Способ выплавки синтетического чугуна в дуговых электропечах Советский патент 1985 года по МПК C21C5/52 

QD 00 Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке чугуна в дуговых электропечах. Цель изобретения - повьппение сл жебных характеристик чугуна, сниже ние его.себестоимости и повышение производительности печи. - Введение известняка на подину печи между футеровкой и карбюризатором предотвращает приваривание карбюризатора к подине печи, Благо даря этому весь карбюризатор усваи вается металлом, не нужно вводить дополнительное количество карбюризатора, а печь после выплавки синтетического чугуна можно использовать для получения других спла. ВОВ, например стали. На поверхност расплава, благодаря присутствию известняка, создается шлаковый покров, который не дает металлу контактировать с кислородом воздуха, в результате чего уменьшается угар металла, уменьшается тегшовое излу чение, увеличивается срок службы стен и свода печи, благодаря этому снижается себестоимость металла. Известняк способствует глубокой десульфурации расплава, так как получается горячий активный ншак, в котором при высокой основности и избытке восстано.вите4дд - углерода образуется стойкое соединение CaS, Содержание серы в расдшаве снижаетЬя с 0,04 до 0,005%, что способствует повышению физико-меха .нических свойств чугуна, таких как плотность, прочность на растяжение В присутствии известняка более активно протекает процесс науглера лшвания чугуна. Скорость неуглераживания возрастает с 0,05%/мин в период расплавления до 0,15%/мин в период вьщержки. Это позволяет сократить время плавки, а следовательно, повысить производительность печи, Известняк загружают в количестве 0,8-1,2% от металлозавалки разн мерным слоем на подину печи. Если известняка ввести меньше, чем 0,8% полученный слой не обеспечивает устранения приваривания карбюризатора к подине печи. Если ввести из вестняка больше, чем 1,2%, образуе избыточное количество шлака, снижающее скорость науглераживания и процент усвоения карбюризатора, 05 Одновременное введение указанного количества известняка и последующий перегрев расплава до 15301580°С приводят к образованию горячего активного высокоосновного щлака, способствующего глубокой десульфурации чугуна, вследствие образования стойкого соединения CaS, Снижение содержания серы в чугуне уменьшает склонность чугуна к отбелу, так как этот элемент обладает повьщ1енной поверхностной активностью и при кристаллизации чугуна покрывает графитовые зародыши, дезактивируя их, Б чугуне с низким содержанием серы улучшаются такие физико-механические показатели, как прочность, твердость, плотность. Физико-механические свойства металла повышаются также в результате . того, что при такой температуре наблюдается измельчение графитовьгх включений, что способствует повьш1ению прочности чугуна., а за счет повышения дисперсности перлита чугун становится более плотным. Нагрев до 1530-1580 С позволяет увеличить скорость науглераживания и снизить время плавки чугуна, благодаря чему повьш1ается производительность оборудования. Повьш1ается процент усвоения карбюризатора. За счет уменьшения времени плавки снижаются затраты электроэнергии и экономится рабочее время. Эти факторы способствуют снижению себестоимости металла, , При перегреве расплава до температуры ниже 1530 хуже проходит процесс десульфурации, так как шлак недостаточно активен. Образуются крупные пластинки графита, крупнее дисперсность перлитной матрицы, что приводит к ухудшению физико-механических свойств, уменьшается скорость, науглералшвания, снижается процент усвоения карбюризатора (до 85%), так как при низкой температуре растворимость углерода в железе снижается. При перегреве расплава до температуры вьш1е 1580 С увеличивается угар металла и карбюризатора, возрастают энергозатраты, что приводит к повьш1ению себестоимости металла, увеличивается отбел металла, так как при высокой температуре устраняются центры кристаллизации графита. 3 что приводит к ухудшение физикомеханических свойств металла и получению некачественных отливок, склонных к трещинообразованиям. Высокая температура отрицательно -с зывается на состоянии стен и свода печи. Наибольший эффект обеспечивается при введении известняка на подину печи и выдержке расплава при 1530-1580°С в течение 10-15 мин. Этого времени достаточно для десульфурации чу1уна и усвоения карбк эизатора. В течение этого времен чугун приобретает нeoбxoди й e физи ко-механические свойства,. Так как время вьщержки гораздо меньше, чем в известном способе, повыдгает- ся производительность оборудования снижаются энергозатраты и трудовые затраты. При выдержке расплава менее Ю,мин процесс десульфурации не ус певает завершиться, так как сера из расплава не успевает дй11)фундиро вать в шлак. Не успевает также пол ностью усвоиться карбюризатор. Это вызывает ухудшение физико-меха нических свойств металла. При выдержке расплава более 15 мин дальнейшего снижения содерж ния серы не происходит. Однако увелич:1ваются энергозатраты на под держание температуры выдержки, сни жается производительность оборудов ния. Кроме того, с увеличением вре мени вьщержки в расплаве исчезают .частицы двуокиси кремния, являющиес:я зародьш1ами кристаллизации графит а, вследствие чего возрастае отбел чугуна.. . Загрузка известняка, на подину печи предотвращает приваривание карбюризатора к подине. Известняк препятствует непосредственному контакту карбюризатора с футеровкой подины печи и при высоких темпераiTypax не происходит химического взаимодействия между карбюризатором и-футеровкой. Это обеспечивает полное усвоение карбюризатора расплавом чугуна. В расплаве отсутствуют продукты химического взаимодействия между карбюризатором и футеровкой. Загрузка известняка на подину печи в совокупности с температурным режимом и.временем выдержки чугуна обеспечивает высокую степень 054 усвоения карбюризатора, высокую степень науглераживания, снижение продолжительности плавки, что способствует улучшению физико-механических свойств синтетического чугуна, повьштёнию производительности оборудования и снижению себестоимости металла. После расплавления металла, когда процесс усвоения карбюризатора уже завершается, известняк за счет меньшего удельного веса вспльтает на зеркало металла, образуя высокоосновной шлак, связывающий серу. Йричем, происходит более глубокая десульфурация, чем при использовании известных способов выплавки, синтетического чугуна, что также обеспечивает улучшение физико-механ ческих свойств чугуна, . Пример, Проводят пять плавок синтетического чугуна в 1,5-тонной дуговой электропечи, Выплавляют чугун, содержащий,%: углерод 3,2-3,4, кремний 2,1-2,3, марганец 0,5-0,7. В качестве карбюризатора ис пользуют отходы производства пред- : приятии электродной иромьшшенности состава,% углерод 99,5, сера 0,02%, остальное зола.« При проведении плавок загрузку в печь осуществляют следующим образом, На подину подают известняк в количестве 0,6, 0,8, 1,0, 1,2 и 1,4% для I, II, III, IV, V плавок соответственно. Затем загружают расчетное количество карбюризатора, поверх которого загружают металлошихту, состоящую из 100% стального лома, После расплавления шихты и отбора пробы на химический анализметалл перегревают до 1510, 1530, 1550, 1580, 1600°С в I, II, III, IV и V плавках соответственно и вьадер- живают при этой температуре 8, 10, 12, 15, 18 мин I, И, III, IV и V плавки соответственно. Необходимое количество ферросиЛИ1ЩЯ ФС 45 вводят в печь за 10- , 15 мин до выпуска с учетом модифицирования в ковше-, ..Перед выпуском плавки контроль качества чугуна осуществляют по заливаемой в песчаную форму технологической клиновой пробе на отбел, Для исследований при 1350 С отивают стандартные образцы диаметром ЗО мм.

