Способ внепечной обработки жидкого чугуна в ковше

Способ внепечной обработки жидкого чугуна в ковше

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 21 С 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3784721/22-02 (22) 28.08.84 (46) 15 03.86. Бюл. Ф 10 (71) Институт черной металлургии (72) Э,В.Приходько, А.А.Шокул, А;Ф.Шевченко, Б.В.Двоскин, M.È.MååHêî, Д.В.Гулыга, А.Н.Кишкин, Ф,П.Фонотов и Н.Т.Ткач (53) 621 745(088.8) (56) Воронова Н.А. Десульфурация чугуна магнием, И.: Иеталлургиздат, 1980, с. 81-85.

Красавцев Н.И. и др. Внедоменная десульфурация чугуна. Киев: Техника, 1975, с. 210-215.

Заявка Японии Ф 54-811l3, кл. 10 J 154 (С 21 С 1/02) 1977, опублик. 1979.

„„SU„„1217885 A (54)(57) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОИ ОБРАБОТКИ

ЖИДКОГО ЧУГУНА В KOBLIE, включающий ввод в расплав шлакообразующего материала и магнийсодержащего реагента, отличающийся тем, что, с целью повышения степени использования магния и снижения расхода присаживаемых шлакообразующих материалов, предварительно определяют химический эквивалент и показатель стехиометрии первичного шлака, а ввод в расплав шпакообразующего материала осуществляют в количестве, обеспечивающем в наведенном шлаке химический эквивалент и показатель стехиометрии, равные (-2, 1) — (-3,5) и 0,66 — 0,85 соответственно, причем соотношение этих величин должно удовлетворять условию Р(16,62Р -13,42, где Ь е — химический эквивалент; р — показатель стехиометрии.

i 217885

Z „, (Ме-Э) -Z z р(Ме-Ме) =

Rue/В.цмто-Од415 + 0 045 (2)

4 635 (ср(Ме)" ов т где Еэ заряд анионов в связях типа

Э-Ме, Э-Э, Ме-Ме; заряд катионов в связях типа 45

Э-Ме, Э-Э, Ме-Ме; радиусы ионов в связях типа

Э-Ме; характеристика химической индивидуальности атомов Э 50 и Ме.

Еие—

tgOLЕ„Е„„

Кцуt+ являются аддитивными величи- нами, для определения которых многокомл систе- 55 мы типа СаΠ— Бз.Π— А1 0з—

Mg0 приводятся к виду Са |

iaSi ЬА1-с Mg d О.ш, Изобретение относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке металла, и может быть использовано.для десульфурации, рафинирования и модифицирования жидкого чугуна.

Целью изобретения является повышение степени использования магния и снижение расхода присаживаемых

t0 шлакообразующих материалов.

Предлагаемый способ внепечной обработки жидкого чугуна включает предварительное определение реакционной способности имеющихся при осуществлении способа шлаковых систем, на ос!

5 новании чего регулируется расход магния и шлакообраэующих материалов.

Для оценки реакционной способности шлака целесообразно использовать

1 химический эквивалент — ае, показывающий среднестатическое число электронов, участвующих в образовании связи катион — анион для шлака данного состава, а для оценки потенциальной возможности структуры

25 шпака разместить атомы серы — показатель стехиометрии -р, показывающий отношение числа катионов к числу анионов.

Эти показатели определяют по хим- 30 составу шлака, решая систему уравнений, описывающих условия стабильности анионной (Э) и катионной (Ме) подрешеток шлакового расплава

R им.е Инэ-0 57 35

Е в(Э-Ме) -Z (Э-Э) = — - — — — - — — +

58э93(tgd ) 1 948

+1,07; (1) где а, Ь, с, d — мольные доли соответствующих катионов в катионной подрешетке при условии, что m=1 т.е.

a+b+c+d=p<1

Записывая состав шлака как МерО получаем

Ер(Э-Ме)=(Е (О-Са) a+Z (O-Si).Ь+

+Z (0-A1) c+Z (0-М8) сЦ m; (3)

tg

+tgd Mg d (4) и т.д. для всех параметров, входящих в уравнения (1) и (2). Согласно уравнениям (1) и (2) значения Z u Ru в разных связях выражаются как функция взаимосвязанных межядерных расстояний d> < и Ймр,|„р. Поэтому решение системы (1) — (2) сводится к определению методом последовательных приближений величины d 9, соответствующей заданному составу шлака.

