автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка технологии удаления марганца из феррованадия сульфидными шлаками и установление ее основных параметров

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ рг5 ОД т' г'и»Носова

г ПО '.См0-

На правах рукописи

Ишметьев Евгений Николаевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УДАЛЕНИЯ МАРГАНЦА ИЗ ФЕРРОВАНАДИЯ СУЛЬФИДШМИ ПШАКАДО И УСТАНОВЛЕНИЕ ЕЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Специальность -№ 05.16.02 - "Металлургия черных металлов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/Магнитогорск 1993

Работа выполнена в Магнитогорском горно-металлургическом институте им. Г.И.Носова и на Чусовском металлургическом заводе.

Научный руководитель - доктор технических наук,профессор, заслуженный деятель науки и техники Р05СР Бигеев A.M.

Официальные оппоненты - член-корреспондент РАН,профессор Смирнов Л.А., кандидат технических наук Шерстобитов М.А.

Ведущее предприятие - Челябинский Научно-исследовательский Институт Металлургии.

Защита состоится "АЛ" 1993 г.

в /с? час, на заседании специализированного совета К 063.04.01. при Магнитогорском грно-металлургическом институте, 455 ООО, г. Магнитогорск , ул. Ленина, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Магнитогорского горно-металлургического института.

Автореферат разослан -cL С- 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, г>

'¿Lift. Селиванов .

каил,".".пт технических наук j^fy^UX

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ обусловлена всевозрастающими требованиями к качеству легирующих материалов, применяемых для выплавки сталей специального назначения. Например, при производстве быстрорежущих марок стали крайне необходим феррованадий содержащий «юнее а в отдельных случаях менее 2% марганца* ¿¿езду тем достижение содержания марганца в ферросплаве менее 4,5-5,0$ вызывает существенные затруднения. В современной практике в целях уменьшения содержания марганца в феррованадии приходиться исключать кз шихтовки плавки ванадиевый шлак, содержащий до 10* МпО, и заменять его дорогим и дефицитным техническим пенток-сидом ванадия, содержащим менее . Это приводит к значи-

тельному росту себестоимости низкомарганцэвистого феррованадия и снижению объемов его выплавки.

Таким образом, существует острая необходимость разработки технологии получения феррованадия с низким содержанием марганца из шихты, содержащей ванадиевый шлак. Это, кроме экономических преимуществ и возможности получения качественных быстрорежущих сталей, обусловило бы снижение загрязнения окружающей среды, вызываемое производством технического пентоксида ванадия.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка технологии деманганации феррованадия, основанной на рафинировании металлического расплава от марганца сульфидными шлаками, установление ее основных параметров, 1 также экологическая и технико-экономическая оценка предлагаемой технологии.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основании термодинамического анализа, юбораторных и опытно-промышленных эксперт -¿нтов были определены основные закономерности поведения примесей металла и компонентов лака при деманганации металлического расплава сульфидными шда-еми.

Изучена концентрационная зависимое:" адгезии расплавов

лад-ад К ЖИДКОМУ феррОСЕЛИКОВШШДКО.

Исследовано влияние химического состава сульфидного шлака на скорость его испарения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Полученные результаты использованы при разработке технологии выплавки низкомарганцовиетого . феррованадия из шихты, содержащей ванадиевый шлак, на Чусовском металлургическом заводе /ЧМЗ/.

ПУБЛИКАЦИЯ И ОПРОБОВАНИЕ. По результатам работы опубликовано две статьи. Новизна разработок защищена тремя авторскими свидетельствами. Основные положения диссертации доложены на 40, 51. 52 и 54 научно-технических конференциях МГМИ, научно-техническом совете ЧМЗ 1991, 1992 гг.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа излокона на 130 стр. машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, приложений и списка литературы, содержащего 80 наименований. Но тексту содержится 30 рисунков и 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние вопроса

Более половины выпускаемых в настоящее время легированных марок стали легируются ванадием. Содержание ванадия в сталях обычно не превышает 0,5-1,0$, но в ряде случаев / жаропрочные и быстрорежущие марки стали / доходит дс> 2$. В некоторых быстрорежущих сталях, отличающихся особой износостойкостью и повышенным сопротивлением к удару, содержание ванадия достигает 7-8$.