.J 1

Для получения сравнительных анных параллельно проводят выпавку синтетического чугуна по из- I естному способу. Из этого чугуна также отливают образцы диаметром 30 MI-1.

Во время каждой плавки контроируют процент усвоения углерода з карбюриза тора, скорость науглерйивания в периоды расплавления и вьвдердки, продолжительность плавки, содержание серы в расплаве. Определяют также плотность, твердость и предел прочности па растяжение отливок, полученных из чугуна, выплавленного предлагаемым и известным сиособами.

Результаты испытаний сведены в таб..

Как видно из таблицы, продолжительн.ость плавок, проведенных пред чягаемы способом, на час меньше, чем продолжительность плавки, проведеииой известным способом, значительно выше скорость науглера живаппя, особенно -во время -III и IV плавок, вьпае процент усвоения углерода из карбюризатора. Существенно понизкается содержание серы в конце плавки (0,005%) в III плавке против 0,040% п плавке известным способом. Чугун, полученный предлагаемым способом, имеет лучшие физико-механические свойства: плотность, твердость, предел прочности на растяжение.

Эти показатели несколько ухудша-ются в I и V плавках. И, несмотря на то, что чугун, полученный в V плавке,- имеет более высокую

998056

твердость, предел прочности на растяжение у этого чугуна гораздо ниже. Это обус човлено тем, что при 1600 С и выдержке в течение 18 мииг в чугу-, г не появляется отбел, вызывающий охрупчивание металла.

Из таблицы следует, что оптимальная температура вьщержки составляет 1550 С,, оптимальное время 10 вьщержки 12 мин.

Использование предлагаемого способа выплавки синтетического чугуна в дуговых электропечах обеспечивает, по сравнению с известным способом повышение производительности оборудования -за счет сокращения -времени плавки, снижение себестоимости металла за счет снижения энергозатрат, экономии рабочего времени,, снижения расхода карбюризатора и

. футеровочного материала, снгшения угара металла, повьшепие {шотности, твердости и прочности металла

25 |за счет более полного усвоения карбюризатора, глубокой дecyльфypaIJ и при оптимальном температурном .режиме и времени вьщержки и устранения отбела чугуна, расширение техно 30 логических возможностей оборудования за счет обеспечения выплавки в . одной и той же печи различных сш14вов путем устранения приваривания карбюризатора к подине печи, увеличение межремонтного срока печей .за счет снижения вредных воздействий на стены и свод печи, улучшение условий труда рабочих за счет

уменьшения теплово.го излучения с по верхности металла и угара металла.

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЧУГУНА В ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ, : вкл10чающий загрузку карбюризатора и металлошихты, расплавление, перегрев металла и последующую.выдержку, отличающийся, тем, что, с целью повышения служебных характеристик чугуна, снижения его себестоимости и повышения производительности печи, перед загрузкой карбюризатора на подину печи дополнительно равномерным, слоем . загружают известь в количестве . 0,8-1,2% от веса металлозавалки, перегревают расплав до температуры 1530-1580с II вьщерживают, при этой температуре в течение 10-15 мин. W