. To implement the claimed method, the following components are used: industrial metallurgical chromium oxide in accordance with GOST 2912-79 and / or in accordance with TU 2123-055-54138686-2010, aluminum powder in accordance with STO 03-74-11, technical chromic anhydride in accordance with GOST 2548-77, sodium technical dichromate in accordance with GOST 2651-78, ground powder in accordance with STO 03-75-11, iron powder sprayed with air, in accordance with GOST 9849-86 and / or TU 14-1-5365-98, common salt in accordance with TU 2152-027-00204872- 2011 or according to TU 2111-044-00203944-2011, fluorspar metallurgical concentrate according to GOST 29220-91 and / or fluorspar concentrate according to TU 176952-001-45608905-2001, ka hydroxide tsiya with carbon content not exceeding 0.2 wt.%. The mixture is calculated on 4000 kg of chromium oxide.
При подготовке шихты в смесительный барабан загружают натрия бихромат и гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и перемешивают в течение 4-5 минут, а затем загружают остальные компоненты шихты, за исключением распыленного воздухом порошка железного, извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% и плавиковошпатового концентрата, компоненты тщательно перемешивают с получением смеси. Внепечную алюминотермическую плавку подготовленной смеси проводят с нижним зажиганием ее в наклоняющемся горне в одну стадию со скоростью проплавления 360-460 кг/(м2·мин), при этом известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% из отдельного бункера загружают на колошник за 2-4 минуты до окончания плавки, а затем производят слив продуктов плавки в стальную нефутерованную изложницу наклоном горна, при этом сначала сливают в изложницу 30-40% шлака для образования гарнисажа, а затем загружают в плавильный горн на оставшийся жидкий шлак концентрат плавиковошпатовый, и после его растворения сливают шлак и металл под слой шлака в изложницу, причем загрузку распыленного воздухом порошка железного осуществляли после проплавления 50-75% смеси рассредоточено в плавильный горн, при одновременной загрузке и проплавлении оставшейся смеси.When preparing the charge, sodium dichromate and calcium hydroxide with a carbon content of not more than 0.2 wt.% Are loaded into the mixing drum and mixed for 4-5 minutes, and then the remaining components of the charge, with the exception of iron powder sprayed with air, are loaded with carbon content not more than 0.5 wt.% and fluorspar concentrate, the components are thoroughly mixed to obtain a mixture. Out-of-furnace aluminothermic melting of the prepared mixture is carried out with lower ignition in a leaning furnace in one stage with a penetration rate of 360-460 kg / (m 2 · min), while lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.% From a separate hopper is loaded onto the furnace top is 2-4 minutes before the end of the smelting, and then the melting products are drained into the non-lined steel mold by tilting the hearth, while first 30-40% of slag is poured into the mold to form a skull, and then the concentrate is loaded into the melting furnace to the remaining liquid slag hydrofluoric, and after dissolution is poured slag and metal at the slag layer in the mold, wherein the downloading air atomized iron powder was performed after penetration of 50-75% of the mixture is dispersed into the melting furnace, with simultaneous loading and fusion of the remaining mixture.
Пример 1 (прототип). Для получения хрома металлического с содержанием азота не более 0,02 мас.% масса подготовленной на плавку шихты составила 7080 кг. Загружали и проплавляли в одну стадию со скоростью 360-460 кг/(м2·мин) шихту следующего состава, кг (мас.%):Example 1 (prototype). To obtain metallic chromium with a nitrogen content of not more than 0.02 wt.%, The mass of the mixture prepared for melting was 7080 kg. Download and proplast in one stage with a speed of 360-460 kg / (m 2 · min) the mixture of the following composition, kg (wt.%):
Известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% вводили непосредственно в шихту, а известь с содержанием не более 0,5 мас.% загружали на колошник за 2-4 минуты до окончания проплавления шихты, при этом соотношение извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% равно соответственно (50-60):(40-50).Lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.% Was introduced directly into the mixture, and lime with a content of not more than 0.5 wt.% Was loaded onto the top 2-4 minutes before the end of the charge melt, while the ratio of lime to carbon content was not more than 0.2 wt.% and lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.% is respectively (50-60) :( 40-50).
Выход хрома металлического марки Х99Н2 (ГОСТ 5905-2004. Массовая доля: Cr не менее 99,0, Al не более 0,20, Fe не более 0,5, С не более 0,03, N не более 0,02) за кампанию составил 68,7%.The output of chromium metal brand X99H2 (GOST 5905-2004. Mass fraction: Cr not less than 99.0, Al not more than 0.20, Fe not more than 0.5, C not more than 0.03, N not more than 0.02) for campaign accounted for 68.7%.
