Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1830
.pdf
феррохрому части железа, восстановленного кремнием. Однако такое разбавление феррохрома не имеет
большого значения, поскольку феррохром, полученный с использованием кремнийсодержащих
восстановителей, применяемых описанным способом, разбавление добавленным железом не должно
превышать нескольких процентов. Это разбавление можно уменьшить, используя определенную долю
хромита, смешанного с оксидом железа. Для повышения эффективности удаления или снижения содержания
углерода, а также кремния в процессе рафинирования я могу использовать определенную долю чистого
карбоната щелочноземельного и/или щелочного металла и/или щелочи вместе с железом или смесью железа
и хромита.
Также можно использовать определенное количество нитрата натрия или пероксида бария. При нагревании в
электропечи или при контакте с расплавленным ферросплавом карбонаты выделяют диоксид углерода,
который, как известно, реагирует с нагретым углеродом, образуя монооксид углерода. Этот газ, а также сухой
пар, который может использоваться при применении инжекторного струйного нагрева, вступают в реакцию,
восстанавливая или удаляя углерод, а также кремний. Хотя хромит несколько устойчив к восстановителям, он
восстанавливается кремнием, и при необходимости я могу использовать только хромит или смесь хромита и
карбоната. Помимо оксида железа и/или хромита могут использоваться и другие оксиды. Таким образом, при
производстве «очищенного тройного сплава» содержание кремния в сплаве феррохрома или
ферровольфрама может быть снижено за счет использования оксида марганца, при этом марганец должен
входить в состав конечного сплава. Также можно использовать пероксиды, например, пероксид бария, как
отдельно, так и в смеси с другими восстанавливаемыми оксидами.
Изобретение относится, в частности, к рафинированию ферросплавов хрома и/или вольфрама, тщательно
приготовленных на стадии предварительного восстановления, в которых при использовании
кремнийсодержащих низкоуглеродистых восстановителей основной примесью, подлежащей удалению,
является кремний, и даже этот элемент отсутствует в существенных количествах. При рафинировании или
очистке такого сплава существует опасность окисления хрома из-за использования таких методов
рафинирования, как окислительный взрыв. Описанные в моем изобретении средства и методы позволяют
осуществлять рафинирующее окисление, избегая сильного локального окисления, поскольку используемая
окислительная среда или среды могут быть приведены в тесный контакт с ферросплавом, что сводит к
минимуму любые потери хрома. Карбонаты также выполняют очищающее действие. Помимо снижения
содержания углерода, как описано выше, карбонат, например карбонат натрия, полученный с использованием
бикарбоната, соединяется с кремнием, образуя силикат натрия.
Аналогичным образом могут быть очищены вольфрамовые ферросплавы. Изобретение применимо не только
к рафинированию ферросплавов, известных как феррохром и ферровольфрам, но и к рафинированию
легированных сталей, содержащих хром и/или вольфрам, если эти стали были получены с помощью или с
использованием кремнийсодержащего восстановителя; например, высокохромистых сталей или железа,
известных как нержавеющая сталь или нержавеющее железо; высоковольфрамовых сталей, таких как
быстрорежущие стали и магнитные стали; и других ферросплавов вольфрама и/или хрома. Для
рафинирования этих сталей рафинирующие реагенты предпочтительно вводятся в составе струи,
использующей преимущественно или полностью пар и/или диоксид углерода или другую окислительную
струю, содержащую относительно небольшую долю азота, либо рафинирующие реагенты могут быть
брикетированы и добавлены к расплавленному металлу. Известь, а также флюорит, могут смешиваться с
используемым оксидом или оксидами в любой пропорции для процесса рафинирования. Также при
использовании сухого пара в качестве струйного или инжекционного средства во время или в рамках процесса
рафинирования необходимо поддерживать температуру расплавленного сплава с помощью печи, например,
электропечи.
Сплавы. Я, Уильям Роберт Солтрик, проживающий по адресу: «Акации», Хайер Драйв, Пёрли, графство
Суррей, подданный Великобритании, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет следующую
природу: изобретение относится к получению и производству очищенных высокохромистых сплавов, и в
частности, сплавов, известных как феррохром. Целью изобретения является получение и очистка таких
феррохромовых сплавов с использованием определенных реагентов таким образом, чтобы содержащийся в
них углерод и кремний были полностью или в значительной степени удалены, и чтобы очищенные
ферросплавы были получены без существенной потери содержания хрома. Согласно моему изобретению,
очищенная или подготовленная руда, хромит, сначала восстанавливается чистым или практически не
содержащим углерода кремнием или кремнийсодержащим сплавом или соединением; полученный
феррохромовый сплав затем практически полностью очищается от кремния путем обработки
восстанавливаемыми оксидами и/или восстанавливаемыми кислородсодержащими соединениями, с
добавлением или без добавления других ингредиентов; наконец, полученный таким образом феррохромовый
сплав с низким содержанием углерода и кремния дополнительно очищается с помощью рафинировочного
дутья, не содержащего или практически не содержащего азота.
