Способ обработки расплавленного металла Советский патент 1991 года по МПК C22B9/22 

Изобретение относится к области металлургии, в.частности к процессам , обработки расплавленных металлов и сплавов ионизированными газами, и может быть использовано при выплавке нитридосодержащих лигатур.

Известен способ обработки расплавленного металла, заключающийся в погружении вглубь металла дугового плазматрона и подачу через него инертного газа. В этом способе на расплав воздействуют ионизированным в дуге газом, что повышает его рафинирующие свойства. Прохождение через расплав высоконагретого газа способствует интенсивному тепло- и массообмену при обработке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату

к данному изобретению является способ обработки расплавленного металла , включающий погружение плазматроО5на вглубь металла и подачу через

него ионизированного азота. После

00 СО 00 погружения плазматрон перемещают по кругу, что способствует хорошему перемешиванию расплава.

Однако степень усвоения азота металлом а данном способе недостаточна, так как обработка расплава плазменной струей происходит на одной постоянной глубине. Поэтому слои расплава, расположенные выше или ниже плоскости вращения плазменной струи, обрабатываются плазматроном недостаточно интенсивно.

Цель изобретения повышение коэффициента усвоения азота металлом за счет интенсификации процессов те ло- и массообмена в расплаве. Поставленная цель достигается те что в способе обработки расплавленного металла, включающем погружение плазматрона вглубь металла и полачу через него ионизированного азота, плазматрону придают возвратно-поступательное перемещение с одновременным Ьтйлонением плазматрона на угол бт вертикали, а над поверхностью расплава создают избыточ ное давление азота 100-200 н/м. Обработку расплава могут осуществлять одновременно несколькими плаз матронами, расположенными по окружности. Придание плазматрону (плазматронам) возвратно-поступательного пере мещения в вертикальной плоскости по воляет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена в расплаве на всей глубине ванны. Отклонение плазматрона (плазматронов) на угол 5-20° от вертикали при возвратно-поступательном перемещении во время обработки способствует интенсификации процессов теп ло- и массообмена в расплаве, а сле .довательно коэффициента усвоения азота металлом. При угле отклонения плазматрона меньше 5° не достигается требуемого перемешивания расплава. При угле отклонения более 20 возможно касание плазматроном футеровки ковша или ее оплавление плазменной струей. Создание избыточного давления азота над поверхностью расплава в пределах 100-20,0 н/м способствует лучшей усвояемости азота расплавом При давлении менее 100 н/м степень усвоения азота расплавом почти не отличается от- степени усвоения азота в способе-прототипе при отсут ствии избыточного давления азота над расплавом. При давлении более 200 н/м возникают технические тру ности по надежной герметизации ковш а коэффициент усвоения азота распла вом повышается незначительно. Обработку расплава одновременно несколькими плазматронами, располо енными по окружности, целесообразно роводить в ковшах большой емкости. Описанный способ опробован при выплавке ванадиевых лигатур, химический состав которых приведен в таблице. Расчет шихты производили в зависимости от веса плавки и химическог го состава используемых ферросплавов (чугун, ферромарганец, ферросилиций, феррованадий) . Содержание азота являлось основой для расчета необходимого количества азота, вводимого в лигатуру через плазматрон. Плавили лигатуру в индукционной печи ИСТ-0,1б, расплав выливали в предварительно нагретый ковш емкостью 100 кг. На ковш устанавливали крышку, и в расплав погружали включенный плазматрон мощностью 100 кВт. Над расплавом создавали избыточное давление азота около 150 н/м путем подачи его в ковш по отдельной магистрали через редуктор и ресивер. Обработку расплава плазматроном производили в течение 15 мин. За это время в лигatypy ЖВдН (см. табл.1) вводили ;около 2м, а в лигатуру FeV 5 м азота в ионизированном состоянии. В процессе обработки плазматрон поднимали и опуекали на величину от 2/3 до 1/3 глубины ванны со скоростью 0,5 см/с с одновременным отклонением его от вертикали на угол 10-15 . За время обработки температура расплава в ксвше повышалась на 30-35 С для обоих типов лигатур. Результаты химанализов и расчетные данные показали, что предложенный способ обработки расплава обеспечивает коэффициент усвоения азота расплавом более 70, что в 1,31,5 раза выше, чем в известном способе. Кроме того, достигнуто выравнивание температуры в объеме ванны и сокращение длительности периода обработки. В целом рассмотренный способ обеспечивает в сравнении с известным способом экономический эффект более 5 руб на одну тонну обработанного металла.

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, включающий погружение плазматрона вглубь металла и подачу через него иокизированного азота, о т л и ч а ю щ и и с я тем,| что, с целью повышения коэффициента усвоения азота металлом за счет интенсификации процессов тепло- и массоо& ена в расплаве, плазматрону придают возвратно-поступательное перемещение с одновременным отклонением плазматрона на угол 5-20° от вертикали, а над поверхностью расплава создают избыточное давление азота 100-200 н/м. 2, Способ по П.1, о т л и ч а ю |ц и и с я тем, что обработку расплава осуществляют одновременно несколькими плазматронами, расположенными по окружности. (Л