В стали ванадк.': проявляет себя как активный карбидообразу-ющий элемент. Образуя твердые карбиды, он способствует измельчению зерна и, что особенно ценно, устраняет склонность стали для режущего инструмента к перегреву и росту зерна. Кроме того, благодаря образованию особо твердых карбидов ванадия, легирова-

нив ванадием позволяет получать стали с повышенной износостойкостью, превосходящие в некоторых случаях по стойкости твердые сплавы.

В феррованадии содержится значительное количество марганца /до Марганец оказывает положительное влияние на свойства стали, ослабляя вредное влияние серп, увеличивая прочность, износостойкость, упругость металлических изделий. Однако в некоторых сталях специального назначения, легированных ванадием, повышенное содержание марганца является крайне нежелательным, так как при замещении атомов сильного карбидообразователя - ванадия атомами элементов, имеющих слабую связь в карбидах, например, марганца происходит растворение карбидной фазы. Это приводит к значительному росту зерна, что недопустимо, например, для быстрорежущих марок стали, так как при этом значительно снижается качество режущего инструмента. Поэтому содержание марганца в быстрорежущих сталях ограничивается 0,4%.

Для получения такого низкого содержания марганца в стали феррованадий должен содержать менее 4$ марганца, тогда как при выплавке его из шихты, содержащей ванадиевый шлак, концентрация марганца в ферросплаве достигает 6-7%.

Ванадий извлекают из железорудного титаномагнетитного сырья по схеме: руда-концентпат-окатнши/агломзрат/-ванадиввый чутун-ванадиевый пиак-технический пентоксид ванадия-феррованадий. Содержание ванадия в рудах невысоко /до 0,6 поэтому„технологическая схема его извлечения включает много звоньев, каждое " из которых является № *ным производством, Паршгально с ванздиеа в ферросплав переходит и значительное количество марггч-ца. Это объясняется близким сродством ЭТИХ ЭЛСУ<Чик КИ Поэтому селективное ограничение восстаковташя ::*.: сларганца «а перечисленных стадиях'не прздставляетс.; лез- :, :ла<,!: 1 у»*«ках ;т"!>

вувдей технологии извлечения ванадия из титаномагнетитовых руд.

Известен способ удаления марганца из феррованадия методом вакуумирования, основанный на значительной разности упругости паров железа, ванадия и марганца. Однако особенностями деман-ганации феррованадия таким способом, сдерживающими его широкое использование в металлургической практике, являются высокая рабочая температура, необходимость поддержания низкого давления газовой фазы над металлическим расплавом, высокие капитальные и энергетические затраты.

Таким образом, необходимо найти эффективный способ удаления марганца из феррованадия и разработать технологи» выплавки феррованадия с низким содержанием марганца из шихты, содержащей ванадиевый шлак.

Возможности деманганации металла при существующей технологии выплавки феррованадия

В настоящее время свыше 9С$ производимого в Российской Федерации феррованадия выплавляется силикоалюмотермическим способом в электродуговой печи с магнезитовой футеровкой, ¿¡лавку проводят в три периода. Основными шихтовыми материалами являются ванадиевый шлак, технический пентоксид ванадия, ферросилиций, известь гранулированный алюминий.

В первый период восстанавливает ванадий из оборотных продук тов плавки и ванадиевого шлака, получают металл с высоким содержанием кремния и отвалышй шлак с низким содержанием Уц06 .

Целью второго периода плавки является обогащение металла ванадием путем восстановления его из технического лентоксвда ванадия и ванадиевого шлака кремнием металлического расплава, а также, кремнием ферросилиция и алюминием, присаживаемыми во время доводки шлака второго периода. Шлак второго периода с низким содержанием ^является отвальным.

