RU2272851C2

RU2272851C2 - Method of smelting of ferroaluminum with the reduced consumption of the pure aluminum

Info

Publication number: RU2272851C2
Application number: RU2004111515/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Полушин (RU); Александр Александрович Полушин; шов Николай Васильевич Тел (RU); Николай Васильевич Теляшов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Нижнесалдинский металлургический завод"
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2006-03-27
Also published as: RU2004111515A

Abstract

FIELD: metallurgy; methods of production of ferroaluminum with the reduced consumption of the pure aluminum.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of metallurgy, in particular, to the versions of smelting of ferroaluminum used for a steel deoxidation. In the first version the process of smelting of the ferroaluminum is conducted in two separate induction furnaces by separate melting of the steel and aluminum scrap at the temperature exceeding the fusion point of the each particular scrap by 50-70°C, tapping of the melt of aluminum with a fluidic protecting slag into the induction furnace containing the melt of the steel, heating of the melts within 5-10 minutes up to their complete stirring. In the second version the process of the ferroaluminum smelting is conducted in two induction furnaces by the separate melting of the aluminum scrap and the steel scrap, which is added by batches in amounts determined by the charge smelting process to the residual smelt, remained after the previous smelt of the ferroaluminum, tapping of the aluminum melt with the fluidic protecting slag into the induction furnace containing the melt of ferroaluminum with the low content of aluminum, heating within 5-10 minutes up to the complete stirring. The invention ensures reduction of consumption of the pure aluminum into the melting loss up to 6 %, a decrease of the duration of the smelting process by 2-2.5 hours with the corresponding growth of the volumes of the production.

EFFECT: the invention ensures reduction of consumption of the pure aluminum into the melting loss up to 6 %, a decrease of the duration of the smelting process by two-two and a half hours with the corresponding growth of the volumes of the production.

8 cl

Description

Изобретение относится к области металлургии ферросплавов, в частности к способу выплавки ферроалюминия, применяемого для раскисления стали.The invention relates to the field of metallurgy of ferroalloys, in particular to a method for smelting ferroaluminium used for deoxidation of steel.

Известен алюминотермический способ получения ферроалюминия из оксидов железа и чистого алюминия, включающий загрузку в горн шихты при соотношении алюминия с массой шихты 1:(2,5-4,2) и последующее ее расплавление (патент РФ №2034929).Known aluminothermic method for producing ferroaluminium from iron oxides and pure aluminum, including loading into the furnace charge with the ratio of aluminum to the mass of the charge 1: (2.5-4.2) and its subsequent melting (RF patent No. 2034929).

Недостатком данного способа являются:The disadvantage of this method are:

- ограничение алюминия в соотношении с массой шихты на уровне 1:(2,5-4,2);- limitation of aluminum in relation to the mass of the charge at the level of 1: (2.5-4.2);

- использование в качестве шихтового материала чистого алюминия и восстановление с его помощью железа, т.е. использование дорогостоящего восстановителя;- the use of pure aluminum as a charge material and the reduction of iron with it, i.e. the use of an expensive reducing agent;

- отсутствие защитного шлака, предохраняющего составляющие шихты от окисления, и, как следствие высокий угар и возможность получения ферроалюминия только следующего состава: 15-16% алюминия, 0,5-3% - кремния, 0,02-3% - углерода, менее 0,1% - фосфора, 0,02-0,05% серы и остальное железо.- the absence of protective slag that protects the components of the mixture from oxidation, and, as a result, high waste and the possibility of producing ferroaluminium only the following composition: 15-16% aluminum, 0.5-3% - silicon, 0.02-3% - carbon, less 0.1% - phosphorus, 0.02-0.05% sulfur and the rest is iron.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) является способ выплавки ферроалюминия, заключающийся в том, что в качестве плавильного агрегата используют открытую канальную или тигельную индукционную печь, при этом загружается первая порция шихты, состоящая из отходов производства - стального и алюминиевого лома и шлакообразующих материалов. После расплавления первой порции шихты на образовавшийся жидкоподвижный защитный шлак последовательно, после расплавления очередной порции, догружают следующие порции шихты в соотношении, определяемом составом выплавляемого сплава. Первую порцию шихты загружают в количестве не более 5-20% от массы всей шихты, необходимой для плавки. Плавку проводят под слоем жидкоподвижного защитного шлака толщиной 50-150 мм (патент РФ №2215809).Closest to the proposed technical solution (prototype) is a method for smelting ferroaluminium, which consists in the fact that an open channel or crucible induction furnace is used as a melting unit, while the first portion of the charge is loaded, consisting of production waste - steel and aluminum scrap and slag-forming materials . After the first portion of the charge is melted onto the resulting liquid-moving protective slag, in succession, after the next portion is melted, the next portion of the charge is loaded in the ratio determined by the composition of the alloy to be melted. The first portion of the charge is loaded in an amount of not more than 5-20% of the mass of the entire charge necessary for melting. Melting is carried out under a layer of liquid-moving protective slag with a thickness of 50-150 mm (RF patent No. 2215809).