Пример 2 (заявляемый способ). Для получения сплава на основе хрома с содержанием железа 5 мас.% и с содержанием азота не более 0,02 мас.% масса подготовленной на плавку шихты составила 7140 кг. Загружали и проплавляли в одну стадию со скоростью 360-460 кг/(м2·мин) шихту следующего состава, кг (мас.%):Example 2 (the inventive method). To obtain an alloy based on chromium with an iron content of 5 wt.% And with a nitrogen content of not more than 0.02 wt.%, The mass of the mixture prepared for melting was 7140 kg. Download and proplast in one stage with a speed of 360-460 kg / (m 2 · min) the mixture of the following composition, kg (wt.%):
Известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% вводили непосредственно в шихту, а известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% загружали на колошник за 2-4 минуты до окончания проплавления шихты, при этом соотношение извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% равно 50:50. Распыленный воздухом порошок железный, чтобы не оставалась часть его в смесительном барабане, задавали на ленту транспортера, подающего шихту из смесительных барабанов плавильный горн после проплавления 50-75% смеси параллельно с загрузкой оставшейся смеси.Lime with a carbon content of not more than 0.2 wt.% Was introduced directly into the mixture, and lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.% Was loaded onto the top 2-4 minutes before the end of the charge penetration, while the ratio of lime to carbon content not more than 0.2 wt.% and lime with a carbon content of not more than 0.5 wt.% is 50:50. Iron powder sprayed with air, so that some of it did not remain in the mixing drum, was set on the conveyor belt, feeding the charge from the mixing drums to the melting furnace after melting 50-75% of the mixture in parallel with loading the remaining mixture.
Выход сплава на основе хрома с содержанием железа 5 мас.% (массовая доля: Cr не менее 94,5, Fe - 5,0, С не более 0,012, N не более 0,02) составил 100%.The yield of chromium-based alloy with an iron content of 5 wt.% (Mass fraction: Cr not less than 94.5, Fe - 5.0, C no more than 0.012, N no more than 0.02) was 100%.
Сравнительные результаты выплавки по известному способу (прототипу) и заявляемому техническому решению (примеры 1, 2) приведены в Таблице
Как видно из приведенной таблицы, разработан технологически несложный способ, получения сплава на основе хрома с содержанием 5% железа повышенного качества, при использовании в шихте в качестве железосодержащего сырья распыленного воздухом порошка железного. В предлагаемом изобретении найдены оптимальные соотношения массы хромосодержащих и железосодержащих материалов, а также соотношения массы натрия бихромата и хромового ангидрида, которые стабилизируют термичность алюминотермической шихты для плавки сплава на основе хрома в пределах 72-75 кДж/г-атом.As can be seen from the table, a technologically uncomplicated method has been developed for producing an alloy based on chromium with a content of 5% high-quality iron, when iron powder sprayed with air is used as iron-containing raw material. In the present invention, the optimal mass ratios of chromium-containing and iron-containing materials are found, as well as the mass ratios of sodium dichromate and chromic anhydride, which stabilize the thermal conductivity of the aluminothermic charge for melting a chromium-based alloy within 72-75 kJ / g-atom.
Оптимизация термодинамических условий протекания восстановительного процесса обеспечивает массовый выход качественного сплава на основе хрома с содержанием 4,9-5.2% железа при снижении содержания алюминия и азота в металле. При этом извлечение хрома увеличено в сравнении с 88,86% в прототипе до 90,86% по заявленному способу.Optimization of thermodynamic conditions of the recovery process provides a mass yield of high-quality chromium-based alloy with a content of 4.9-5.2% iron with a decrease in the content of aluminum and nitrogen in the metal. In this case, the extraction of chromium is increased in comparison with 88.86% in the prototype up to 90.86% by the claimed method.
По окончательной рецептуре при реализации заявленного состава шихты и заявленного способа получения сплава на основе хрома металл имеет содержание хрома 94,6 мас.%, содержание железа 5 мас.%, содержание алюминия 0,1 мас.%, содержание азота 0,020 мас.% и содержание углерода 0,012 мас.% и может быть использован без дальнейшего переплава для производства различных изделий, в частности при производстве интерконнекторов твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) (патент RU 2303838).According to the final recipe, when implementing the claimed composition of the charge and the claimed method for producing an alloy based on chromium, the metal has a chromium content of 94.6 wt.%, An iron content of 5 wt.%, An aluminum content of 0.1 wt.%, A nitrogen content of 0.020 wt.% And the carbon content of 0.012 wt.% and can be used without further remelting for the production of various products, in particular in the production of interconnectors of solid oxide fuel cells (SOFC) (patent RU 2303838).