При взрыве могут использоваться некоторые твердые ингредиенты. В соответствии с моим изобретением, для
восстановления руды я предпочитаю использовать кремнийсодержащее восстанавливающее соединение —
ферросилиций, предпочтительно содержащее 90 или 95% кремния. Его можно получить в чистом виде,
содержащем низкий или очень низкий процент углерода. Однако для процесса восстановления могут
использоваться и другие кремнийсодержащие сплавы или соединения, такие как кремнийсодержащие сплавы
или соединения алюминия, магния и кальция, как по отдельности, так и в любой комбинации, что хорошо
понятно, хотя для получения очень чистого рафинированного феррохромового сплава крайне желательно,
чтобы они были свободны или практически свободны от содержащегося в них углерода. При производстве
очищенного феррохрома согласно моему изобретению я поступаю следующим образом: — Измельченная,
очищенная высококачественная хромитовая руда смешивается с гранулированным кремнийсодержащим
восстановителем, предпочтительно ферросилицием. Для поддержания низкого содержания кремния в
феррохроме, образующемся в результате восстановления, следует использовать количество руды, несколько
меньшее, чем необходимо для соединения с кислородом оксидов железа и хрома в руде.
Затем смесь нагревают в электрической печи до высокой температуры. Футеровка печи, электроды и т. д.
должны быть сконструированы и расположены таким образом, чтобы углерод не добавлялся в ферросплав
или восстановительную смесь в процессе восстановления руды. Будут использованы подходящие потоки, как
это будет понятно при выполнении данной известной операции. Таким образом, образуется феррохром с
низким содержанием углерода, зависящим от содержания углерода в используемом кремнийсодержащем
восстановителе, а также содержащий большее или меньшее количество кремния. Содержание кремния не
должно быть чрезмерно высоким, если для этой цели использовалась определенная пропорция реагентов; то
есть ферросплав не должен содержать, скажем, более пяти или шести процентов кремния. Следующим
шагом является существенное удаление содержащегося в ферросплаве кремния. Это достигается путем
обработки расплавленного сплава легковосстанавливаемыми оксидами или кислородсодержащими
соединениями. Согласно моему изобретению, одним из способов достижения этой цели является выпуск
расплавленного кремнийсодержащего сплава из печи и его просачивание через нагретый слой или колонну
руды и/или оксидов, в состав которых может входить чистая известь или карбонат кальция.
Подготовленный слой или колонна предпочтительно нагреваются электрическим током и могут содержать,
например, верхний слой хромита, второй слой чистого оксида железа и хромита или зеленого оксида хрома, и,
наконец, оксид железа и возрастающую долю этого оксида, к которому также может быть добавлено
небольшое количество оксида хрома, дихромата натрия или калия или даже диоксида марганца, если не
является нежелательным наличие небольшой доли марганца в получаемом феррохроме. Цель этих
нескольких слоев состоит в том, чтобы обеспечить постепенное взаимодействие расплавленного сплава с
более легко восстанавливаемыми оксидами по мере его прохождения через нагретые оксиды, благодаря чему
уменьшается содержание кремния в сплаве, в то время как содержание хрома не обязательно должно
уменьшаться в ходе этой операции, если это не требуется; напротив, используя больше сырого оксида,
оксида хрома с более высоким содержанием или дихромата калия, можно увеличить содержание хрома.
Очевидно, что для уменьшения или существенного удаления кремния могут быть использованы иные методы,
помимо пропускания расплавленного ферросплава через колонну или слой. Таким образом, руда, или смесь
руды и оксида, или оксидов может использоваться в качестве рафинирующего слоя при нагреве сплава в
электропечи, и/или оксиды, с рудой или без нее и т. д., могут вводиться паром или другой подходящей
газообразной средой под относительно небольшим или повышенным давлением через расплавленный сплав
или на него. Для удаления или восстановления кремния с помощью восстанавливаемых оксидов и
кислородсодержащих соединений, как это обычно делается при подобных процессах рафинирования, могут
также использоваться известь и флюорит. В качестве добавок к оксидам могут использоваться чистые
карбонаты, такие как карбонаты кальция, натрия и/или калия, а также, при желании, определенная доля
гидроксида натрия и калия. После такой обработки ферросплав, содержащий низкое или относительно низкое
содержание углерода, предпочтительно менее 0,5%, а предпочтительно также менее 1% кремния, или
практически полностью лишенный кремния, подвергается дальнейшей обработке методом продувки.
Для этой цели я использую газовый поток, не содержащий азота или практически не содержащий его. Хром
легко образует нитрид в присутствии азота при высоких температурах, и, поскольку этот нитрид также легко
окисляется, я объясняю потери, возникающие при использовании воздушного потока для рафинирования
феррохрома, большим содержанием азота в потоке, поскольку свободный азот делает хром более
чувствительным к окислению, чем если бы азот отсутствовал. Соответственно, я предпочитаю использовать
струю воздуха, практически не содержащую азота, путем применения перегретого пара и/или углекислого
газа. Кроме того, при использовании этих газов я предпочитаю применять в сочетании с такими агентами, как
чистый сухой карбонат натрия и/или калия, которые обладают свойством действовать как катализаторы,
предотвращая образование монооксида углерода и способствуя реакции диоксида углерода и пара с
нагретым углеродом. Они также полезны для дальнейшего удаления кремния, оставшегося в сплаве. Также
могут использоваться гидроксиды натрия и/или калия, а также восстанавливаемые оксиды металлов.
