Способ выплавки синтетического чугуна в дуговых электропечах

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЧУГУНА В ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ, : вкл10чающий загрузку карбюризатора и металлошихты, расплавление, перегрев металла и последующую.выдержку , отличающийся, тем, что, с целью повышения служебных характеристик чугуна, снижения его себестоимости и повышения производительности печи, перед загрузкой карбюризатора на подину печи дополнительно равномерным, слоем . загружают известь в количестве . 0,8-1,2% от веса металлозавалки, перегревают расплав до температуры 1530-1580с II вьщерживают, при этой температуре в течение 10-15 мин. W

союз советских социАлистичксних

РеспуБлин

„„Я0„;, 1199805 А (5D 4 С 21 С 5/52 (21) 3753835/22-02 (22) 14.06.84 (46) 23.12.85. Бюл. Р 47 (71) Запорожский ордена "Знак Почета машиностроительный институт им. В.Я. Чубаря (72) А.Н.Корнейчев, B.M.Øàìèí, M.Н.Беркун и Н.Н.Мельник (53) бб9.187.25(088.8) (56) Бунаков О.Д. и др. Карбюризаторы при выплавке синтетического чугуна в дуговых электропечах.

Литейное производство. — M.: Машиностроение, 1982, 9 12, с. 19.

Гольденберг Л.И.Плавка синтетического чугуна в дуговых печах.—

Литейное производство. — M. Машиностроение, 1972, N 8, с.38-39. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СИНТЕТИЧЕС

КОГО ЧУГУНА В ДУГОВЬИ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ,: включающий загрузку карбюризатора и металлошихты, расплавление, .перегрев металла и последующую.выдержку, отличающийся. тем, что, с целью повышения слу- жебных характеристик чугуна, снижения его себестоимости и повышения производительности печи, перед загрузкой карбюризатора на подину .печи дополнительно равномерным. слоем загружают известь в количестве

0,8-1,2Х от веса металлоэавалки, перегревают расплав до температуры

1530-1580 С и выдерживают, при этой температуре в течение 10-!5 мин.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке чугуна в дуговых электропечах.

Цель изобретения — повышение служебных характеристик чугуна, снижение его.себестоимости и повьппение производительности печи. . Введение известняка на подину печи между футеровкой и карбюризатором предотвращает. приваривание карбюризатора к подине печи, Благодаря этому весь карбюризатор усваивается металлом, не нужно вводить дополнительное количество карбюризатора, а печь после выплавки сингетического чугуна можно использовать для получения других спла, вов, например стали. На поверхности расплава, благодаря присутствию известняка, создается шлаковый покров, который не дает металлу контактировать с кислородом воздуха, в результате чего уменьшается угар металла, уменьшается тепловое излучение, увеличивается срок службы степ и свода печи, благодаря этому снижае"гся себестоимость металла.

Известняк способствует глубокой

1 десульфурации расплава, так как получается горячий активный шлак, в котором при высокой основности и избытке восстановителя — углерода образуется стойкое соединение

СаБ. Содержание серы в расплаве снижается с 0,04 до 0,805, что способствует повышению физико-механических свойств чугуна, таких как плотность, прочность на растяжение.

В присутствии известняка более активно протекает процесс науглераживания чугуна. Скорость неуглераживания возрастает с 0,05 /мин в период расплавления до 0,15%/мин в период выдержки. Это позволяет сократить время плавки, а следовательно, повысить производительность печи, Известняк загружают в количестве 0,8-1,2 от металлозавалки равномерным слоем на подину печи. Если известняка ввести меньше, чем 0,8 ., полученный слой не обеспечивает устранения приваривания карбюризатора к подине печи. Если ввести известняка больше, чем 1,2, образуется избыточное количество шлака, снижающее скорость науглераживания и, процент усвоения карбюризатора.

99805 2

10 l5

20 того, что при такой температуре наблюдается измельчение графитовых включений, что способствует повышению прочности чугуна., а за счет повышения дисперсности перлита чугун становится более плотным.

Нагрев до 1530-1580 С позволяет о увеличить скорость науглераживания и снизить время плавки чугуна, благодаря чему повышается производительность оборудования.

Повышается процент усвоения карбюризатора. За счет уменьшения вре-. мени плавки снижаются затраты электроэнергии и экономится рабочее время. Эти факторы способствуют снижению себестоимости металла.

