Способ получения синтетическогочугуна

Способ получения синтетическогочугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСК4)МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 808537

Союз Советскин

Социалистическин

Республик (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву— (22) Заявлено 22.06.79(2 ) 2783230/22-02 (5l ) М. Кл.

С 21 С. 1/00 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комнтет (23) Приоритет

Опубликовано 28;02.81. Бюллетень № 8 (53) УДК 621.745 (088.8) м делам нэобретеннй в открытий

Дата опубликования описания 28.02.81

1 !

С. П. Суставов, П. П. Мишин, Н. Г. Гладышев н B. П. Саванин

1

Научно-производственное объединение "Тулачермет (72) Автори изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО

ЧУГУНА

Изобретение относится к области чер: ной металлургии, а именно к способам обработки жидкого чугуна.

В практике производства железных порошков методом распыления расплава требуется применение синтетического чугуна с содержанием таких примесей, как кремний, марганец, фосфор и сера менее 0,010% каждого, н углерода более 3,5%.

Известен способ удаления марганца нз жидкого чугуна, при котором в жицкий чугун добавляют Ре Оя и другие шлакообразующие материалы, перемешивают ванну азотом, обрабатывая ее в случае необходимости кислородом для снижения содержания марганца в чугуне, а полученный шлак используют снова (1).

Однако этот способ имеет низкуяо степень окисления марганца (45-48%), не прецусматривает уцаление серы, фосфора, кремния и вызывает дополнительные затраты на приготовление порошкообразной окиси железа.

Известен также способ дефосфорацин чугуна, при котором жидкий чугун заливают в ковш или другую емкость, имеющую в цне сопло для вдувания инертного газа, а в боковых стенках - сопла, состоящие из двух концентричных трубок для вдувания кислорода ниже уровня шлака.

На поверхность расплава загружают окислы железа, известь, плавнковый шпат.

Из донного сопла подают инертный газ, н из боковых сопел - кислород и инертный газ (2f.

Недостатки способа - высокий расход дорогостоящего аргона (100 л/мин), низкая степень десульфурацяи чугуна и необходимость созцания сложной системы транспортировки различных газов.

Известен способ цефосфорации жицкого чугуна перец заливкой его в конвертор, в котором при температуре чугуна ниже 1450 С наводят шлак за счет доо бавки окислов железа, конвертерного шлака, известняка и извести, выполняю» щих роль дефосфораторов и окислителей

40

При этом содержание в шлаке СаО должно составлять 0,3 — 3,0 от суммы, 5 О +Р О„а количество шлака - 1550% от веса чугуна. Предлагается ис- пользовать плавиковый шпат или соду более 15 кг/т чугуна. Расход окислить-. лей должен обес печивать полное окисле- ние кремния, марганца и фосфора, содер-. жащихсч в чугуне, и менее 1,5% углерода. Подачу оксилителей в токе кислородсодержащего газа проводят или через погруженную в жицкий чугун трубу, или на поверхность чугуна. Предусмотрен барботаж чугуна инертным газом. После дефосфорации шлак скачивают $33.

Основными недостатками этого способа являются относительно высокое содержание фосфора в обработанном чугуне (0,023%), высокий угар углерода (C 1,5%), кроме того, в способе не предусматривается возможность десульфурации чугуна. Повышенное содержание фосфора и серы, а также пониженная концентрация углерода в чугуне, получаемом этим способом, не позврляют использовать его для производства железных порошков методом распыления жидкого металла.

1(ель изобретения - получение чугуна с минимальным содержанием примесей и снижение степрни окисления углерода.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем заливку чугуна в футерованную емкость, навецение шлака из окислов железа, отработанного сталеплавильного шлака, известняка и извести в количестве 1550% от веса чугуна, разжижение шлака присадками плавикового шпата или соды, подачу кисл ородс оде ржаще го газа, оки сление примесей, перемешивание расплава газами и скачивание шлака, перед наведением шлака чугун обрабатывают углеродсодержащими материалами в количестве 17,5 — 60 кг/т чугуна, а после.ска- чивания .окислительного шлака, наводят восстановительный шлак в количестве

5-15% от веса чугуна и проводят переме шивание расплава смесью углекислого газа с порошкообразным углеродсодержащим материалом, взятыми в стехиометрическом соотношении.

Термодинамические и кинетические особенности окисления фосфора при высоком содержании углерода в расплаве показывают, что присутствие в расплаве углерода способствует ослаблению свя зей железа с фосфором, повышая коэффициент активности фосфора.

37 4

Степень дефосфорации существенно воз1 растает при увеличении содержания угле-1 рода, например при увеличении исходной концентрацьи углерода с 4% до 4,5%, степень дефосфорации возрастает в

1,34 раза.

Однако при этом происходит также окисление углерода в результате реакции взаимодействия углерода с окислами железа шлакового расплава.

Учитывая указанные обстоятельства, принимая во внимание то, что предельный чугун содержит в среднем 4% углерода, необходимо обеспечить максимальное соцержание углерода в расплаве, прецель ные растворимости которого составляют при температурах 1300 и 1500 С соответственно 4,62 и 5,15%.