В качестве примеси к пару и/или углекислому газу могут использоваться водород или кислород. Таким
образом, углерод дополнительно восстанавливается или удаляется вместе с любым кремнием, и получается
очень чистый феррохром. Вместо того чтобы осуществлять восстановление руды с помощью ферросилиция
и/или других кремнийсодержащих сплавов в электропечи, я могу добавить эту реакционную смесь в
подготовленную расплавленную ванну из низкоуглеродистой стали. Полученный таким образом
феррохромовый сплав затем может быть извлечен из образовавшегося шлака, обработан оксидами и другими
соединениями и, наконец, рафинирован с использованием дутья для рафинирования описанным выше
способом. Сплавы. Я, Уильям Роберт Солтрик, «Акации», Хайер Драйв, Пёрли, Суррей, подданный
Великобритании, настоящим заявляю, что сущность данного изобретения заключается в следующем:
изобретение относится к получению и производству ферросплавов вольфрама и/или хрома. Целью
изобретения является получение рафинированных ферросплавов или легированных сталей из этих
металлов, свободных или практически свободных от примесей, в частности кремния и углерода.
В частности, изобретение относится к рафинированию ферросплавов или легированных сталей, полученных в
первую очередь с использованием кремния или кремнийсодержащих сплавов с низким содержанием
углерода, с целью образования ферросплава с низким или практически полным отсутствием углерода,
предпочтительно также с низким или относительно низким содержанием кремния, как указано в моей
параллельно рассматриваемой предварительной заявке № 7831, поданной 17 марта 1922 года. В этом случае
такие ферросплавы рафинируются с использованием восстанавливаемых оксидов, например,
восстанавливаемых оксидов железа, хрома, марганца, бария и вольфрама, в зависимости от свойств
рафинируемого ферросплава. Согласно настоящему изобретению, в дополнение к указанным или
определенным в нем восстанавливаемым оксидам или вместо них, я могу использовать высшие оксиды, такие
как триоксид хрома (оксид хрома) и/или другие кислородсодержащие восстанавливаемые соединения, причем
эти соединения предпочтительно являются соединениями легированных металлов. В качестве примеров
таких кислородсодержащих восстанавливаемых соединений, помимо восстанавливаемых оксидов, можно
упомянуть дихромат калия или натрия, нитрат калия или натрия, хлорат калия, перманганат калия,
дивольфрамат натрия.
В качестве дополнительных примеров используемых оксидов можно привести оксид хрома, CrO3, и зеленый
оксид хрома Cr2O3. Эти оксиды и/или кислородсодержащие восстанавливаемые соединения могут
использоваться как по отдельности, так и в любой комбинации или пропорции, а также с ними могут
применяться металлические карбонаты и/или гидроксиды, а также известь и флюорит, как указано в моей
предыдущей заявке, находящейся на рассмотрении, упомянутой выше. С помощью этих оксидов и/или
восстанавливаемых кислородсодержащих соединений, с использованием или без использования других сухих
соединений или реагентов, упомянутых в моей параллельно рассматриваемой заявке, содержание кремния в
рафинируемой ферросплавной или легированной стали может быть практически полностью устранено или
снижено до очень малого процента. Использование процесса рафинирования с применением этих реагентов
также позволяет дополнительно снизить содержание углерода, благодаря чему можно получить
рафинированный или чистый ферросплав хрома или вольфрама, или легированные стали из этих металлов.
Эти реагенты могут использоваться посредством газообразной инжекторной среды или сред, либо путем
пропускания ферросплава через подготовленный слой оксидов и/или других восстанавливаемых
кислородсодержащих соединений, как указано в вышеупомянутой заявке, находящейся на рассмотрении.
При рафинировании ферросплава путем пропускания кремнийсодержащего сплава через подготовленный
нагретый слой оксидов и/или соединений, этот слой может представлять собой колонну, содержащую
ингредиенты таким образом, что сплав последовательно сталкивается со смесью восстанавливаемых оксидов
и/или соединений, более богатой кислородом, то есть более сильно окисляющей, так что кремний более
тщательно и эффективно восстанавливается или удаляется. Таким образом, при рафинировании феррохрома
верхний слой может представлять собой оксид железа и/или хромита, а нижний слой может содержать
значительную или любую желаемую долю зеленого оксида хрома, оксида хрома и/или дихромата калия или
натрия. Таким образом, не только удаляется кремний и снижается содержание углерода, но и в процессе
рафинирования может быть получен феррохром с более высоким содержанием хрома. При необходимости
или по желанию очищенный сплав может быть дополнительно обработан газообразным окислителем, не
содержащим азота или практически не содержащим его, как также указано в моей вышеупомянутой
предыдущей заявке, и этот газообразный рафинирующий агент может использоваться с дополнительными
восстанавливаемыми оксидами или кислородсодержащими соединениями или без них, как будет понятно
далее.