В третьем, рафинировочной, периоде в ванну присаживают только технический пентоксид ванадия и известь. При этом происходит дальнейшее восстановление ванадия кремнием металлического расплава и обогащение сплава ванадием. Конечный металл - феррованадий после слива шлака выпускают в разливочный кови, а рафинировочный шлак из-за высокого содержания в нем I¿От используют в шихте следующей плавки.

В литературе, посвященной производству феррованадия, данных о балансе марганца при выплавке ферросплава нет. Между тем такие сведения позволили бы определить пути снижения содержания марганца в конечном феррованадии. Поэтому возникла необходимость изучить этот вопрос.

Для изучения баланса марганца при выплавке феррованадия были проведены серии балансовых плавок, в ходе которых определялась масса и химический состав всех шихтовых материалов, сливных и рафинировочного шлаков, конечного металла для каждой плавки.

Результаты балансовых плизок представлены на рис.1. Полученные данные говорят о том, что основным поставщиком марганца при выплавке феррованадия является ванадиевый шлак. Он вносит от 40 до 60 процентов элемента. До 25$ может вносить рафинировочный пшак от предыдущей плавки. Технический пентоксвд ванадия вносит 10-20$ марганца. Остальные шихтовые материалы незначительно влияют на баланс элемента.

Оо сливными шлаками первого и второго периодов удаляется по 10-20$ марганца, о рафинировочным - 20-25$. В металла остается 45-55$ элемента.

Для получения феррованадия о содержанием марганца менее 4$ необходимо, чтобы в конечный металл переходило не более 25-35$ элемента от существующего прихода марганца. Тшсое снэтеиие прихода марганца можно обеспечить, во-первых, снизив в 1,5-2 ¿аза

Баланс марганца при быпла&ке феррованадия по существующей технологии

Общий'мриход элемента принят.за Ю0%

содержание элемента в ванадиевом шлаке или, во-вторых, повысив на 10-15$ рафинирующую способность сливных шлаков по отношению к марганцу.

Ванадиевый шлак получают при продувке ванадиевого чугуна воздухом или технологическим кислородом в конвертерах. Яри этом марганец,имея близкое к ванадию сродство к-кислороду, и; .этически полностью переходит в шлак, и снизить его содержание в ванадиевом шлаке при существующей технологии деванадации ванадиевого чугуна невозможно. Однако предварительная обработка ванадиевого чугуна с целью его деманганации позволила бы получать шлак с допустимой концентрацией /ИпО.

Возможности повышения марганецлоглотительной способности сливных шлаков плавки феррованадия также ограничены. Восстановление марганца из оксидов шихтовых материалов осуществляется кремнием металлического расплава или ферросилиция при избытке Со О • Снижая основность оксидных сливных шлаков, можно ограничить восстановление марганца. Но, с другой стороны, это вызовет дополнительные потери ванадия со сливными шлаками, что абсолютно недопустимо.

Таким образом, при существующей технологии выплавки феррованадия невозможно получать ферросплав с низким содержанием марганца без введения дополнительных операций по его деманганации.

Разработка теоретических основ процесса деманганации ванадийаодержащего металла

Наиболее желательным процессом удаления марганца из металлического расплава б ал бы процесс удаления его в виде устойчивого

соединения в шлак. Причем такой шлак должен экстрагировать как можно меньше ванадия.

Из возможных рафинирующих реагентов только к сере марганец имеет существенно более высокое сродство по сравнению с железом и ванадием. Поэтому селективное удаление марганца из металлического расплава возможно осуществить переводом его в шлак в виде сульфида.

Сульфидизация марганца может быть осуществлена с помощью элементарной серы или сульфида железа, однако в этих случаях наблюдается значительное загрязнение металла серой. Кроме того, из теории образования неметаллических включений при кристаллизации стали известно, что работа адгезии сульфида железа к расплавам на основе железа имеет слишком большие значения для того, чтобы использовать шлаки,состоящие только из сульфида железа, - это привело бы к значительным трудностям при отделении металла от шлака и дополнительному загрязнению металла серой.

Таким образом, следует подобрать такой сульфидизатор,который давал бы наименьшее загрязнение металла серой не только во время обработки его шлаком, но и при разделении металла и шлака.