При перегреве расплава до температуры ниже 1530 С. хуже проходит процесс десульфурации, так как шлак недостаточно активен. Образуются крупные пластинки графита, крупнее дисперсность перлитной матрицы, что приводит к ухудшению физико-механических свойств, уменьшается ско. рость. науглераживания, снижается процент усвоения карбюризатора (до 85 ), так как при низкой температуре растворимость углерода в железе снижается.

При перегреве Расплава до температуры выше 1580 С увеличивается

0угар металла и карбюризатора, возрастают энергозатраты, что приводит к повышению себестоимости металла, увеличивается отбел металла, так как при высокой температуре устраняются центры кристаллизации графита, 25

Одновременное введение указанного количества известняка и последующий перегрев расплава до 1530

1580 С приводят к образованию гоо рячего активного высокоосновного шлака, способствующего глубокой десульфурации чугуна, вследствие образования стойкого соединения CaS.

Снижение содержания серы в чугуне уменьшает склонность чугуна к отбелу, так как этот элемент обладает повышенной поверхностной активностью и при кристаллизации чугуна покрывает графитовые зародыши, дезактивируя их. В чугуне с низким содержанием серы улучшаются такие физико-механические показатели, как прочность, твердость, плотность.

Физико-механические свойства металла повышаются также в результате .

1199805 4 усвоения карбюризатора, высокую степень науглераживания, снижение продолжительности плавки, что способствует улучшению физико-механи-. а- 5 ческих свойств синтетического чугуна, повышению производительности оборудования и снижению себестоимости металла.

После расплавления металла, когда

t0 процесс усвоения карбюризатора уже завершается, известняк за счет меньшего удельного веса всплывает на зеркало металла, образуя высокоосновной шлак, связывающий серу. fIpH чем, происходит более глубокая десульфурация, чем нри использовании известных способов выплавки синтетического чугуна, что также обеспечивает улучшение физико-механико ческпх свойств чугуна.

П р и и е р. Проводят пять плавок синтетического чугуна в 1,5-тонной дуговой электропечи, Выплавляют чугун, содержащий,X: углерод

25 3, 2-3,4, кремний 2, 1-2,3, .марганец

0,5-0,7. В качестве карбюризатора ис" пользуют отходы производства предприятий электродной нромьппленности состава,Е: углерод 99,5, сера 0,02Х, остальное зола.

При проведении плавок загрузку в печь осуществляют следующим образом.

На подипу подают известняк в количестве О,б, 0,8, 1,0, 1,2 и 1,4Х для Х, ХХ, ХХЕ, ХЧ, Ч плавок сост ветственпо. Затем загружают расчетное количество карбюризатора, поверх которого загружают металлошихту, состоящую из 1007 стального лома.

После расплавления шихты и отбора. пробы на химический анализ. металл перегревают до 1510, 1530, 1550, 1580, 1600 С в Х, II, III, IV и Ч плавках соответственно и выдер что приводит к ухудшению физико-. механических свойств металла. и получению некачественных отливок, склонных к трещинообразованиям.

Высокая температура отрицательно ск эывается на состоянии стен и свода печи.

Наибольший эффект обеспечивается при введении известняка на подину печи и выдержке расплава при

1530-1580 С в течение 10-15 мин.

Этого времени достаточно для десульфурации чугуна и усвбения карбюризатора. В течение этого времени чугун приобретает необходимые физико-механические свойства,. Так как время выдержки гораздо меньше, чем в известном способе, повышается производительность оборудования, снижаются энергозатраты и трудовые затраты.

При выдержке расплава менее

10 мин процесс десульфурации не успевает завершиться, так как сера из расплава не успевает диффундировать в шлак. Не успевает также полностью усвоиться карбюризатор.

3ro вызывает ухудшение физико-механических свойств металла.

Нри выдержке расплава более

15 мин дальнейшего снижения содержа» ния серы не происходит. Однако увеличиваются энергозатраты на поддержание температуры выдержки, сни« жается производительность оборудования. Кроме того, с увеличением времени выдержки в расплаве исчезают .частицы двуокиси кремния, являющиеся зародышами кристаллизации графита, вследствие чего возрастает отбел чугуна.

Загрузка известняка на подину печи предотвращает приваривание карбюризатора к подине. Известняк препятствует непосредственному контакту карбюризатора с футеровкой .подины печи и при высоких темпера1турах не происходит химического взаимодействия между карбюризатором и футеровкой. Это обеспечивает полное -усвоение карбюризатора расплавом чугуна. В расплаве оасутствуют продукты химического взаимодействия

:между карбюризатором и футеровкой.

Загрузка известняка на подину печи в совокупности с температурным реяимом и,временем выдержки чугуна обеспечивает высокую степень живают при этой температуре 8, 10, 12, 15, 18 мин Х, II, III, IV. и Ч плавки соответственно.

