СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА Российский патент 1997 года по МПК C21C1/00 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве при выплавке железоуглеродистых сплавов.

Известен способ обработки чугуна, заключающийся в наведении слоя жидкого шлака на зеркало расплава металла и пропускании через шлак электрического тока [1]
Известен способ обработки чугуна, согласно которому для повышения степени обессеривания и рафинирования в шлак добавляют шунгит (содержащий 50 70% аморфного углерода и 10 20% кремнезема) в количестве 30 45 мас. [2).

Поставленная цель этого способа достигается, однако его недостатком является то, что эффективность обработки расплава металла наблюдается лишь в интервале высоких температур, что снижает его практическую ценность, при этом расходуется и большое количество шунгита, доставка которого от месторождения к потребителю не всегда экономически оправдана.

Наиболее близким по технической сущность и достигаемому результату является способ обработки чугуна, включающий наведение слоя шлака на зеркало расплава чугуна и пропускание через шлак электрического тока [3]
Недостатком известного способа является низкая эффективность обработки чугуна.

Задачей предлагаемого способа является повышение эффективности обработки металла в широком диапазоне температур. Это достигается тем, что в предлагаемом способе обработки чугуна, заключающимся в наведении слоя шлака на зеркало расплава чугуна и пропускании через шлак электрического тока, согласно предлагаемому изобретению в зону между шлаком и зеркалом расплава вводят раскислитель с удельным весом большим, чем удельный вес шлака, но меньшим, чем удельный вес чугуна в количестве 5 12% от веса обрабатываемого чугуна; в качестве восстановителя используют бой абразивных кругов из карбида кремния (SiC).

Введение в шлак раскислителя с удельным весом большим, чем удельный вес шлака, но меньшим, чем удельный вес расплава чугуна в количестве 5 12% расплава чугуна в зоне наивысшей температуры пирометаллургического процесса на границе шлак-чугун, так как его удельный вес обеспечивает погружение раскислителя в шлаке и плаванье на зеркале металла. Минимальный предел в 5% является достаточным для достижения поставленной цели, а превышение 12% технологически и экономически нецелесообразно, что повышает эффективность обработки чугуна.

Для осуществления способа можно использовать как электрошлаковые, так и электродуговые печи, работающие с достаточно толстым слоем шлака. Способ обработки осуществляется следующим образом. После расплавления металлической шихты на зеркало расплава чугуна наводят шлак и пропускают через него электрический ток. После этого вводят раскислитель с удельным весом расплава чугуна, в качестве раскислителя был применен бой абразивных кругов из карбида кремния.

Положительный эффект от применения карбида кремния заключается в том, что он используется в виде отходов абразивной промышленности. Обладая высокой температурой плавления и близкой к шлакам плотности (~ 3,2 кг/см²), карбид кремния находится в толще шлака в гетерогенном состоянии, сохраняя таким образом большую реакционную поверхность. Кроме того, высокая стойкость карбида кремния в окислительной атмосфере делает его эффективным диффузионным раскислителем и восстановителем в широком диапазоне температур, так как термодинамическая активность углерода и кремния, входящих в его состав, высока по отношению к окислам шлака. Причем, если термодинамическая активность кремния до 1400^oC повышает активность углерода, то в интервале температур выше 1400^oC активность углерода превышает активность кремния, поэтому совместное использование углерода и кремния позволяет компенсировать их недостатки как восстановителей в непрерывно изменяющихся условиях. Восстановление элементов будет протекать по следующей реакции:
SiC + 3MeO 3Me + SiO₂ + CO
Понижение содержания карбида кремния ниже 5% не обеспечивает полного восстановления элементов из окислов железа и шлака/ повышение содержания карбида кремния выше 12% нецелесообразно, так как приводит к его нерациональному использованию. Карбид кремния (SiC) позволяет восстанавливать из шлака как Fe, так и Si и Mn по следующей реакции:
SiO + 3FeO 3Fe + 3SiO₂ + CO
SiO₂ + 2C Si + 2CO
MnO + C Mn + CO
Пример.

Осуществляли обработку расплава серого чугуна следующего состава, мас. C 3,2 3,4; Si 1,9 2,0% Mn 0,6 0,7; S 0,08 0,10, как с применением известной, так и прелагаемой технологии.

Время обработки и в том, и в другом случае составляло 20 30 минут.

Результаты обработки чугуна представлены в таблице.

Как видно из таблицы, применение предлагаемого способа позволяет более эффективно раскислять обрабатываемый чугун и способствует увеличения содержания в нем не только углерода и кремния, но и марганца при высокой степени десульфурации.

Использование: металлургия, в частности в литейном производстве при выплавке железоуглеродистых сплавов. Сущность: в зону между наведенным на зеркале расплава чугуна вводят восстановитель с удельным весом большим, чем удельный вес шлака и меньшем, чем удельный вес расплава чугуна в количестве 5 - 12% от веса обрабатываемого чугуна; в качестве восстановителя используют бой абразивных кругов из карбида кремния (SiC). 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ обработки чугуна, включающий наведение слоя шлака на зеркало расплава чугуна и пропускание через шлак электрического тока, отличающийся тем, что в зону между шлаком и зеркалом расплава вводят восстановитель с удельным весом большим, чем удельный вес шлака, но меньшим, чем удельный вес расплава чугуна, в количестве 5 12% от веса обрабатываемого чугуна. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют бой абразивных кругов из карбида кремния (SiC).