Усовершенствования в области или связанные с рафинированием железных сплавов. Я, Уильям Роберт
Солтрик, «Акации», Хайер Драйв, Пёрли, Суррей, подданный Великобритании, настоящим заявляю, что
данное изобретение имеет следующий характер: Данное изобретение относится к рафинированию
ферросплавов хрома и/или вольфрама. В частности, изобретение относится к рафинированию этих
ферросплавов способом, описанным в моих одновременно находящихся на рассмотрении заявках № 9422 от
1 апреля 1922 года и № 7831 от 17 марта 1922 года. В указанных ранее заявках я описал способы
рафинирования ферросплавов, ранее полученных с использованием кремнийсодержащих восстановителей,
посредством восстанавливаемых оксидов и/или других кислородсодержащих восстанавливаемых
соединений. Было приведено несколько примеров каждого из этих рафинировочных оксидов и других
восстанавливаемых соединений, а также описаны способы их конкретного применения в процессе
рафинирования. Целью настоящего изобретения, представляющего собой усовершенствование или
модификацию предмета указанных ранее заявок, является предоставление дополнительных примеров
подходящих соединений, которые могут быть использованы для тех же или аналогичных целей.
Согласно изобретению, в качестве дополнительных примеров таких соединений, которые могут быть
использованы, можно привести титаносодержащую железную руду; сульфаты железа, хрома, марганца,
натрия, калия, кальция, алюминия, магния и т. д.; бисульфаты калия и натрия; хроматы кальция и магния; и
гидраты, например, извести и оксида магния. В ранее упомянутых находящихся на рассмотрении заявках
также указывалось, что помимо использования таких соединений, как щелочные гидраты и карбонаты, может
использоваться фторид в виде флюорита. В дополнение к флюориту или вместо него, а также в сочетании с
восстанавливаемыми оксидами или кислородсодержащими восстанавливаемыми соединениями, я могу
использовать другие фториды или фторсодержащие соединения, такие как криолит, фториды натрия и
алюминия, фторсиликаты кальция и тому подобные. «При использовании в сочетании с восстанавливаемыми
оксидами или кислородсодержащими восстанавливаемыми соединениями, а также в некоторых случаях с
карбонатом, эти фторсодержащие соединения не только образуют эффективный флюс, облегчающий
действие оксидов и т. д. на содержащиеся в сплаве металлоиды, но и, как известно, при высокой температуре
расплавленного сплава выделяют свободный фтор, который соединяется с присутствующими кремнием,
углеродом и т. д., тем самым повышая скорость и эффективность процесса рафинирования».
Например, смесь флюорита и оксида железа действует именно таким образом, однако фториды, оксиды и
кислородсодержащие соединения могут использоваться в любой желаемой комбинации, которая наилучшим
образом подходит для обеспечения или облегчения процесса рафинирования ферросплавов, имеющих ранее
указанный состав. Устранение или снижение содержания кремния и углерода способами, указанными в
настоящей заявке, а также в моих предыдущих заявках, находящихся на рассмотрении, упомянутых выше,
может использоваться в сочетании с операцией газовой переработки, как указано в этих предыдущих заявках.
Очистной поток, который может представлять собой воздух, пар и/или диоксид углерода, может
использоваться либо для впрыскивания различных оксидов и соединений, охватываемых моим изобретением,
либо в качестве предварительной или окончательной среды очистки до или после их использования. Сплавы.
Я, Уильям Роберт Солтрик, «Акации», Хайер Драйв, Пёрли, Суррей, подданный Великобритании, настоящим
заявляю о природе данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении: Настоящее изобретение относится к производству и изготовлению
железосодержащих сплавов тугоплавких металлов хрома и/или вольфрама, имеющих рафинированный
характер.
Особенностью процесса согласно настоящему изобретению является получение этих железных сплавов,
которые в значительной степени или почти полностью свободны от окисляемых примесей, в частности
кремния; и еще одной особенностью процесса является то, что предусмотрены средства для получения этих
железных сплавов, известных как безуглеродные сплавы, то есть сплавы, в которых углерод полностью или
почти полностью удален из очищенного сплава. Согласно изобретению, процесс также предусматривает
производство ферросплавов этих металлов такой степени очищенности; кроме того, он также
предусматривает производство железосодержащих сплавов указанных металлов, в которых железо является
основным компонентом, и, в частности, железосодержащих сплавов, содержащих достаточное количество
хрома и достаточно низкое содержание окисляемых примесей (таких как углерод и кремний), чтобы они
относились к типу нержавеющей стали или нержавеющего железа; или железо-вольфрамовых сплавов,
известных как быстрорежущие стали. Были предложены методы получения таких высококачественных
сплавов с использованием алюминия в качестве восстановителя, но это дорогостоящий процесс.
