Способ внепечной обработки расплава чугуна в ковше

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к внепечной обработке расплавов, и может быть использовано для корректировки химического состава и модифицирования в ковшах доменного передельного чугуна, применяемого для отливки изложниц и деталей машиностроения. Способ включает корректировку химического состава расплава чугуна и модифицирование магнийсодержащими реагентами в процессе газлифтного перемешивания расплава . При этом перед газлифтным перемешиванием в расплав чугуна вводят ферромарганец фракцией 5-100 мм, в процессе газлифтного перемешивания одновременно с магнийсодержащим реагентом вводят кремнийсодержащий ферросплав фракцией 1 - 5 мм при их соотношении 1 :(2 - 4). При этом расход кремнийсодержащего ферросплава составляет 10 - 40% величины общего расхода ферросплавов на обработку, а расход ферромарганца равен 0,5- 1,6% от массы чугуна в ковше. Предлагаемый способ позволяет повысить степень усвоения магния в 1,45 - 1,75 раза, сократить длительность обработки расплава в 2,8 - 3,7 раза и снизить потери температуры расплавом на 35 -40°С. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (505 С 21 С 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4815211/02 (22) 16,04.90 (46) 07.04.92. Бюл.hL13 (71) Донецкий политехнический институт (72) Н.Т.Лифенко, В.Л.Пилюшенко, И, В.Черкашин, В.А.Курганов, В.B.Ëåñîâîé, А,А,Федорко, Л.А.Краузе, М.И.Музалева, Г.В.Митрофанов и В.А. Бенюков (53) 621.745.56 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 523141, кл. С 21 С 1/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 1435610, кл. С 21 С 1/02, 1986. (54) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ

РАСПЛАВА ЧУГУНА В КОВШЕ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке расплавов, и может быть использовано для корректировки химического состава и модифицирования в ковшах доменного передельного чугуна, применяемого для отливки

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке расплавов, и может быть использовано для корректировки химического состава и модифицирования в ковшах доменного передельного чугуна, применяемого для отливки изложниц и деталей машиностроения.

Известны способы короектировки химического состава и получения синтетического литейного чугуна, включающие выплавку в доменной печи передельного чугуна и последующий ввод в него ферросплаизложниц и деталей машиностроения, Способ включает корректировку химического состава расплава чугуна и модифицирование магнийсодержащими реагентами в процессе гаэлифтного перемешивания расплава, При этом перед газлифтным перемешиванием в расплав чугуна вводят ферромарганец фракцией 5 — 100 мм, в процессе газлифтного перемешивания одновременно с магнийсодержащим реагентом вводят кремнийсодержащий ферросплав фракцией 1 — 5 мм при их соотношении

1:(2 — 4). При этом расход кремнийсодержащего ферросплава составляет 10 — 40% величины общего расхода ферросплавов на обработку, а расход ферромарганца равен

0,5- 1,6% от массы чугуна в ковше. Предлагаемый способ позволяет повысить степень усвоения магния в 1,45 — 1,75 раза, сократить длительность обработки расплава в

2,8 — 3,7 раза и снизить потери температуры расплавом на 35 — 400C. 1 з.п,ф-лы, 1 табл. вов в процессе наполнения чугуновозного ковша расплавом.

Недостатками данных способов являются неполное усвоение вводимых ферросплавов и неравномерное распределение их компонентов по объему ковша, а также снижение качества получаемого чугуна за счет выделения большого количества спели и повышенного содержания серы и газов.

Известен способ обработки чугуна, позволяющий повысить степень усвоения ферросплавов и равномерность распределения их компонентов по объему ковша за

1724696 счет дополнительного перемешивания расплава газом, вдуваемым посредством фурмы, встроенной в боковую стенку ковша.

Однако данный способ не позволяет проводить одновременно десульфурацию и модифицирование чугуна.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому является способ обработки расплава чугуна в ковше, включающий корректировку его химического состава ферросплавами, модифицирование магнийсодержащим реагентом и продувку инертным газом, реализуемый с помощью гаэлифтного реактора.

Недостатком известного способа является низкая степень использования магнийсодержащего реагента, продолжительное время обработки и потери температуры расплава, связанные с ней, которые при вводе большого количества ферросплавов достигают 60 — 80 С, что в дальнейшем приводит к ухудшению разливаемости чугуна и снижению качества отливок.

Целью изобретения является повышение степени использования магнийсодержащего реагента, сокращение времени обработки и потерь температуры расплава.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки расплава чугуна в ковше, включающему корректировку его химического состава ферросплавами, модифицирование магнийсодержащим реагентом и продувку инертным газом в процессе газлифтного перемешивания расплава, в него перед газлифтным перемешиванием вводят ферромарганец фракцией

5 — 100 мм в количестве 0,5 — 1,6 от массы чугуна в ковше, в процессе же газлифтного перемешивания одновременно с магнийсодержащим реагентом вводят кремнийсодержащий ферросплав фракцией 1 — 5 мм при их соотношении 1:(2 — 4), при этом расход кремнийсодержащего ферросплава составляет 10-40 величины общего расхода ферросплавов на обработку.