Установлено, что для обеспечения предельно растворимых концентраций углерода в расплаве требуются дополнительные присадки углеродсодержащего мате» риала, например электродного боя, графита и т. д., в чугун в количестве

3,5-12 кг/т чугуна при полном усвоении углерода. Установлено, что для увеличения содержания углероца с 4,16% до 4,5!о необходимо ввести 15,2 кг углерода на 1 r чугуна, при этом коэффициент усвоения углерода составляет

23%. Поскольку необходимо получение более высокого содержания углерода, коэффициент усвоения углерода принимают 20%. Следовательно, цля получения концентраций углерода 4,62 и

5,15% требуется ввести в расплав соответственно 17,5 и 60 кг/т чугуна (в

5 раз больше теоретически необходимого1

Углеродсодержащие материалы присаживают на струю чугуна, на цно футеро о ванной емкости или вдувают в чугун с помощью газа.

Для получения в синтетическом чугуне с 0,010% серы при исходном ее содержании 0,020-0,070% необходимо 06еспечить степень десульфурации 50-85%.

Обработка чугуна 5% шлака (известь, плавиковый шпат, шамотный бой, отработанный сталеплавильный шлак) обеспечивает стабильное удаление из него не менее 50% серы при исходном ee eogepжанни не более 0,020%. При содержа« нии серыв чугуне 0,070% для обеспечения удаления из него 85% серы количество шлака составляет 15% от веса чугуна.

Таким образом, обработка чугуна, содержащего 0,20-0,070% 5 и шлака

5-15% обеспечивает получение синтети, ческого чугуна с содержанием < 0,010%5.

5 808

Перемешивание расплава смесью угле кислого газа с порошкообраэным угле« родсодержащим материалом, взятыми в стехиометрическом соотношении по уравнению реакции СО, +С - 2 СО, обеспечивает получение восстановительной атмосферы нац расплавом. Наличие восстановительной атмосферы создает наиболее благоприятные условия для протекания реакции десульфурации. 1О

Пример . В дуговую сталеплавильную печь (QCFI-ЗА) заливают 3 т предель= ного чугуна с температурой 1350 С слео цующего состава,%: С 4,05; М11 0,52р

Si 0,68; S- 0,050; P О, 10.

На поцину печи предварительно загружают 96 кг электроцного боя. После нагрева чугуна до 1400 С и растворения о

4,78% углерода, на поверхность чугуна ,сливают 500 кг отработанного конвер« терного шлака следующего состава,%:

IFeO 14,28; Fe<+5,80; СаО 42,26;

IS О 10,80. Кроме этого добавляют

° °

:150 кг извести и 50 кг железной руды. Затем расплав продувают кислоро дом 10 мин. При этом шлак самотеком

|удаляют из печи. По окончании продувки получают чугун следующего состава,%:

,С 3,60; Мп 0,08;Sj следы; S 0,040;

Р 0,008р с температурой 1480 :. Окис-Зп лительный шлак скачивают полностью, и наводят восстановительный шлак в коли1 честве 300 кг из извести, плавикового ,шпата и шамотного боя в соотношении ;6:1:3. По расплавлении шлаковой смеси

,проводят перемешивание шлакового и ,металлического расплава путем продувки смесью углекислого газа с порошкооб разным электродным боем, взятым в ко1 ! личестве 0,535 кгlмм СС .

Расплав перемешивают 10 мин. Расход углекислого газа составляет 30 нм/ч при давлении 3,5-4 атм.

По окончании обработки чугун имеет слецующий состав,%: С 3,62; Nn 0,07;

В1 следы; S 0,010; P 0,009.

Способ получения синтетического чугуна обеспечивает высокую степень окисления кремния, марганца, фосфора, а также высокую степень десульфурации при относительно невысокой степени окисления углерода, значительно сокращаются затраты на электроэнергию по сравнению с существующим технологическим производством, повышается производительность сталеплавильного агрегата.

Формула изобретения

Способ получения синтетического чугуна, включающий его заливку в футеро;ванную емкость, наведение шлака иэ окислов железа, отработанного стелеплавильного шлака, известняка и извести в количестве 15-50% от веса чугуна, разжижение шлака присацками плавикового шпата или соды, подачу кислороцсодержащего газа, окисление примесей, перемеши..вание расплава газами и скачивание шлака, отличающийся. тем,что, с целью получения чугуна с минимальным содержанием примесей и снижения степени окисления углерода, перед наведением шлака чугун обрабатывают углеродсодержащими материалами в количестве 17,560 кг/т чугуна, а после скачивания окислительного шлака навоцят восстановительный шлак в количестве 5-15% от веса чугуна и перемешивают расплав смесью углекислого газа с порошкообразным углеродсодержащим материалом, взятыми в стехиометрическом соотношении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии l4 52-13491, кл. 10 У 154, 1977.

2. Патент Японии М 51-115219, кл. 10 У 154, 1976.

3. Патент С1ИА М 4065297, кл. 75-52, 1977.

Составитель А. Кондратьев

Редактор E. Личинская гекред А. Ач Корректор М. Демчик

Заказ 76/27 Тираж 629 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

-по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4