Фізико-хімічні основи процесу й технологія виробництва високовуглецевого феромарганцю



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Фізико-хімічні основи процесу й технологія виробництва високовуглецевого феромарганцю



Феромарганець - сплав марганцю й заліза, що містить - також вуглець, кремній, фосфор і сірку.

У металургії застосовується для легування стали, чавуну й десульфурації чавуну. Сортамент сплаву визначається ДСТУ 3547-97 та ГОСТ 4755-80 (табл. 2.1-2.2). Феромарганець виплавляється вуглецевотермічним методом у рудовідновлювальних електропечах типу РПЗ-63, РКЗ-16,5, безперервним процесом із закритим колошником, з періодичним випуском сплаву й шлаків.

 

Таблиця 2.1 – Хімічний склад (% масові) феромарганцю високовуглецевого електропічного (ДСТУ 3547-97)

Марка Mn C, max Si, max P, max S, max
ФМн78А 75-82 7,0 6,0 0,10 0,03
ФМн78Б 75-82 7,0 6,0 0,70 0,03

Таблиця 2.2 – Хімічний склад (% масові) високовуглецевого феромарганцю електротермічного виробництва

(ГОСТ 4755-80, зміна №3, 1990р.)

Марка по ДСТ 4755-80 Mn, не менш С Si P S
не більш
ФМн78А 78-82 0,05 0,03
ФМн78К 78-82 0,35 0,03
ФМн78 78-82 0,35 0,03
ФМн75АС6 0,05 0,03
ФМн75С4 0,45 0,03
ФМн75С9 0,45 0,03
ФМн75 0,45 0,03
ФМн70 0,60 0,03

 

У ванні електропечей іде нагрівання шихти, видалення вологи (100—120°С) і летучих (200-850°С), дисоціація вищих оксидів заліза й марганцю, відновлення оксидів заліза й марганцю (CO, Н2, Ств.), плавлення сплаву (≈1250°С) і шлаків (1250—1350° С). Схема дисоціації й відновлення оксидів марганцю.

4MnО2(т) → Mn2O3 → Mn3O4(т) → MnО → MnСх

2МnОт + 2С = 2Мn + 2СО, ∆G = 545490 – 320,7 Т, Дж/моль Тн.в.=1701К ( ∆G =0)

2МnОт + 20/7С = 2/7Мn7С3 + 2СО, ∆G = 531110 – 336,0 Т, Дж/моль Тн.в.=1581К (∆G =0)

На ряду з відновленням активно йдуть процеси силікатоутворення, які знижують ступінь відновлення марганцю:

2MnО + SiО2 = 2МnО · SiО2Н = –59440Дж/моль

МnО + SiО2 = МnО · SiО2Н = –29220 Дж/моль.

Тому феромарганець виплавляють флюсовим процесом, тобто застосовується флюс СаO, з метою руйнування силікатів марганцю й утворення силікатів кальцію, підвищення активності МnO й наступного його відновлення:

МnО · SiО2 + СаO + 10/7С = 1/7Мn7С3 + СаO · SiО2+ СО

Необхідна кількість заліза в сплаві забезпечується, застосуванням залізовмісних матеріалів. Залізо відновлюється спочатку й полегшує відновлення марганцю за рахунок утворення розчинів. При одержанні сплаву з низьким вмістом фосфору вікористують малофосфористий марганцевий шлак (Мn =41 - 44%, Р = 0,012 - 0,017%).

Показники плавки значно поліпшуються при використанні в шихті офлюсованого марганцевого агломерату.

Хімічний склад шихтових матеріалів наведений у табл.2.3.

 

Таблиця 2.3 – Хімічний склад і фракція шихтових матеріалів

Матеріали Фракція, мм Вміст компонентів, % масові
Mn P Fe2O3 SiO2 Al2O3 CaO MgO
Окисна марганцева руда 1сорт +8 43,0 0,20 2,0 12,5 1,2 1,7 1,2
Агломерат АМн-1 5-80 48,8 0,23 3,4 18,2 2.2 2,6 1,5
Карбонатна марганцева руда +8 25,3 29,0 0,16 0,24 2,4 2,8 4,6 17,8 1,9 3,5 12,0 12,8 1,5 3,1
Агломерат залізорудний 5-50   0,04 55,4 2,3 1,8 6,03 1,3
Вапняк 10-70   -0,006 0,10 1,3 0,5 54,3 0,6
Доломит 10-70   -0,008 0,15 1,2 0,8 35,7 16,0
Зола коксика   2,1 0,12 35,9 33,5 21,4 2,1 1,0
Коксик 5-20 Зола-13,4%, летучі-1,9%, вуглець С-84,7%

 

На практиці застосовуються два способи виплавки високовуглецевого феромарганцю: флюсовий (флюс у шихті застосовується) і бесфлюсовий (флюс не застосовується).

Процес виплавки феромарганцю є шлаковим. Кратність шлаків 1,2-1,5.

Виплавка феромарганцю шлаковим процесом (табл. 2.4)

 

Таблиця 2.4 – Хімічний склад шлаків феромарганцю

Способ виплавки сплаву Вміст компонентів, % масові CaO+MgO SiO2 Примітки
Mn SiO2 Al2O3 CaO MgO P2O5
Флюсовий 11,2 17,4 29,6 34,0 8,9 15,1 35,7 40,5 1,2 4,0 0,008 0,01 0,2-0,3 Шлак відвальний
Бесфлюсовий 38,7 40,3 29,0 31,2 6,3 8,0 5,8 6,6 1,4 1,6 0,01 0,02 1,1-1,4 Шлак переробний

Показники виплавки феромарганцю наведені в табл. 2.5.

 

Таблиця 2.5 – Техніко-економічні показники виплавки високовуглецевого феромарганцю

  Показники Спосіб виплавки
флюсовий безфлюсовый
Неофлюсований агломерат Офлюсований агломерат
Питомі витрати, кг/б.т.:      
Марганцевий концентрат (48% Mn)     2500-3000
Марганцевий агломерат АМНВ-1(48% Mn) 2100-2300    
Марганцевий агломерат АМО (48% Mn)   2000-2100  
Коксик 430-460 340-360 490-540
Сталева стружка (залізорудний агломерат, окатиші) 100-120   95-115
Вапняк 800-960 - -
Електродна маса 23-25 19-20 26-28
Питома витрата електроенергії, кВт∙г/б.т 4100-4300 3500-3700 2700-3100
Вихід ШМП (48% Mn), кг/б.т 1300-1400
Mn в шлаку, % 14-17,4 11,2-16 38,7 - 40,3
Вилучення Mn, % 74-78 78-80 98,8

 

Випуск сплаву та шлаку – проводять 3-4 рази за зміну у каскадно встановлені ківш та шлакові чаші. Сплав розливається на розливочних машинах у злитки масою 55-60 кг., а шлак гранулюється на дільниці шлакопереробки.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.173.35.159 (0.037 с.)