С этой точки зрения целесообразно использовать сульфид натрия, применяющийся при обогащении медных руд. Сильфид натрия практически нерастворим в жидком железе. Однако искусственное получение сульфида натрия обуславливает его высокую стоимость. Кроме того, расплав чистого сульфида натрия обладает высокой скоростью испарения, что может привести к дополнительному загрязнению окружающей среды.

Таким образом, целесообразно разработать шлаковую смесь, состоящую из сульфида железа и сульфида натрия. Такая шлаковая смесь должна обладать достаточной марганецпоглотительной способностью, не загрязнять металл серой, иметь оптимальную адгезию

к жидкому металлу. Кроме того, применение этой смеси не должно наносить вред окружающей среде и быть экономически выгодным.

Наличие над металлом шлаковой фазы, состоящей из сульфидов железа и натрия создает необходимые термодинамические условия для протекания следующих реакций: на границе металл-шлак

(Fe&) + CAfn] - (MnS) i-fFe] ; / 1 /

наряду с этим получат заметное развитие процессы термической диссоциации сульфида натрия

+ [$1 s /2/

в атмосфере печи пары натрия будут окисляться по реакции

г{Vq} + [ЩО] ; /3/

переход серы в металл обусловит протекание частных процессов

£S7 + CAfn]~ (MnS) . /4/ £SJ ffkS) : /5/

Работа адгезии фаз, характеризуя энергетику межчастичного взаимодействия контактирующих равновесных фаз, играет важную роль при анализе металлургических процессов. Так, во многом именно величина работы адгезии фаз при прочие равных услсниях определяет устойчивость гете].югенкнх систем, процесс разделения

фаз и связанное с ним "запутывание" неметаллических включений в металле.

В данной работе изучена концентрационная зависимость работы адгезии сульфидных расплавов Мз^-Р^З к жидкому ферросиликова-надию, содержащему 24,5% V ,0,42% С , 28,7*5/ , 5,4$ '/Цп . Измерения проведены при 1773 К во реем интервале составов сульфидной фазы.

Исследования проводились в лаборатории поверхностных явлений кафедры "Теории металлургических процессов" Уральского политехнического, института. Результаты определения поверхностных свойств: поверхностного натяжения металла С^ и шлака , угла контакта взаимодействующих фаз & , межфазного натяжения 0"1г , адгезии фаз - представлены на рис.2.

Как известно из металлургической практики, в процессе рафинирования шлак должен обладать определенной способностью" смачивать металл, характеризующейся оптимальным углом смачивания -30-60°. Именно при такой величине утла смачивания не происходит излишнего оголения металла и не наблюдается затруднений при разделении металлической и шлаковой фаз. Как видно из рис.2, таким требованиям отвечает шлак, содержащий 75-85$ сульфида железа и 15-25$ сульфида натрия. Шлак такого состава при оптимальной величине угла смачивания металлической фазы обеспечит величину работы адгезии 440-500 мДж/м2.

Исследования процесса испарения расплавов про-

водили на термогравиметрической установке Института металлургии им. А.А.Байкова. Измерения проведены при 1748 К в инертной атмосфере во всем интервале составов сульфидной фазы. Показано, что при увеличении концентрации сульфида железа в шлаке от 2$ до 80$ удельная скорость испарения сульфидного шлака уменьшается

Результаты определения поверхностных свойств /ООО

600

•ч

700

I

330 -

320

60 60

а»

-ю

I

900 \ 800

700 600

4

600

"V

* 500 от ьооЬг*

>

от 5,? мг/Гмин-см2) до 0,69 мг/(мин-см^1 Таким образом, использование шлаков с высоким содержанием сульфида железа предпочтительнее о точки зрения загрязнения окружающей среды.