Использованные источникиUsed sources
1. RU, патент 2430174, МПК С22 в 34/32.1. RU, patent 2430174, IPC C22 in 34/32.
2. RU, патент 2495945, МПК С22 в 34/32.2. RU, patent 2495945, IPC C22 in 34/32.
3. RU, патент 2260630, МПК С22 в 34/32.3. RU, patent 2260630, IPC C22 in 34/32.
4. RU, патент 230383, МПК Н01М 8/24.4. RU, patent 230383, IPC Н01М 8/24.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015106710/02A RU2599464C2 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Charge and method for aluminothermic production of chromium-based alloy using said charge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015106710/02A RU2599464C2 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Charge and method for aluminothermic production of chromium-based alloy using said charge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015106710A RU2015106710A (en) | 2016-09-20 |
| RU2599464C2 true RU2599464C2 (en) | 2016-10-10 |
Family
ID=56891775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015106710/02A RU2599464C2 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Charge and method for aluminothermic production of chromium-based alloy using said charge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2599464C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761839C1 (en) * | 2021-03-30 | 2021-12-13 | Публичное акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ПАО "КЗФ") | Charge and electric furnace aluminothermic method for producing low-carbon ferrochrome with its use |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4331475A (en) * | 1980-07-28 | 1982-05-25 | Reading Alloys, Inc. | Process for aluminothermic production of chromium and chromium alloys low in nitrogen |
| US7004992B2 (en) * | 2000-03-07 | 2006-02-28 | Jfe Steel Corporation | Chromium-containing metal and method for producing the same |
| RU2291217C2 (en) * | 2005-03-01 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" | Method of alumino-thermic production of low-carbon ferro-chromium |
| RU2430174C1 (en) * | 2010-11-01 | 2011-09-27 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Method for aluminothermic production of metallic chrome |
| RU2495945C1 (en) * | 2012-07-04 | 2013-10-20 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Blend and method of aluminothermal production of chromium metal using said blend |
-
2015
- 2015-02-26 RU RU2015106710/02A patent/RU2599464C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4331475A (en) * | 1980-07-28 | 1982-05-25 | Reading Alloys, Inc. | Process for aluminothermic production of chromium and chromium alloys low in nitrogen |
| US7004992B2 (en) * | 2000-03-07 | 2006-02-28 | Jfe Steel Corporation | Chromium-containing metal and method for producing the same |
| RU2291217C2 (en) * | 2005-03-01 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" | Method of alumino-thermic production of low-carbon ferro-chromium |
| RU2430174C1 (en) * | 2010-11-01 | 2011-09-27 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Method for aluminothermic production of metallic chrome |
| RU2495945C1 (en) * | 2012-07-04 | 2013-10-20 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Blend and method of aluminothermal production of chromium metal using said blend |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761839C1 (en) * | 2021-03-30 | 2021-12-13 | Публичное акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ПАО "КЗФ") | Charge and electric furnace aluminothermic method for producing low-carbon ferrochrome with its use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015106710A (en) | 2016-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2733772C1 (en) | Method of making ferrovanadium alloys based on aluminothermic self-propagating gradient reduction and slag refining | |
| CN105734201B (en) | A kind of alfer, preparation method and the usage | |
| CN110564997B (en) | Aluminum-titanium-molybdenum intermediate alloy and preparation method thereof | |
| JP2571561B2 (en) | Processing method for refining metals and alloys | |
| RU2244025C2 (en) | Sintered agglomerates and method for producing the same | |
| RU2599464C2 (en) | Charge and method for aluminothermic production of chromium-based alloy using said charge | |
| RU2633678C1 (en) | Method for producing vanadium-manganese-silicon master alloy | |
| RU2718497C1 (en) | Charge and electric-furnace aluminothermic method for production of ferroniobium with use thereof | |
| RU2291217C2 (en) | Method of alumino-thermic production of low-carbon ferro-chromium | |
| CN109487091B (en) | Electroslag remelting arc striking agent and preparation method thereof | |
| US3058822A (en) | Method of making additions to molten metal | |
| RU2495945C1 (en) | Blend and method of aluminothermal production of chromium metal using said blend | |
| RU2430174C1 (en) | Method for aluminothermic production of metallic chrome | |
| US2079901A (en) | Metallurgical addition agent and process | |
| JP3740131B2 (en) | Refining method for molten aluminum alloy and refining flux for molten aluminum alloy | |
| RU2455379C1 (en) | Method to melt low-carbon manganiferous alloys | |
| RU2761839C1 (en) | Charge and electric furnace aluminothermic method for producing low-carbon ferrochrome with its use | |
| DE2545340B2 (en) | METHOD OF DESULFURIZING MOLTEN STEEL | |
| JPH10263768A (en) | Method for reusing converter slag | |
| RU2549820C1 (en) | Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys | |
| RU2782193C1 (en) | Method for smelting khn33kv alloy | |
| RU2318032C1 (en) | Ferrotitanium used to alloy the steel and the method of its alumino-thermal production of the ferrotitanium | |
| CN113403497B (en) | Composite aluminum alloy refining agent and aluminum alloy refining method | |
| RU2285726C1 (en) | Method of making steel in hearth steel-making unit | |
| RU2716326C1 (en) | Method of obtaining high-alloy heat resistant alloys on nickel base with titanium and aluminium content in narrow range |