Также используются процессы, в которых высокоуглеродистые ферросплавы, содержащие, например, хром,
рафинируются с помощью известковых шлаков, содержащих хромитовую руду; было также предложено
рафинировать высокоуглеродистый феррохром оксидом, например, оксидом железа. Однако полученные
таким образом продукты переработки сплавов были произведены путем плавки хромита с коксом или
углеродом, поэтому при таком способе производства они содержат очень высокий процент углерода. Хорошо
известно, что удалить значительную долю углерода из хромового сплава очень сложно, поскольку процесс
рафинирования является длительным и дорогостоящим из-за постоянного потребления электроэнергии,
необходимой для его осуществления. В любом случае, производство рафинированных ферросплавов, не
содержащих углерод, из таких высокоуглеродистых исходных сплавов нецелесообразно. В отличие от
процесса восстановления руды с использованием углерода, существует хорошо известная металлургическая
операция, в которой в качестве восстановителя используется кремний или металлический силицид.
Таким образом, в результате плавки получают продукт с низким содержанием углерода, причем содержание
углерода зависит от отсутствия или отсутствия углерода в используемом силициде, от типа используемой
печи и от тщательности проведения плавки. Таким образом, в качестве восстановителя может использоваться
силицид хрома, но даже когда силицид хрома богат кремнием, сродство хрома к углероду настолько велико,
что при плавке в печи с использованием силицида хрома и достаточного количества хромита для удаления
кремния путем окисления, сплав все еще содержит значительный процент углерода, если не используются
дополнительные или специальные методы рафинирования для получения более чистого сплава. Сама по
себе операция плавки, заключающаяся в восстановлении тугоплавкой руды с помощью силицида или
кремниевого сплава нетугоплавкого металла, не является новой. Таким образом, использование силицида
кальция или другого щелочноземельного металла в качестве восстановителя хромита для производства
феррохрома описано в Спецификации 190152; использование сплава алюминия с кремнием или силицида,
или кремния и/или ферросилиция для производства рафинированных железо-хромовых сплавов описано в
моих предыдущих Спецификациях 203357 и 202336 соответственно.
Использование ферросилиция, или кремния, в качестве восстановителя для восстановления руды
тугоплавкого металла в электропечи известно уже давно. Таким образом, существует давняя идея
восстановления хромитовой руды ферросилицием, богатым кремнием, или практически чистым кремнием, с
использованием восстановителя и руды либо в практически теоретических пропорциях, определяемых
восстанавливаемыми оксидами, содержащимися в руде, либо с небольшим избытком руды, используя эти
реагенты либо в виде однородной смеси, подаваемой в электрически нагреваемую ванну, либо путем
добавления руды или восстановителя отдельно к восстановителю или к руде, нагреваемой в печи, при этом
основные флюсы используются по мере необходимости или во время операции. Наилучшие результаты,
по-видимому, были получены при плавке ингредиентов в виде однородной смеси в практически
эквивалентных пропорциях, но с более высоким выходом сплава при использовании избытка кремния или с
меньшим содержанием кремния в сплаве при использовании руды в небольшом избытке.
При рассмотрении этих «плавильных операций с использованием указанного восстановителя на основе
кремния» станет ясно, что, хотя и можно получить низкоуглеродистый сплав, наличие значительной доли
кремния в печи, необходимой для восстановления руды, неизбежно приведет к тому, что кремний будет
содержаться в полученном сплаве. Использование небольшого избытка восстанавливаемого материала
известным способом позволяет минимизировать содержание кремния, однако образующийся в качестве
побочного продукта кремнеземный шлак препятствует эффективной реакции избытка восстанавливаемого
вещества в качестве рафинирующего средства при плавке руды, а также приводит к серьезным потерям руды
или восстанавливаемого материала в образовавшемся шлаке. Кроме того, наличие пустой породы или
инертного вещества, связанного с рудой, дополнительно снижает активность любого избытка окисляемых и
восстанавливаемых оксидов в дополнительной руде, которая может быть использована. По этой причине
экономически целесообразно использовать небольшой избыток эквивалентного количества восстановителя в
процессе, который по сути является плавкой (восстановительным процессом), тогда как в процессе, который
по сути является рафинированием, избыток восстанавливаемого оксидного материала используется для
обеспечения надлежащего рафинирования, то есть для обеспечения полного или существенного удаления
окисляемых примесей в процессе рафинирования в печи.
Следует понимать, что даже при использовании низкоуглеродистого восстановителя (например,
ферросилиция) для восстановления руды в сплаве обнаруживается примесь в виде части используемого
восстановителя (например, кремния), а современные требования предусматривают получение очень чистых
сплавов, в которых отсутствует значительное количество каких-либо примесей. Процесс, предложенный в
соответствии с настоящим изобретением, обеспечивает производство таких чистых сплавов; он также
предлагает выбор реагентов, обладающих различной активностью в качестве окислительных и
рафинирующих реагентов в печном процессе, так что изменения содержания кремния и углерода в нечистом
сплаве могут быть скорректированы с помощью реагентов, подходящих для осуществления желаемой
рафинизации. Согласно настоящему изобретению, рафинированные железосодержащие сплавы хрома и/или
вольфрама производятся или изготавливаются в печи (например, с использованием электропечи), при этом
кремнийсодержащий низкоуглеродистый сплав, образованный восстановлением соответствующего
восстанавливаемого кислородсодержащего материала (например, хромита) или материалов
кремнийсодержащим восстановителем указанного типа (т.е. содержащим кремний, ферросилиций и/или
кремниевый сплав или силицид легкого металла), или кремнийсодержащий низкоуглеродистый
железосодержащий сплав хрома и/или вольфрама, полученный в результате такой операции восстановления
и легирования сплава железом, производится в более рафинированном состоянии путем продолжения или
дальнейшего нагрева в печи с таким достаточным количеством соответствующего рафинирующего и
восстанавливаемого кислородсодержащего соединения или соединений составляющего металла или
металлов конечного сплава, чтобы получить из нечистого сплава сплав с более низким содержанием кремния
или с более низким содержанием кремния и углерода или практически без них.