Экспериментальные исследования деманганации ванадиевого чугуна и феррованадия

Одним из возможных путей снижения содержания марганца в феррованадии является предварительная обработка ванадиевого чугуна сульфидным шлаком пзред его деванадацией. Наличие сульфидного ишака над расплавом природнолегированного ванадием чугуна создает необходимые условия для протекания реакций /1/ и /4/. Поэтому при обработке ванадиевого чугуна сульфидным шлаком следует ожидать селективного удаления марганца из металла.

Для получения допустимой концентрации /ЧпО в конвертерном ванадиевом клаке необходимо, чтобы содержание марганца в чугуне перед деванадацией находилось на уровне 0,20-0,30$, при обычном содержании 0,45-0,50$. ■

Для исследования процесса деманганации ванадиевого чугуна сульфидным шлаком были проведены лабораторные эксперименты на установке электро-шлакового переплава кафедры металлургии отали Челябинского государственного технического университета. Опробование деманганации ванадиевого чугуна в режиме одношлакового объемного рафшшг^вания проводили в индукционной печи ИСТ-006 о основной футо: ;.ы:ой лаборатории кафедры металлурги» стали Магни» тогорского горно-металлу, гкческого института им.Г.Л.Носова /МГМИ/ Онытпо-проглшшенное опробование демангане .пи ванадиевого чугуна сульфидным шлаки.; проводили в олектродуговой печи с основной Футеровкой ел:»:оатгю 1,6 т литейного цеха ЧАО.

Лабэратоу-ииа исследования и опытко-цромшилениоа опробование

показали, что обработка,ванадиевого чугуна сульфидным шлаком является эффективным методом снижения концентрации марганца в металле. При этом коэффициент распределения марганца достигает значений 30-35, тогда как коэффициент распределения ги опия составляет 0,5-1,0; содержание марганца в чугуне снижается с 0,450,55$ до 0,15-0,25$; оптимальным количеством шлака является 8-12$ от массы металла; оптимальная продолжительность обработки металла сульфидным шлаком - 7-10 мин. Содержание серы в чугуне после обработки составляло 0,05-0,08$.

Однако с точки зрения реального производства предпочтительнее было бы удалять марганец из металла при выплавке феррованадия, так как при этом в десятки раз сократились бы объемы обрабатываемого металла.

В процессе выплавки ферросплава существует возможность обрабатывать как конечный феррованадий, так и металл первого и второго периодов.Наличие в металле первого периода большого количества кремния делает предпочтительным обработку сульфидным шлаком именно ферросшгакованадия, так как высокое содержание • кремния в металла обуславливает повышение коэффициента активности марганца в металле и одновременно уменьшает опасность загрязнения металла серой.

Лабораторные исследования процесса демангаНации ферросилико-ванадия проводились на лабораторной установке кафедры металлургии зтали МГМИ. В ходе эксперимента навеску металла, содержащего 1520$ У , 20-30$ 3! . 0,35-0,40$"£ , 5,5-6,5$ Л/г?, расплавили, нагревали металл до 1773-1923 К и ос'^батывали сульфидным маком в количестве 5-20$ от массы металла. Исследования прово-шлись во всем интервале составов сульфидной фазы. Оснояннэ ре-¡ультаты экспериментов приведейы на рис.З.

Опнтно-промышленные плавки проводились в ус^о-',, ■ г олзктро-

Влияние, штаба сульфидного шлака на. поШение: примесей металла и шлака и коэффициент ррсп^делеш^мор^он^а

[Мп}7% №

3,0 2,0

Ц40 0,30 .0^0

оИ" .

0,060.

0,040 Ц020

л. Ъ---

- -8-^ о

О 20 40 60 (М),%

Рис.З

металлургического отделения ферросплавного производства Ч.МЗ. Нос-* ле слива оксидного шлака первого периода при отключенной лечи на зеркало металла подавали шлаковую с; сь в количестве 5-15$ от массы металла. Выдерживали сульфидный шлак в контакте с металлом 5-30 мин, затем сливали шлак в шлаковню и начинали загрузку шихтовых материалов следующего периода.