Необходимое количество ферросилиция ФС 45 вводят в печь за 1050 15 мин до выпуска с учетом модифицирования в ковше.,Перед выпуском плавки KoEETpoJIh качества чугуна осуществляют по заливаемой в песчаную форму технологической клиновой

55 пробе на отбел. о

Для исследований при 1350 С отливают стандартные образцы диаметром

30 мм..5 11

Для получения сравнительных данных параллельно проводят выплавку синтетического чугуна по известному способу. Из этого чугуна также отливают образцы диаметром

30 мм.

Во время каждой плавки контролируют процент усвоения углерода из карбюризатора, скорость науглераживания в периоды расплавления и выдержки, продолжительность плавки, содержание серы в расплаве. Определяют также плотность, твердость и предел прочности на растяжение, отливок, полученных из чугуна, выплавленного предлагаемым и известным способами.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, продолжи- тельность плавок, проведенных предлагаемы;1 способом, на час меньше, чем продолжительность плавки, проведенной известным способом, значительно выше скорость науглера« живания, особенно во время ХХХ и IV плавок. вьппе процент усвоения углерода из карбюризатора. Существенно понижается содержание серы в конце плавки (0,005X) в III плавке л.-,отив 0,0407 в плавке известным способом, Чугун, полученный предлагаемым способом, имеет лучшие физико-механические свойства: плотность, твердость, предел прочности на растяжение.

Эти показатели несколько ухудшаются a I u V плавках. И, несмотря на то, что чугун, полученный в

7 плавке, имеет более высокую

99805 б твердость, предел прочности на растяжение у этого чугуна гораздо ниже.

Это обусловлено тем, что при 1600 С и выдержке в течение 18 мин в чугу-, не появляется отбел, вызывающий охрупчивание металла.

Из таблицы следует, что оптимальная температура выдержки сос" о тавляет 1550 С, оптимальное время щ выдержки 12 мин.

Использование предлагаемого способа выплавки синтетического чугуна в дуговых электропечах обеспечи15 вает, по сравнению с известным способом повышение производительносТи оборудования за счет сокращения .времени плавки, снижение себестоимости металла за счет снижения энерго2р затрат, экономии рабочего времени, снижения расхода карбюризатора и футеровочного материала, снижения угара металла, повьппение Плотности, твердости и прочности металла

25 за счет более полного усвоения карбюризатора, глубокой десульфурации при оптимальном температурном режиI ке и времени выдержки и устранения отбела чугуна, расширение техно логических возможностей оборудования за счет обеспечения выплавки в . одной и той же печй различных снлавов путем устранения приваривания ф карбюризатора к подине печи, увеличение межремонтного срока печей .за счет снижения вредных воздействий па стены и свод печи, улучшение условий труда рабочих за счет уменьшения теплового излучения с по верхности металла и угара металла.

1199805

О < e (O C((4 О сч сч сч сч(с4 О О

Ф Ф СЧ СаЪ с 4 сч.I a

m o(a(»

I Е» Сам М

° Са(сч л л

° а . Саа аФ ф .Ф л В л л л

О с4 О а СС4 О л л

° Ф» л счл а1

° а

° О О М(Л В О о о О 8 3 îo

О О О С".4 О О

I а.а! С 4 СЧ ЕЧ СЧ СЧ

Ю С4 О О О "О

О О О О О л n n л л л

О О О О О СО

n I

О О О О О

Ф а. Ф Ф °

О О О О,. О л л л л . i

О О О О О

О. О О О О Ю аЭ О а ССЪ СЧ СЧ

Д а» е а» а» о л л . л л .л л

О О О О О О о о

И МЪ л, л о о

1 1 4

I Са C Ре ССМ

Qj + 3:С q(Ol л

О О 4С И Ol и Ф As ф Р з И Ц g M,I».

СЧ с 1 Ю м4 с ) сь e e о " сп ф о сч л аэ .. о

° » а- е- .е- 43

О О О О О O е» са .сс4 6(4 . (Сэ Ф (44 С(МЗ СС(3

j 0 еа

Ц л

Ф Ф ° ° ° о - со о сч э

n:n л л". л о о

»» аа»,а а" а

У 4

1 у. 4

I 1.Р о д м и

4 1

А (а с

О( 1 (л (Я

О

I ! ! I ДX л м 6

I сб

Ц (С

С> Г о

С4 ф диац

Ы

4»

4 (Й

1. О

О л о а о о и о о.,о о