Изобретение также предусматривает производство или изготовление рафинированных железосодержащих
сплавов, содержащих хром, будь то в виде феррохрома или железо-хромовых сплавов с меньшим
содержанием хрома, в печном процессе с использованием восстановителя указанного типа, хромита, и
восстанавливаемой руды и/или соединения (например, оксида железа), обладающего более активным
окислением или более легкой восстанавливаемостью, чем хромит, причем хромит и другой окислитель (или
агенты) используются в таком достаточном количестве или избытке, чтобы в результате печного процесса
получить железо-хромовый сплав с низким содержанием углерода и кремния или практически без них. В
качестве дополнительных примеров таких более активных окислителей и рафинировочных агентов можно
привести хроматы (например, кальция, магния, калия). Согласно изобретению, процесс предусматривает
производство, в частности, рафинированных феррохромовых сплавов и рафинированных железо-хромовых
сплавов с низким содержанием окисляемых примесей и достаточным количеством хрома, чтобы они
соответствовали типу или характеристикам, известным как нержавеющая сталь или нержавеющее железо.
Процесс согласно изобретению также предусматривает использование отдельных операций рафинирования
(которые сами по себе могут не являться новыми), являющихся частью полного процесса производства
рафинированных сплавов указанных металлов. Эти и другие особенности процесса, составляющего
изобретение, будут упомянуты в описании и более подробно указаны в пунктах формулы изобретения.
Используемые мной восстановители являются продуктами электротермической обработки и могут быть
получены с очень низким содержанием углерода. Как известно, ферросилиций, богатый кремнием, является
продуктом электропечного производства, как и кремний, будь то чистый кремний или коммерчески чистый
продукт. Кремниевые сплавы или силициды легких металлов — магния, кальция, алюминия и бора — также
получают аналогичным образом. Таким образом, эти восстановители могут быть получены с низким
содержанием углерода или практически без него, и путем их применения в процессе плавки в печи с
восстанавливаемой рудой или кислородсодержащим соединением хрома и/или вольфрама (например,
хромитом) любым удобным способом может быть получен низкоуглеродистый кремнийсодержащий сплав.
В соответствии с настоящим изобретением, они могут использоваться для этой цели по отдельности или в
любой комбинации, с дополнительным восстановителем, таким как алюминий, и необходимыми флюсами или
без них, как это будет понятно специалистам в данной области. В качестве соответствующих реагентов для
рафинирования примесных железосодержащих сплавов, полученных указанными способами и операциями, я
использую восстанавливаемые кислородсодержащие руды или соединения металлов, образующих
составляющие металлы конечного сплава. Таким образом, я могу использовать оксиды железа (например,
гематит или титаносодержащую железную руду), хромитовую руду, чистые оксиды хрома, хроматы (например,
кальция, магния, калия), бихроматы (например, натрия или калия); а также оксиды марганца или никеля, если
эти металлы должны составлять составляющие конечного сплава. Оксид вольфрама и дивольфрамат натрия
являются дополнительными примерами соединений, которые могут быть целесообразно использованы для
получения сплава, содержащего вольфрам, или для получения сплава, содержащего вольфрам. При
использовании оксида железа желательно применять его с восстанавливаемым хромосодержащим
соединением или рудой для получения рафинированного сплава, содержащего хром.
Таким образом, оксид железа (например, гематит) предпочтительно используется вместе с хромитом. Хромит
также может использоваться в качестве окислительного рафинирующего агента, и хотя он несколько устойчив
к восстановителям, он восстанавливается кремнием и, следовательно, может использоваться в качестве
рафинирующего агента. Я также могу использовать хромит с флюсующими агентами в качестве флюорита
или с карбонатом щелочного металла (например, карбонатом натрия). Смесь хромита и оксида железа также
может использоваться с карбонатом щелочного металла. Следует понимать, что эти рафинирующие агенты
используются для получения рафинированного сплава с достаточным количеством соответствующих
основных флюсующих агентов, таких как известь и, при необходимости, флюорит; что они также могут
использоваться по отдельности или в любой удобной и подходящей комбинации; и что они используются в
достаточном количестве для ранее указанной цели: то есть для получения сплава железа, содержащего хром
и/или вольфрам с низким содержанием углерода и кремния или практически без них.