Лабораторные исследования и опытно-прошшлеиное опробование деманганации ферросилинованадия сульфидным шлаком показали, что шлак оптимального состава должен содержать 20$ сульфида натрия и 80$ сульфида железа. При этом коэффициент распределения марганца составляет 2,5-3,0, тогда как коэффициент распределения ванадия не превышает 0,01; содержание марганца в металле снижается ° 5,5-6,5$ до 3,5-4,5$; содержание ванадия в шлаке не превышает 0,04$. Концентрация серы в конечном феррованадии находится на уровне 0,03$, при максимально допустимом 0,05$. Кроме того, шлак такого состава имеет оптимальный угол смачивания расплава металла и величину адгезии фаз, и скорость его испарения невелика.

Повышенное содержание сульфида железа в.шлаке положительно сказывается на процессе деманганации - чем оно выше, тем больше величина коэффициента распределения марганца. Однако одновременно о ростом содержания сулы^ида железа в шлаке увеличивается и концентрация серы в металле после обработки. Такое влияние содержания сульфида железа в шлаке на поведение примесей мотал-лн, при деманганации объясняется смещением равновесия реакций /1/ и /5/. (Голой стороны, чем выше концентрация сульфида железа в сульфидном шлаке, т"м сильнее равновесие реакции /1/ смещается в сторону образования сульфида марганца. С другой стороны, с ростом концентрации сульфида железа в шлаке усиливается растворение серн в металле, так как равновесие реакции /5/ сме-

щается влево.

Оптимальной продолжительностью обработки ферроокликованадия сульфидным шлаком является 7-10 мин. При более длительном контакте происходит обратный переход марганца из шлака в металл.

Предлагаемая технология деианганации феррованадия сульфидными шлаками

Предлагаемая технология удаления марганца из феррованадия сульфидные; шлаками заключается в том, что при выплавке ферросплава вводится дополнительный период, представляющий собой обработку металла сульфидным шлаком. По физико-химической сущности этот период рационально реализовать после первого периода существующей технологии выплавки феррованадия. Его проведение сводится к следующему: предварительно подготовленную шлакообразую-щую смесь, состоящую из 80$ пирротина и 20$ сульфида натрия, в .количестве 5-15$ от массы металла после слива оксидного отвального ишака при отключенной печи подают на зеркало металла. После образования гомогенного жидкоподвижного шлака его выдерживают в контакт» с металлом 5-7 мин, затем сливают в отдельную шлаковню и начинают загрузку шихтовых материалов следующего периода. Для более полного удаления марганца и предотвращения дополнительных потерь ванадия необходимо как можно полнее скачивать оксидный шлак. Отработанный сульфидный шпак может быть' регенерирован или использован для производства серной кислоты.

Химический состав продуктов плавки низкомарганцовистого феррованадия по предлагаемой технологии представлен в таблица.

13 связи с тем, что коэффициент распределения марганца имеет небольшие значения, особую роль для эффективной деманганации будет играть режим или условия взаимодействия штадла и шлака.

Таблица

Химический состав металла и шлака,%

Наименование ! Первый I Второй ! Третий ! период ! период ! период

У

Ап «5 5/'

С

т

ИпО СаО

Щ

25-30 5-6 0,01-0,03 15-25 0,4-0,5

0,3-0,5 1-2 54-58 25-35

25-30 3,5-4,5

30-40 3,5-4,5

0,4-0,5

0,4-0,6

0,3-0,5 1-2 54-58 25-35

0,02-0,06 0,01-0,03 15-25 9-12

! Четвертый ! период

38-45 3,2-4,0 0,01-0,03 1-2 0,4-0,6

15-20 2-4 42-52 25-30

еБ

8-15 0,3-0,5 55-65 15-20

Ори повышенном содержании марганца в шихтовых материалах следует использовать многошшковый объемный режим рафинирования. Перспективным является также метод продувки жидкого ферросиликованадия порошкообразной смесью сульфида железа и сульфида натрия в токе инертного газа / промывочный режим взаимодействия фаз /. Зависимости термодинамически возможной степени удаления марганца, характеризующейся отношением значений концентраций марганца в металле до и после обработки сульфидным шлаком, от расхода шлака и режима взаимодействия фаз представлены на рис.4.