Недостатком указанного способа является высокий угар - 10-13% металла в печи, обусловленный длительным временем ведения плавки (4-5 часов) и соответственно длительного времени соприкосновения поверхности расплава с кислородом воздуха при высоких температурах расплава. Защитный шлак лишь отчасти снимает эту проблему, так как в ходе плавки необходимо удаление шлака в виде окислов примесей неизбежно входящих в состав как алюминиевой, так и стальной части шихты.The disadvantage of this method is the high waste - 10-13% of the metal in the furnace, due to the long lead time of smelting (4-5 hours) and, accordingly, the long contact time of the melt surface with atmospheric oxygen at high melt temperatures. Protective slag only partially removes this problem, since during melting it is necessary to remove slag in the form of oxides of impurities that are inevitably part of both the aluminum and steel parts of the charge.

Применение в качестве защитной атмосферы аргона лишь незначительно снижает угар, так как в связи с образованием при плавке большого количества пылевидных частиц их необходимо удалять из рабочего пространства системой отсоса от печи. Данная система одновременно отсасывает и аргон, снижая эффективность его применения.The use of argon as a protective atmosphere only slightly reduces waste, since due to the formation of a large number of dusty particles during smelting, they must be removed from the working space by the exhaust system from the furnace. This system simultaneously sucks off argon, reducing the effectiveness of its use.

Задачей настоящего изобретения является создание способа выплавки ферросплавов системы железо-алюминий, обеспечивающего снижение расхода чистого алюминия в угар до 6%, уменьшение времени выплавки до 2-2,5 часа с соответствующим ростом объемов производства.The objective of the present invention is to provide a method for smelting ferroalloys of the iron-aluminum system, which reduces the consumption of pure aluminum in waste to 6%, reduces the smelting time to 2-2.5 hours with a corresponding increase in production volumes.

Поставленная цель достигается путем ведения выплавки ферроалюминия в два этапа. На первом этапе одновременно производится расплав стального и алюминиевого ломов в отдельных индукционных печах. На втором этапе производится слив алюминиевого расплава в стальной, перемешивание в индукционной печи и разлив в изложницы.The goal is achieved by smelting ferroaluminium in two stages. At the first stage, steel and aluminum scrap are melted simultaneously in separate induction furnaces. At the second stage, the aluminum melt is drained into steel, mixed in an induction furnace and cast into molds.

Первый этап выполнения работ возможен по двум вариантам.The first stage of the work is possible in two ways.

Выбор варианта обусловлен особенностями конструкции конкретной нагревательной печи.The choice of option is due to the design features of a particular heating furnace.

1. При наличии в конструкции печи дифференцированного подвода мощности в ее нижнюю часть, работа печи возможна без "болота", т.е. после полного выпуска ферроалюминия, производится загрузка всего стального лома в количестве, определяемом шихтовкой плавки и его расплав. После полного расплавления в обязательном порядке производится скачивание образовавшейся при плавке стали, железосодержащего шлака. Крайне важным является полная уборка железосодержащего шлака из-за опасности реакции восстановления окислов железа алюминием, что приводит к потерям дорогостоящего алюминия и дополнительному повышению температуры расплава.1. If the furnace design has a differential supply of power to its lower part, the furnace can operate without a “swamp”, i.e. after the complete release of ferroaluminium, the entire scrap steel is loaded in an amount determined by the charge of the smelting and its melt. After complete melting, it is mandatory to download steel and iron-containing slag formed during melting. It is extremely important that the iron slag is completely cleaned because of the danger of the reaction of reduction of iron oxides with aluminum, which leads to the loss of expensive aluminum and an additional increase in the melt temperature.

2. Вариант работы печи на "болото". На "болото", оставшееся от предыдущей плавки ферроалюминия, догружают стальной лом в количестве, определяемом шихтовкой. В этом случае в процессе плавки получают ферроалюминий с низким содержанием алюминия. Содержание алюминия в расплаве зависит от объема "болота" и составляет 4-10%. При этом образующийся шлак играет защитную роль и не удаляется.2. A variant of the operation of the furnace in the "swamp". On the "swamp" remaining from the previous smelting of ferroaluminium, steel scrap is loaded in the amount determined by the charge. In this case, ferroaluminium with a low aluminum content is obtained during the smelting process. The aluminum content in the melt depends on the volume of the "swamp" and is 4-10%. In this case, the resulting slag plays a protective role and is not removed.