Операции рафинирования сплава, полученного в результате фактической плавки или плавки и легирования
(или операций), могут проводиться в любой подходящей печи, электрической или иной, предназначенной для
эффективного рафинирования и получения сплава требуемого рафинированного качества, как это будет
понятно специалистам в данной области. Фактическая операция рафинирования может быть осуществлена,
например, путем плавления нечистого сплава и рафинирующих реагентов вместе в подходящей печи, или, как
предпочтительный способ, сплав в рафинированном состоянии получают путем использования
рафинирующих реагентов в качестве компонентов окислительного шлака в печи, содержащей кремниевый
сплав, полученный в результате фактической плавки или основной операции восстановления. Другой способ
заключается в том, чтобы слить расплавленный продукт, полученный в процессе плавки в печи, и дать ему
пройти через слой или колонну с электрическим нагревом, содержащую рафинирующие реагенты. Эти
реагенты могут быть расположены таким образом, чтобы содержащий кремний расплавленный сплав
последовательно сталкивался с более легко восстанавливаемыми реагентами или реагентами, обладающими
постепенно возрастающей окислительной активностью, что позволит обеспечить полное или существенное
удаление содержания кремния, а также снизить содержание углерода.
С помощью любого из указанных хромосодержащих соединений содержание кремния в сплаве может быть
легко снижено путем окисления в процессе высокотемпературной плавки в печи (например, в электропечи),
однако удаление путем окисления небольшого количества углерода в сплаве представляет собой гораздо
более сложную задачу. Хотя такие тугоплавкие материалы, как хромит, сами по себе не оказывают
существенного влияния на этот процесс, эффект хромита усиливается при его использовании в сочетании с
оксидом железа; или же соединения хрома, ранее указанные, обладающие более высоким содержанием
кислорода, чем хромит, или более легко восстанавливаемые, чем хромит, могут быть с пользой использованы
в качестве эффективных рафинирующих агентов для окисления не только кремния, но и углерода. При
производстве очищенного феррохрома, например, по способу, описанному в настоящем изобретении,
очищенная высококачественная хромитовая руда плавится с необходимым количеством (или меньшим)
кремнийсодержащего восстановителя указанного типа, например, в виде ферросилиция (90%).
Нагревая эти реагенты до высокой температуры, соблюдая осторожность при плавке, а также используя
футеровку печи и электроды, сконструированные таким образом, чтобы углерод не добавлялся к
ферросплаву, образующемуся в процессе восстановления руды, получают низкоуглеродистый
кремнийсодержащий продукт. Для осуществления этой известной операции, которая также используется в
рамках процесса, описанного и заявленного в моей предыдущей спецификации 202,336, будут применяться
соответствующие основные и/или другие флюсы, такие как известь и флюорит, в зависимости от
необходимости. Для очистки этого низкоуглеродистого кремнийсодержащего продукта используются
соответствующие окислительные и рафинирующие реагенты, выбранные из ранее указанных, в зависимости
от желаемого состава сплава и необходимой степени очистки. Предпочтительным методом рафинирования
(из-за его дешевизны) является использование оксида железа с определенным количеством хромитовой
руды. В качестве подходящего оксида железа можно использовать гематит. Измельченная рудная смесь
вместе с чистой известью или известняком предпочтительно используется в качестве рафинировочного
шлака в высокотемпературной электропечи способом, который хорошо понятен в данной области техники.
Или же рафинированные руды и ферросплав могут быть расплавлены и нагреты вместе в электропечи или
другой печи под подходящим защитным или рафинирующим шлаком. Или же может использоваться печь с
двойным сообщением между двумя камерами, где с одной стороны находятся рафинирующие твердые
вещества, а с другой — восстановительные или плавильные реагенты. При любом из таких методов
рафинирования в печи, или при использовании упомянутого ранее метода с нагреваемой колонной, или при
любой комбинации рафинировочных операций происходит окисление кремния, а также всего или части
содержащегося в нем углерода, при этом рафинированный сплав собирается под избытком рафинировочных
реагентов, используемых в соответствии с известной практикой рафинирования. Аналогичным образом,
сплавы железа с вольфрамом могут быть получены в рафинированном виде с использованием, как будет
понятно, методов рафинирования, подходящих для производства сплавов, в которых вольфрам является
либо основным, либо второстепенным компонентом. Никаких заявлений о производстве вольфрамовых
сплавов с использованием восстановителей на основе кремния, полученных в доменной печи, не делается.
Удаление или уменьшение содержания кремния и углерода любым или всеми описанными способами может
осуществляться в сочетании с операцией рафинирования с использованием газового рафинировочного дутья,
как описано и заявлено, например, в моих предыдущих спецификациях 202336 и 203357, и где аналогичные
восстановители используются для получения низкоуглеродистого кремнийсодержащего сплава, который
впоследствии будет рафинирован. Однако такая операция продувки может считаться нецелесообразной, если
восстановление руды не было проведено таким образом, чтобы получить относительно низкое содержание
кремния (например, около 6%) для надлежащей операции продувки, и для этой цели в процессе плавки может
быть использован некоторый избыток руды. Согласно изобретению, достаточно низкое содержание кремния
может быть обеспечено путем предварительного воздействия на любой нежелательный избыток кремния в
сплаве, полученном экономичным способом плавки, в качестве восстановителя для твердого рафинирующего
агента, и в частности, восстанавливаемого соединения хрома или смеси реагентов, содержащих оксид хрома,
в соответствующей операции рафинирования (например, с использованием рафинирующего окислительного
шлака), как описано ранее, так что впоследствии может быть осуществлена более экономичная и правильная
операция продувки; и/или обработка восстанавливаемым соединением хрома может быть осуществлена
после операции продувки и в качестве заключительной операции рафинирования для удаления окисляемых
примесей, остающихся в продуваемом металле, с целью получения сплава с низким содержанием углерода и
кремния или практически без них.