По Ймр затеи расчитывается параметр де, численно равный среднестатическому числу электронов, локалиэуемых в гомогенном оксидном расплаве на связующих !орбиталях в направлении

Ме-Э ье=(ав -О а+деэ; -О.Ь+ьеА -О с+

+ье„-О d) (5) Для смеси окислов д е является модельным параметром, характеризующим химическую индивидуальность исследуемого расплава. Наряду с дe в качестве независимой переменной используется показатель стехиометрии -p которые определяется путем приведения состава шлака к виду МерО.

Корректировка состава ковшевого шлака с учетом его структуры перед подачей в чугун десульфурирующего реагента позволяет подготовить расплав к удержанию в шлаке серы, переведенной иэ металла, исключить ресульфурацию чугуна и тем самым повысить степень использования магния.

ПЬ|акообраэующий материал может подаваться на дно ковша перед наливом в ковш чугуна под обработку или перед вводом магнийсодержащего реагента вглубь расплава или на его поверхность. В качестве шлакообразующих материалов могут быть использованы, например, отработанный синтетический шлак, электропечной и мартеновский шлак, оксиды магния, кальция, карбид кальция, силикокальций, жидкий алюминий, фтористый кальций, окись алюминия, окислы

1217885 железа, окись марганца, окись кремния, сода, алюминат магния и композиции на их основе. В качестве магнийсодержащих реагентов могут использоваться гранулированный магний, 5 слитковый магний, пассированный магний, магниевые сплавы и другие магнийсодержащие смеси. г

Эффективность использования магния зависят от величины параметров 10 наводимого ковшевого шлака — g е,р которые определяются его составом.

Повышение е более 2,1 ведет к получению тугоплавких (T„„ =1500 С) шлаков, которые практически не 15 реакционноспособны. В этом случае процесс десульфурации может протекать только за счет выноса сульфидов магния с газовой фазой, в результате чего степень использования магния 20 на десульфурацию оказывается очень низкой, в ряде случаев менее 30 .

Понижение химического эквивалента менее -3,5 нецелесообразно, так как это приводит к неоправданному расхо- 25 ду шпакообразующих материалов, практически не обеспечивая понижение

Ье ниже -3 5.

Таким образом, химический эквивалент шлака должен находиться в преде-3р лах (-2, 1) — (-3,5) . Это условие является обязательным, но недостаточным в том случае, если анионный каркас наведенного шлака не сможет принять и разместить анионы серы. По5 казатель стехиометрии шлакового расплава р, характеризующий это свойство шлаков, должен находиться в пределах 0,66-0,85.

Снижение р(0,66 недопустимо, так,щ как возрастает вязкость шлака и его реакционную способность не представляется возможным реализовать. Повышение >0,85 нецелесообразно, так как

:.ведет к неоправданному расходу шла-- 15 кообразующих материалов, увеличению доли шлака и возможных при этом потерь металла со шлаком. Химический эквивалент (де) и показатель стехиометрии () являются взаимосвязанными б величинами, так как любое изменение в составе ковшевого шлака приводит к изменению как электронной плотности в направлении связи катион — анион, так и общей структуры шлакового расплава. Множественный корреляционный анализ зависимости серопоглотительной способности шлака от его модельных параметров позволяет выявить граничное условие, при котором шлак обладает серопоглотительной способностью и е(16,62Р -13,42

Невыполнение этого условия приводит к формированию шлака не обладающего серопоглотительной способностью.

