Ресурсосбережение
УДК 669.1 87.046
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАРГАНЦЕВОГО СЫРЬЯ1
© О.И. Нохрина, В.П. Комшуков, В.И. Дмитриенко
ОАО "ЗСМК"
Марганец входит в состав большинства сталей. Его вводят при выплавке стали обычно в виде ферросплавов - металлического, ферро- или силикомарганца. Однако существует тенденция их удорожания, и кроме этого, в России этот вид ферросплавов относится к дефицитным. Следует также учитывать, что при производстве и при введении в сталь марганцевых ферросплавов значительная часть (до 20-25%) марганца теряется.
В последнее время широко изучаются процессы прямого легирования стали. Восстановление марганца в этом случае происходит непосредственно в момент его ввода в расплав. Легирующий элемент при этом попадает в сталь в жидком виде, что ускоряет его растворение и уменьшает потери.
В качестве восстановителя в смесях для прямого легирования стали марганцем в ковше можно использовать алюминий или кремний. Использование алюминия в составе смесей приводит к значительному их удорожанию, а присадка таких смесей в ковш сопровождается значительными пироэффектами и интенсивным дымовыделением. С учетом этого использование ферросилиция стандартных марок в качестве восстановителя в смесях для прямого легирования является более перспективным.
Для исследования влияния содержания кремния ферросилиция на степень извлечения марганца были изготовлены брикеты различного состава (табл. 1). В результате их расплавления было установлено, что при увеличении содержания кремния в восстановителе повышается его содержание в металле, а увеличение соотношения руда/сплав в брикете не приводит к снижению содержания кремния в металле. Это, по-видимому,/связано с тем, что за время окисления кремния марганец не успевает полностью восстановиться. Расплав, полученный в результате нагрева брикетов, в которых в качестве восстановителя использовали ФС45, ФС65, Фб75, содержал -36-38% Мп (см. табл. 1).
Результаты исследований показали, что использование в качестве восстановителя в
смесях для прямого легирования стали марганцем ферросилиция стандартных марок позволяет обеспечивать высокую (75,6-84,9%) степень извлечения марганца из оксидного марганецсодержащего материала. Более глубокому восстановлению марганца способствует использование в качестве восстановителя 45%-ного ферросилиция, который отличается от других марок, например ФС65 и ФС75, меньшей адгезией к шлаку. Это в сочетании с большей плотностью ФС45 (6,5 г/см3 и 4,5 г/см3 соответственно) ускоряет отделение капель металла от шлака, поэтому наибольший интерес в качестве восстановителя представляют сплавы с содержанием 40-45% Однако использование ферросилиция с высоким содержанием кремния в смесях для прямого легирования стали в ковше позволяет достигать также достаточно высокую сквозную степень извлечения марганца - 75-80%.
При использовании в качестве восстановителя в брикетах стандартных сплавов ферросилиция появляется возможность использовать мелочь, получаемую при фракционировании этих сплавов. Так, например, при фракционировании 75%-ного ферросилиция образуется значительное количество отходов мелких классов с размером частиц до 1 мм, улавливаемых в аспи-рационных установках; пылеватой фракции с размером частиц до 3 мм, образующейся при пересеве мелочи 0-15 мм. Количество мелких отходов составляет 3-5% массы перерабатываемого кускового ферросилиция. Содержание кремния в отходах мелких классов составляет 78-82%. Исследования показали, что при раскислении и легировании стали брикетами с исполь-
Таблица 1. Результаты спеканий экзотермических брикетов
Показатели ФС45(44%Я ФС65(66,2%&, ФС75 (75,65% й,
1,36% А1) 1,7% А1) 2,1% А1)
Состав брикетов, %:
ферросилиций 50 42 41,5
марганцевая руда 35 42 41,5
зола ТЭЦ 5 5 5
доломит 10 11 12
Содержание в расплаве, %:
Мп 36,30 38,29 38,21
а 17,43 28,34 34,65
Степень извлечения Мп, % 84,9 80,4 75,6
1Работа выполнена при финансовой поддержке Минобразования России в соответствии с программой "Научные исследования по приоритетным направлениям науки и техники".