Продувка может осуществляться в присутствии извести и восстанавливаемых оксидов металлов. Следует
понимать, что, поскольку процесс включает производство рафинированных сплавов, фактическое
восстановление руды и подобного материала на этапе предварительной плавки должно проводиться с
осторожностью, так чтобы основной примесью, подлежащей удалению, был кремний. С этой целью футеровка
печи должна быть такой, а процесс плавки должен проводиться таким образом, чтобы в полученный в печи в
результате плавки и/или рафинирования железный сплав не добавлялся углерод. Хотя производство
рафинированных железосодержащих сплавов с низким содержанием углерода и кремния или практически без
них было более подробно описано на примере сплавов, известных как ферросплавы, изобретение также
включает производство и изготовление других рафинированных железохромовых и железо-вольфрамовых
сплавов, которые были получены с помощью или с использованием указанных восстановителей кремния.
Эти другие сплавы могут быть получены, например, путем помещения соответствующей руды, например,
хромита, и кремниевых восстановителей или смесей, описанных ранее, в реакцию в печи (например, в
электропечи) и легирования полученного продукта железом или сталью, в каждом случае с образованием
железных сплавов, относительно богатых хромом и/или вольфрамом и содержащих кремний. К сплавам,
которые могут быть получены таким способом, относятся высокохромистые железосодержащие сплавы,
которые в очищенном виде устойчивы к коррозии и кислотам и содержат приблизительно от 10 до 25% хрома;
или высоковольфрамовые железосодержащие сплавы, известные как быстрорежущие стали, которые
содержат хром и обычно от 15% до 20% вольфрама и которые могут быть получены способами, описанными в
моей предыдущей спецификации №. 201,589. Для рафинирования этих кремнийсодержащих сплавов железа
операция рафинирования включает обработку расплавленного металла окисляющими рафинировочными
реагентами, соответствующими составу желаемого сплава, и использование операции рафинирования,
подходящей для рафинирования стального сплава (например, рафинирование окисляющим шлаком,
содержащим известь, хромитовую руду и гематит, или содержащим хромат).
Или же рафинирующие агенты могут быть превращены в брикеты и добавлены к расплавленному металлу.
При проведении процесса рафинирования с использованием твердых ингредиентов эффективность реакций
частично зависит от текучести реагирующих материалов. Если температура расплавленного металла,
подвергаемого рафинированию, поддерживается на достаточно высоком уровне, то все рафинирующие
реагенты могут быть доведены до состояния, необходимого для эффективного процесса рафинирования.
Однако при высокой температуре плавления такого реагента, как известь (приблизительно 2000 °C), может
произойти существенная потеря хрома в результате испарения из расплавленного рудного вещества, такого
как феррохром, если не используется тяжелый шлак, при этом потребление электроэнергии для
электрической печи обходится дорого. По этой причине оксид железа особенно полезен в процессе
рафинирования для усиления действия тугоплавкой руды хромита. Как будет показано, предлагаемый
процесс позволяет использовать экономичную операцию восстановления в печи при производстве
практически рафинированного сплава.
Кроме того, заявленное и описанное использование восстанавливаемого оксидного материала или
материалов, обладающих более активными окислительными свойствами или более легко
восстанавливаемых, чем тугоплавкая руда, такая как хромит, обеспечивает способ получения конечного
сплава с низким содержанием углерода или практически без углерода, поскольку известно, что сам по себе
хромит не является активным обезуглероживающим веществом. Таким образом, если хромит является
единственным оксидным материалом, используемым в печном процессе, то содержание углерода в
полученном сплаве будет зависеть от тщательности и мастерства, с которыми проводится печной процесс, а
также от чистоты используемого восстановителя. По этой причине данный процесс особенно полезен для
производства сплавов железа, таких как феррохром, а также нержавеющих ковких сплавов, где ценность
таких изделий в значительной степени зависит от их отсутствия или существенного отсутствия углерода.
Очистительные средства и операции, включенные в процесс согласно настоящему изобретению, также
полезны в сочетании с продувкой, либо для удаления окисляемых примесей в нечистом сплаве до степени,
подходящей для последующей окислительной продувки, либо в качестве окончательной очистки после
продувки.
Таким образом, если металл с высоким или относительно высоким содержанием кремния обдувается
окислительным газом, пламя углеродного пламени может погаснуть, как известно, до того, как кремний будет
удален в достаточной степени; в таком случае может потребоваться дальнейшая рафинировка, и средства
рафинирования, предусмотренные в настоящем процессе (например, с использованием основного
окислительного шлака), являются удобным и эффективным способом удаления любых остатков кремния или
кремния и углерода в ранее обдуваемом сплаве металла.
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_203729.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=203729&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB203729A
[]
Соседние файлы в папке патенты