Способ очистки расплава черных металлов

 

Использование: металлургия и литейное производство, в частности внепечная обработка жидких металлов и сплавов газами. Сущность: способ включает продувку на желобе непрерывного потока расплава рафинирующим газом через дно желоба из пористого огнеупора: обработку расплава и удаление получающихся продуктов осущестляют в пространстве желоба, заполненного окисью углерода и изолированного от возможности влияния атмосферных газов; глубина продуваемого расплава не превышает 15 мм; при прохождении металла в закрытой зоне желоба сначала происходит интенсивное окисление серы, фосфора, мышьяка, хрома и др., а с выходом окиси углерода на поверхность расплава происходит полное восстановление окислов железа, акрганца, кремния; окислы других элементов и газы уносятся из желоба восстановительным газом.

Изобретение относится к области металлургии и литейного пр-ва, в частности к внепечной обработке газами жидких металлов и сплавов.

Известен способ непрерывной обработки чугуна в потоке, согласно которому в желобе, где идет чугун от домны до ковша сделаны углубления. В эти углубления установлены газоподводящие трубки, а по поверхности потока подается измельченный известняк [1].

Данный способ продувки чугуна инертными газами способствует частичному (до 15% ) удалению из чугуна серы и газов с одновременным охлаждением металла. Поэтому способ не дает эффективного решения очистки чугуна от неметаллических включений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки расплава черных металлов, включающий продувку на желобе непрерывного потока расплава рафинирующим газом из пористого огнеупора [2].

Недостатком известного способа является низкая степень очистки жидкого металла от неметаллических включений.

Целью изобретения является значительно резкое повышение эффективности очистки жидких металлов от неметаллических включений и газов путем продувки рафинирующими газами в его непрерывном движении по пористому дну закрытого желоба.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки черных металлов, включающем продувку на желобе непрерывного потока расплава рафинирующим газом из пористого огнеупора, обработку расплава и удаление получающихся продуктов осуществляют в пространстве желоба, заполненного окисью углерода и изолированного от возможности влияния атмосферных газов, причем глубина продуваемого расплава не превышает 15 мм.

Способ реализуется на закрытом желобе, пространство которого ограничено передней и задней перегородками. При пропускании расплава по этому желобу металл, проходя под переднюю перегородку, попадает в закрытую зону желоба и при выходе из желоба также проходит под перегородкой, установленной в конце желоба. Через дно желоба, выполненное из пористого огнеупора, проходит продуваемый газ. Выходящий из пор двуокись углерода диссоциируется на СО и 1/2 О₂. Кислород диссоциации в первую очередь окисляет те элементы в расплаве, которые обладают высоким потенциалом ионизации, как например Cr, P, S, As, хотя связи этих элементов с кислородом менее стойкие, чем связи с углеродом, т.е. при соприкосновении SO₂ с [C] образовались бы СО и [S], но в нашем случае такой реакции в жидком металле не происходит, так как все первичные продукты рафинирования удаляются раньше, чем происходит восстановление серы и фосфора. Одновременно из расплава удаляются почти все окислы, нитриды, сульфиды, фосфиды и газы (H₂, N₂ и O₂), а также происходит частичный угар углерода, марганца и кремния. Причем этот процесс рафинирования и удаления продуктов рафинирования, окислов и газов, а также раскисления металла происходит без ввода каких-либо флюсов и реагентов.

Интенсивность очистки чугуна и стали зависит от точности подбора основных оптимальных параметров продувки: давления продуваемого газа; продолжительности продувки; температуры металла и толщины слоя продуваемого металла. При достаточно точном подборе оптимальных параметров продувки и при непрерывном отводе выходящих газов можно добиться такого эффекта очистки, когда в металле остаются только следы или тысячные доли процентов неметаллических включений и газов. Кроме того, выходящий из жидкого металла диссоциированный активный газ СО полностью восстанавливает находящиеся на поверхности металла окислы железа, марганца, кремния и других металлов по формуле FeO + CO ->> (Fe) + CO₂.

Полученный таким способом металл имеет высокую антикоррозийную стойкость.

Предлагаемый способ очистки чугуна осуществляется следующим образом.

Желоб подключается к выпускной летке домны или вагранки или над воронкой желоба подвешивается ковш с металлом. С помощью домкратного подъемника устанавливается угол наклона желоба в пределах 3-5^о. Подключается отсос выходящих газов. Перед началом работы открываются крышки желоба и внутренняя поверхность желоба заливочную воронку и носок желоба подогревается до 750-800^оС. Потом крышки закрываются и все швы заделываются огнеупорной обмазкой. После этого открывается летка домны и металл из домны поступает в воронку. Одновременно обеспечивается подача двуокиси углерода по газоподводу под давлением 0,8 кг/см². Чугун из воронки попадает во внутрь желоба и стекает по пористому дну к нижней перегородке. Газ, проходя через пористое дно, попадает в металл и рафинирует его. Обработанный чугун проходит через щель нижней перегородки и стекает в приемный ковш.

Вся продукция рафинирования, все окислы и газы, увлекаемые отработанными газами, удаляются из металла. Этот газ по предварительным исследованиям в своем составе содержит около 60-70% угарного газа, около 5-7% ангидридов серы и фосфора, а остальное СО₂. Поэтому он, проходя через калорифер и вентиляционную вытяжку, проходит мокрую очистку и направляется в металлургические или отопительные печи.

В процессе обработки металла углекислым газом температура металла не падает, а наоборот повышается как в конверторном процессе, так как все окислительные процессы экзотермичные.

Остановку обработки металла осуществляется последовательно путем прекращения подачи жидкого металла в желоб, выключения подачи углекислого газа после выхода из желоба остатков металла и выключения вытяжного вентилятора. Металл из поперечных приямок удаляется путем замораживания на концы металлических пластинок остатков металла. Расход газа для данного способа очистки чугуна и стали составляет 10-20 кг/т металла.

Оптимальными параметрами продувки доменного чугуна для использования его как литейный чугун должны быть: давление двуокиси углерода в пределах продувки 0,6-0,8 кг/см², наклон желоба 3-5^о; температура чугуна не ниже 1450^оС; продолжительность прохождения чугуна в закрытом желобе 20-40 с.

Оптимальные параметры продувки для стали должны быть: давление газа 0,5-0,8 кг/см²; наклон желоба 2-5^о; температура металла - 1580-1620^оС и продолжительность продувки 30-40 мин. В каждом отдельном случае параметры продувки корректируются в зависимости от требования потребного металла.

Данный способ более эффективно может быть применен при непрерывном процессе производства чугуна и стали.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСПЛАВА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий продувку на желобе непрерывного потока расплава рафинирующим газом из пористого огнеупора, отличающийся тем, что обработку расплава и удаление получающихся продуктов осуществляют в пространстве желоба, заполненного окисью углерода и изолированного от возможности влияния атмосферных газов, причем глубина продуваемого расплава не превышает 15 мм.