Анализ экономической стороны вопроса деыанганации феррованадия свидетельствует о снижении себестоимости 1 т низкомарганцовистого феррованадия на 7-8$, что обусловлено экономией дорогого и дефицишого технического понтокснда ванадия.

/

Образующиеся при обработке ферросиликованадия сульфидным шлаком пылегазовые выбросы состоят из СО , 50г .выносов

шлака. После мокрой газоочистки, разработанной для.оснащения цехов производства феррованадия, состав газов соответствует природоохранным нормативам.

Зависимость термодинамически 6озможо1С Степени удаления марганца £Ма от расхода шлаке и режима бзаимодейстбия ¡pas. при I,

•Мп

4*'

О Ю ' 20 30 40 50 ÇL

'им>

%

г-одношлакобый объемный режим; 2-дбушлаковый. объемный режим ; 3-промывочный режим ;. 4-полный. протиботочный. режим

рас. 4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в рамках существующей технологии вы-длавки феррованадия невозможно получать ферросплав с низким содержанием марганца /менее 4#/ при использовании в шихте ванадиевого шлака. Основными поставщиками марганца в процессе выплавки феррованадия являются: ванадиевый шлак /40-603»/ я технический пентоксвд ванадия/10-2С$/.

2. Перспективным методом снижения содержания марганца а феррованадии является обработка металла первого периода плавки ферросплава сульфидным шла:'.ом, состоящим из сульфида натрия и сульфида железа.

3. Оптимальный состав шлаковой смеси, применяемый для де-манганации феррованадия следующий: 20$ сульфида натрия и 80$ пирротина. Такой состав шлакоь Ж смеси обеспечит коэффициент распределения марганца между металлом и шлаком 2,2-2,7, величину угла смачивания жидкого ферросиликованадия сульфидным ишаком 40-50° и работы адгезии металлической и шлаковой фаз 440-460

о

ВДк/м , минимальную скорость испарения шлакового расплава в про- • цессе деманганации 0,69 мг/мин см2.

4. Предлагаемая технология выплавки низкомарганцовистого феррованадия включает дополнительный четвертый период, в ходе которого в-электродуговую печь, после слива оксидного шлака пер. вого периода, на зеркало металла подают сульфидную шлак^образую-

щуто смесь. После получения лидкоподв-дного гомогенного шлака его выдерживают в контакте с металлом в течении 5-7 мин, затем сливают в отдельную шлаковюо и начинают загрузку шихтовых материалов для проведения следующего периода.

5. Расход ишакообразующей смеси при одиошлаковом объемном

взаимодействии Фаз составляет 10-15$ от массы металла в зависимости от требуемой степени деманганации металла. При переходе к двушлаковому объемному или промывочному режиму взаимодействия фаз возможно уменьшение расхода смеси, соответственна, в 1,1 к в 1,3 раза.

6. Предлагаемая технология выплавки низкомарганцовистого Феррованадия позволяет, в условиях наименее эффективного одно-шлакового объемного режима взаимодействия металла и сульфидного шлака, на 7-8$ снизить себестоимобть 1 т ферросплава.

7. Разработанная технология соответствует природоохранным нормативам и может быть реализована в рамках существующего производства феррованадия.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

L. Упгеров А.И., Уваровский Г.С., Ишмотьев E.H. и Бирюков II.II. Удаление марганца из природнолегировшшого ванадием чугуна //Оовер1-енствовалиа технологии и автоматизации сталеплавильных процессов. Магнитогорск, 1989. С. 88-92. I. Ушеров А.И., Уваровский Г.С., Ишметьев E.H. и Таркин В.В. О возможности удаления никеля из железоуглеродистых расплавов //Совершенствование технологии и автоматизации сталеплавильных процессов. Магнитогорск, 1989. С. 110-114. I. A.c. 1482954. Способ удаления марганца кз расплава природно-

легированного чугуна. , A.c. 1560594. Способ регенерации судьДлдного илака. . A.c. 1678874. Способ регенерации сульфидного клака.