Совмещение процессов растворения ферросплавов и модифицирования чугуна позволяет сократить продолжительность обработки и потери температуры расплава, а ввод магнийсодержащего реагента в смеси с кремнийсодержащим ферросплавом, обеспечивает повышение степени усвоения магния.

Предлагаемый фракционный состав ферросплавов, вводимых в. ковш перед наполнением его расплавом и в процессе газлифтного перемешивания, является оптимальным, поскольку способствует быстрому и полному их усвоению. Ввод ферро5

55 сплава фракцией менее 5 мм в ковш перед наполнением его расплавом снижает степень их усвоения, поскольку большая часть их остается на поверхности расплава и задерживается в шлаке. Ввод ферросплава фракцией более 100 мм нецелесообразен, так как приводит к увеличению времени их растворения и продолжительности обработки.

Кремнийсодержащий ферросплав фракцией менее 1 мм, вводимый в струе транспортирующего газа при газлифтном перемешивании расплава, практически не усваивается им, поскольку частицы не могут преодолеть межфазного натяжения на границе раздела между пузырем газа и расплавом, и выносятся ими (пузырями) из расплава. Ферросплав же фракцией более 5 мм не успевает полностью раствориться в процессе газлифтного подъема и задерживается в шлаке на поверхности расплава.

Предлагаемые пределы расхода мелкофракционного ферросплава на обработку обеспечивают минимальную ее продолжительность и снижение температуры чугуна, а также достижение требуемого соотношения в смеси с магнийсодержащим реагентом при проведении процессов десульфурации и модифицирования чугуна, Соотношение компонентов смеси (магнийсодержащий реагент: ферросплав), равное 1:(2 — 4) и использование в ней кремнийсодержащего феросплава установлено расчетным путем и обеспечивает повышение степени усвоения магния, Теория и практика десульфурации и модифицирования чугуна магнийсодержащими реагентами показывает, что степень усвоения магния снижается с увеличением температуры расплава и снижением кремния в нем, поэтому изменением соотношения компонентов смеси достигается требуемый температурный режим ведения процессов десульфурации и модифицирования, а также активность серы в расплаве и диффузия магния в него.

Предел расхода ферромарганца на обработку, равный 0,5 — 1,6 от массы чугуна в ковше, обеспечивает требуемую корректировку содержания марганца в расплаве при любом его начальном содержании и марке применяемого для этой цели ферросплава.

Способ реализуется следующим образом, При выпуске передельного чугуна из доменной печи в ковш осуществляется ввод крупнофракционного ферромарганца в струю чугуна. Затем ковш с расплавом пода1724696

10 спели и дегазации расплава. В качестве кремнийсодержащего ферросплава, вво- 15 димого в чугун в процессе газлифтного пе40

55 ется на установку внепечной обработки, где посредством газлифтного реактора осуществляется перемешивание расплава с одновременным вводом в него смеси магнийсодержащего реагента и мелкофракционного кремнийсодержащего ферросплава, При этом завершается процесс растворения ферромарганца и проводится десульфурация и модифицирование чугуна.

Дополнительное газлифтное перемешивание расплава в ковше способствует выравнивают химического состава чугуна по всему объему ковша, удалению графитовой ремешивания расплава, применяют ферросилиций с содержанием кремния не менее 60 .

Магнийсодержащим реагентом может быть гранулированный магний или отходы титаномагниевого производства фракцией

1 — 5 мм и с содержанием активного магния не менее 60 . Транспортирующим газом для смеси и газлифтного перемешивания расплава должен быть инертный газ, например азот.

Пример, На желобе доменной печи в передельный чугун состава, мас. : С 3,98, Si 0,82; Мп 0,3; S 0,030, вводят ферромарганец марки ФМН 60 (содержание марганца

60 ) фракцией 5 — 100 мм с расходом 12 кг/т или 1,2 от массы чугуна в ковше. При последующей внепечной обработке в ковш дополнительно вводят ферросилиций марки

ФС 65 фракцией 1 — 5 мм в смеси с гранулированным магнием марки МГП-3 (содержание активного магния 93 ). Расход компонентов смеси: ФС65 - 5 кг/т, МГП-3—

1,3 кг/т (соотношение компонентов смеси

МГП-3: ФС65 = 1;4). Общий расход ферросплавов при обработке 17 кг/т чугуна, из них 29 или 5 кг/т составляют мелкофракционные ферросплавы. При продолжительности обработки 9 мин снижение температуры чугуна в ковше, измеренное термопарой погружения до и после обработки, составляют 25 С. Химический анализ проб чугуна, взятых из ковша на разливочной машине, дает следующий состав чугуна, мас. : С 3,96; Si 1,14; Мп 1,0; $

0,003; Мяост 0,060.