2 ПаТ. № 2059014 РФ. Способ производства брикетов для прямого легирования и раскисления стали марганцем / Н.В.Тол-
стогузов, Э.Я.Классен, О.И.Нохрина и др.
•!'iS8MMI
Таблица 2. Характеристика стали, выплавленной по обычной технологии и с использова нием технологии прямого легирования в ковше
Показатели Обычные плавки Опытные плавки
Сг45Л (среднее Ст35Л (среднее Ст45Л (среднее Ст45Л (среднее
по 10 плавкам) по 5 плавкам) по 3 плавкам) по 5 плавкам)*
Содержание в стали перед выпуском, С %: 0,38 0,44 0,41
Мп 0,29 0,40 0,38
Б 0,024 0,023 0,022
Р 0,022 0,023 0,020
а 0,20 0,30 0,19
А1 - 0,006 0,21
Содержание в готовой стали, %: С 0,45 0,37 0,45 0,46
Мп 0,60 0,54 0,62 0,60
в 0,020 0,025 0,024 0,020
Р 0,025 0,024 0,024 0,020
а 0,40 0,27 0,47 0,41
А1 - - 0,012 0,068
Масса присаживаемых в печь, кг: ФС65 36 20 25 25
ФС75 22 9,8 9,8 9,8
ФМн70 15 - - -
Масса присаживаемых в ковш, кг: А1 15 15 15 15
брикетов - 39 35 39,5
Масса плавки, т 4,5 4,5 4,5 4,5
Степень извлечения Мп, % 70,0 86,0 88,12 80,88
*В ковш присаживали окатыши.
зованием отходов фракционирования ферросилиция извлечение марганца из руды составляет около 80%3.
Промышленное опробование смесей для прямого легирования стали в ковше проводили в условиях литейного цеха ОАО "ЗСМК". Сталь выплавляли в 6-т ДСП. Для прямого легирования были изготовлены две партии смесей: брикеты диам. 80 мм, высотой 60-70 мм и массой 500-600 г и окатыши, полученные на тарельчатом грануляторе (выход окатышей размером более 20 мм составил 90%). Соотношение компонентов шихты в брикетах и окатышах было следующим, % (масс.): марганцевая руда - 43; ферросилиций ФС65 (65,65% 2,1% А1)- 17,4; доломит - 11,5; зола ТЭЦ (8,88% А1203, 23,98% ЭЮ2, 0,56% ТЮ2, 45,85% СаО, 4,98% МдО,
6,32% РеО, 8,18% Ре203, 1,82% ппп) -23,2; вода -остальное.
С использованием технологии прямого легирования в ковше выплавляли сталь марок 35Л и 45Л. Раскисление и легирование стали в ковше проводили по следующей технологии. Перед выпуском металла на дно ковша задавали 1/3 часть брикетов (окатышей), а оставшуюся часть присаживали на струю металла во время выпуска. Длительность выпуска составляла 3 мин. Наблюдали растворение брикетов после выпуска в ковше в течение 30-40 с, окатыши же успевали прореагировать за время выпуска металла. Температура стали перед выпуском составляла 1575 °С, снижение ее во время выпуска находилось на уровне обычных плавок. Случаи переохлаждения металла не отмечены.
Перед выпуском, из ковша и на разливке отбирали пробы металла и шлака (табл. 2). Установлено, что полезное использование кремния составило 90-100%. Металл опытных плавок по всем показателям соответствовал стандартам.
Выводы. При прямом раскислении и легировании стали в ковше брикетами и окатышами на основе ферросилиция извлечение марганца стабильно и составляет 86-88%. При выплавке стали с содержанием ~0,25% и 0,4-0,5% Мп применение брикетов позволяет полностью исключить марганцевые ферросплавы.
3 Использование отходов фракционирования ферросилиция для раскисления и легирования стали / О.И. Нохрина, И.Д. Ро-жихина, A.B. Маркушев // Современные проблемы электрометаллургии стали: Тез. докл. X Междунар. конф. - Челябинск: Изд. Южно-Уральского гос. ун-та, 1998. С. 89-90.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.