Одновременно с любым из вариантов в другом плавильном агрегате (индукционной или газовой печи) производится расплавление алюминиевого лома под слоем жидкоподвижного защитного шлака.Along with any of the options in another melting unit (induction or gas furnace), aluminum scrap is melted under a layer of liquid-moving protective slag.

Расплавление стального и алюминиевого ломов производится до температуры, превышающей температуру плавления конкретного лома на 50-70°С.Steel and aluminum scrap is melted to a temperature exceeding the melting point of a specific scrap by 50-70 ° С.

На втором этапе выплавки ферроалюминия полученный расплав алюминия вместе с жидкоподвижным защитным шлаком заливается в индукционную печь с либо уже расплавленной сталью (если печь работает по варианту 1) или ферроалюминием (работа печи по варианту 2) непосредственно по желобу или через ковш. После заливки индукционная печь включается на полную мощность только до перемешивания расплава (время зависит от емкости печи в пределах от 5-10 минут). При этом важно недопускать перегрева расплава выше температуры плавления ферроалюминия более чем на 10-20°С. После чего производится выпуск готового ферроалюминия в предварительно подогретый ковш с оставлением в печи расплава ("болота") в количестве до 30% от полной плавки (при работе печи по варианту 2). В случае работы печи без "болота" сливается весь расплав (вариант 1).At the second stage of ferroaluminium smelting, the obtained aluminum melt, together with the liquid-movable protective slag, is poured into an induction furnace with either already molten steel (if the furnace works according to option 1) or ferroaluminium (furnace operation according to option 2) directly through the chute or through a ladle. After pouring, the induction furnace is turned on at full power only until the melt is mixed (time depends on the capacity of the furnace in the range of 5-10 minutes). It is important to prevent overheating of the melt above the melting point of ferroaluminum by more than 10-20 ° C. After that, the finished ferroaluminium is released into a preheated ladle with the melt remaining in the furnace (“swamps”) in an amount of up to 30% of the total smelting (during operation of the furnace according to option 2). In the case of operation of the furnace without a “swamp”, the entire melt merges (option 1).

Преимуществом предлагаемого способа является то, что химически активный по отношению к кислороду воздуха ферроалюминий будет находиться в контакте с кислородом воздуха очень ограниченное время - время перемешивания и разливки ферроалюминия, в то время как в прототипе время контакта было равно продолжительности плавки (от 3,5 до 5-ти часов) в зависимости от емкости и особенностей печи.The advantage of the proposed method is that the ferroaluminium reactive with respect to atmospheric oxygen will be in contact with atmospheric oxygen for a very limited time - the mixing and casting time of ferroaluminum, while in the prototype the contact time was equal to the melting time (from 3.5 to 5 hours) depending on the capacity and characteristics of the furnace.

Claims

1. A method of smelting ferroaluminum with a reduced consumption of pure aluminum, including loading the charge into an induction furnace, heating to a temperature higher than the melting temperature of the alloys under a layer of liquid-moving protective slag, exposure and release of metal, characterized in that the process of smelting ferroaluminium is carried out in two induction furnaces by separate melting of steel and aluminum scrap at a temperature exceeding the melting point of a specific scrap by 50-70 ° C, the release of aluminum melt with a liquid protective slag into an induction furnace containing a molten steel, heating the melts for 5-10 minutes until complete mixing.

2. The method according to claim 1, characterized in that after the complete melting of the steel scrap produce downloading iron-containing slag.

3. The method according to claim 1, characterized in that the temperature with stirring of the alloy should not exceed the melting point of ferroaluminum by more than 10-20 ° C.

4. The method according to claim 1, characterized in that after the complete release of ferroaluminium from the furnace to conduct the next melting of ferroaluminium, the entire steel scrap is charged in an amount determined by the charge of the melting.

5. A method of smelting ferroaluminium with a reduced consumption of pure aluminum, including loading the charge into an induction furnace, heating to a temperature higher than the melting temperature of the alloys under a layer of liquid-moving protective slag, exposure and release of metal, characterized in that the process of smelting ferroaluminium is carried out in two induction furnaces by separate melting of aluminum scrap and steel scrap, the last of which is added in portions in an amount determined by the smelting charge to the "swamp", remaining from the previous plate ferroaluminium, the release of molten aluminum with a liquid-moving protective slag into an induction furnace containing a molten ferroaluminium with a low aluminum content, heating for 5-10 minutes until complete mixing.

6. The method according to claim 5, characterized in that the aluminum content in the molten steel scrap in the remaining "swamp" is 4-10%.

7. The method according to claim 5, characterized in that the melting of steel and aluminum scrap is carried out at a temperature exceeding the melting point of a particular scrap by 50-70 ° C.

8. The method according to claim 5, characterized in that the temperature when mixing the alloys should not exceed the melting point of ferroaluminum by more than 10-20 ° C.