Расчетные величины степени усвоения ферросплавов и магния составляют соответственно 98 и 70 . Макро- и микроструктура чугуна, отлитого в слитки, характеризуется глобулярной формой графита, отсутствием спели и газовых включений. Механические свойства полученного чугуна соответствуют высокопрочному мар20

35 ки ЧШГ, который можно испольэовать для отливки изложниц или деталей машиностроения.

В зависимости от исходного состава передельного чугуна, выплавленного в доменной печи, корректировку его химического состава и модифицирование проводят, изменяя расход ферросплавов и магнийсодержащего реагента в предлагаемых пределах.

Полученные результаты представлены в таблице.

Иэ представленных в таблице результатов следует, что предлагаемый способ по сравнению с известным повышает степень использования магния на 20 — 25$, сокращает продолжительность обработки на 10—

15 мин и снижает потери температуры чугуна до 20 — 25 С.

Экономическая эффективность предлагаемого способа может быть рассчитана в сравнении с известной технологией получения высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита (ЧШГ) для отливки изложниц. По данной технологии расход ферросплавов для корректировки химического состава чугуна составляет 18 — 20 кг/т и магния 2 — 2,5 кг/т. Предлагаемый способ позволяет снизить расход ферросплавов и магния соответственно на 6 и 0,7 кг/т.

При средней стоимости ферросплавов

С =180 руб/т и магния CMg = 1200 руб/т снижение затрат на обработку составляют

ЛЗ Сф Ьцф+ CMg Ьцмц 1,92 руб/т, где Ьцф и AqMg — снижение удельного расхода ферросплавов и магния при обработке, кг/т.

Кроме того, повышение температуры обработанного чугуна способствует снижению литейного брака при отливке изложниц и деталей машиностроения и получению дополнительного эффекта.

Формула изобретения

1. Способ внепечной обработки расплава чугуна в ковше, включающий корректировку его химического состава и модифицирование магнийсодержащими реагентами в процессе гаэлифтного перемешивания расплава, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения магния, сокращения продолжительности обработки и потерь температуры расплава, перед гаэлифтным перемешиванием в расплав чугуна вводят ферромарганец фракцией 5 — 100 мм, в процессе газлифтного перемешивания одновременно с магнийсодержащим реагентом вводят кремнийсодержащий ферросплав фракцией 1 — 5 мм при их соотношении 1:(2 — 4), при этом рас17246Q6

2. Способ по п.1, о т л ч а ю шийся тем, что расход ферромарганца составляет 0,5—

1,6 от массы чугуна в ковше. ход кремнийсодержащего ферросплава составляет10-40 величины общего расхода ферросплавов на обработку, I Степень усво

Потери температуре, С

Г

Расход Ферросплавов и реа- . гента ° кгlт чугуне,Aloe ° 0 ение, 2

Содермание в

Способ

Насса мугу|на в ковве, т

НО

Ферре- НО сплавов

Г

Общий ФНН60 ФС 62 НГП-3 ф/спл, Фрак», фрак» франц мм нм мм

Si Но

Предлагаемый

1 76

Оа30 Оа020 - 98 70 . 25

1>0" 0,003 0 0Я а4

О 82

1, 9 ф 3. ак

1-5

3.

1-5

12

17 0

5 100

1:4

Оа40 Оа022 » 98 72 20

Оэ69 5э003 0,002 са8 а

1 1

1-5

8 2

4 е

5-100

Ы.

1-5

2 76

3 78 а-I 02

1,19

Оа022

О, 005

99 84 25

0,0 3

Оа13

1,11 а

l 8

1-5

18 О

16 2.

5" 100

ОД

1-5

1:2

70 42

0,030

0LP

12 2.И

3,92

l 1.l2

1-5

1$ О

I)8

5-100 а.

1 2 I -5

0,020

4а2

1 "5 j"ðI с g

4а12

Я

ЫО

3,97

Оа2

1-5

1:5

1:2

0,02

0,025

2 4 а

3а00

<1 а

1 2

1-5

1 О а

1-5

1:3

OL020

0,005

--6

0,03

О а1.

1, 1 а

1-5

)1 00

75 ный

Il р и м е ч а н и е. 0 числителе содермание эленента до обработки, в знаменателе - после.

35

45

Составитель Н, Косторной

Редактор И. Дербак Техред М.Моргентал Корректор Н, Ревская

Заказ 1151 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

4 78

5 75

6 .76

7 78

13 5 о О

5-100

17 6 м100 8 О с5

Соотноые- длитель-J ние НГП-3 ность об

:ФС65 е раоотки, смеси нин

) Ы1

0 93

0,68

0,79

l,v5 вака»

0,71 ааа

0,91

О 42 а

О 8 аз

О, О 028

0,010

0,о3О

0,0I2

Оа029

0,013

75 46 45

72 33

68 37 50

77 48 60