Внепечная обработка по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

Из чугуновозных ковшей, наполненных под обработку, отбирается проба первичного ковшевого шлака, по химанализу которой рассчитываются с помощью разработанной автоматизированной системы обработки данных на ЭВИ химический эквивалент и показатель стехиометрии. Затем замеряется толщина слоя шлакового покрытия, по которой рассчитывается вес первичного шлака в ковшах. Исходя из требуемой глубины десульфурации и количества обрабатываемого чугуна рассчитывается количество серы, которое предстоит перевести в шлак. С учетом повышения содержания серы в шлаке эмпирически по номограммам (типа приведенной на чертеже) и исходя из ранее определенных параметров первичного шлака (Ье, р ) выбирается рациональный состав и количество присаживаемого шлакообразующего материала. Шпакообразующий материал загружается в ковш на поверхность расплава, после чего осуществляется ввод вглубь чугуна магния или магнийсодержащего реагента. Для условий, когда состав и количество первичного ковшевого шпака небольшое и колеблется в узких пределах, количество и состав.присаживаемого шпакообразующего материала могут быть выбраны предварительно и в этом случае вводиться на дно ковша перед его наполнением чугуном.

После окончания ввода магния наведенный шлак удаляется и металл направляется на дальнейший передел.

Приведенная на чертеже монограм-: ма для расчета количества присаживаемого шлакообразующего материала— окиси магния, построена на основе эмпирических зависимостей, обобщает более 70 случаев обработки чугуна со шлаком различного химсостава, поэтому она позволяет проанализировать весь диапазон предлагаемых пределов.

1217885

/ способа для различных исходных составов первичного ковшевого шлака

В таблице приведены примеры промышленной реализации предлагаемого

Коли- КолиХимический состав первичного ковшевого шпака, % честв

Ca0 ggp

МпО Fe0

SiO И О

95 1,0 36,47 5,21 45,88 8,51 1,75 1,6 . 0,675 2,54 0,074

96,5 1,0 44,2 3 28 41,4 8,6 1,2 0,9 0,72 1,9

0,052

0,73 1,95 0,045

44,9 4 1 39,8 7,04 0,8 1, 1

93,5 1,2

84,5 1,0 . 23,96 6,95 54,68 8,19 2.,48 2,2 . . 0,64 3,18

0,064

86 . 0,6 17,76 1,62 64,4 7,59 0,34 2,9

0,06

0,59

3,4

0,664 2,88

2,94

86,5,1,4 31,4 5,47 48,12 9,01

87 2в0 26в94 6э50 54ъ25 8э40 1 в 16 1 ° 84 Оэ64 2в94

90 0,5 45,2 4,8 39,8 6,05 1,4 0,9 .0,73 . 2,03

0,06

41,76 4,17 41,16 8,19 1,28 0,8 0,695 2,2

0,069

87 0, 91 1,0 43,79 8,76 38,04 8,2 0,33 0,22 ° 0,718 2,07

0,06 чугуна, т честв шлака

Параметры пер вичного шлака

Начальное со" держание серы в чугуне, %

0,032

0,041

1217885 и требуемой глубины десульфурации радин для случаев, когда корректировчугуна, а также результаты десульфу- ка состава шлака не производилась.

Степень

Расхо магния, кг/т

Начальное соараметры по ученного шпака держасеры в шлаice Х

0,014 0,65 69,5

0013 045 66 О

0,77 3,0 43

6,7. 0,78 2,3 15

075 215 5

0,021 0,31 58,7

3,2

0,73 3,34 40

0 015 0,54 69,2

6,25

0 72 3 6 53

0,02 0,50 61,0

0,6

5,85

6,35

0 55 0,9

0,663 2,89 0

1,4$

0,016 0,24 50 5

О,8

0,6

0 2

0,031 0,25 30,4

0,65 3,0 О

0,83 2,8 60

8,1

9,2.

0,014 0,50 70,2

0,024 0,50 68,5

0,048 0,30 30,3

9,6

1,9

11,5

0,86 3,1 120

;. 1,31

0,72. 2,05 0

0,-5

1,8

Количест во серы, переведенной в шпак, Ж

1,05 5,6

1,6 3,56

1,55 1,65

1,95 4,3

Содержа ние ($) в шлаке после обработ ки чугу на, Х

Количест во MgO, добавлен ного в шпак,.

Конечное содержание (s) в чу". гуне, Х исполь зования магния на серу, Х

S,S

2,У

2,7

Z,S 64 В,И В.7Я 4 7В В.ВО ЮВФ О,ВВ

Составитель О.Веретенников

Редактор Т.Парфенова Техред С.Мигунова Корректор Т.Колб

Заказ 1082/31 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4