ПЕРЕДЕЛЬНЫЙ ЧУГУН Советский патент 1995 года по МПК C21C5/28 C22C37/00 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составам чугунов, используемых для конвертерного передела продувкой окислительным газом (кислородом, воздухом) с одновременным получением товарного ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта.

Целью изобретения является снижение потерь товарного ванадиевого шлака при его получении и повышение степени перехода ванадия из чугуна в шлак, а также снижение угара легирующих компонентов чугуна при производстве износостойких отливок.

Предложенный передельный чугун содержит углерод, кремний, марганец, ванадий, хром, титан, медь, кобальт, никель, фосфор, железо и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 4,0-4,8 Кремний 0,38-0,80 Марганец 0,37-0,86 Ванадий 0,48-0,82 Хром 0,44-0,91 Титан 0,21-0,47 Медь 0,01-0,12 Фосфор 0,04-0,18 Никель 0,02-0,30 Кобальт 0,001-0,140 Алюминий 0,03-0,15 Железо Остальное
Входящий в состав чугуна ванадий при окислении его при окислительной продувке в конвертере образует главную составляющую ванадиевого шлака комплексный шпинелид. При этом снижение концентрации ванадия в чугуне до ниже 0,48% нецелесообразно не только вследствие снижения концентрации окислов ванадия в получаемом шлаке (ниже требуемого уровня, менее 14%), но также из-за повышения доли весьма жидкоподвижной силикатной составляющей в шлаке до 70% что резко увеличивает безвозвратные потери ванадия при отделении шлака от металла.

Увеличение содержания ванадия в чугуне до более 0,82% приводит при следующем конвертерном переделе к получению весьма сухих, рассыпчатых шлаков, хорошо затягиваемых сливаемым металлом в воронку, что приводит к повышению безвозвратных потерь ванадия.

Входящий в чугун почти в том же соотношении, что и в известном сплаве, титан при окислении полностью переходит в комплексный шпинелид, способствуя его химической и термической устойчивости. Однако более значительное повышение химической прочности шпинелида достигается при более высоком содержании окислов хрома (15,2-24,1%), которое поддерживается другим содержанием его в чугуне (0,44-0,91% против 0,03-0,42% в известном сплаве). Снижение содержания хрома в чугуне до менее 0,44% приводит к уменьшению содержания окислов хрома в ванадиевом шлаке до 15,2% и увеличению потерь ванадия при получении шлака. Аналогичное повышение потерь ванадия наблюдается при увеличении содержания хрома в чугуне до более 0,91% которое приводит к повышению содержания окислов хрома в шлаке до более 24,1%
Роль растворенных в чугуне кремния и марганца, взятых в предложенном соотношении (0,38-0,80% и 0,37-0,86% против 0,05-0,35% и 0,12-0,35% в известном сплаве), сводится к тому, что они при окислении чугуна совместно с окислами железа формируют силикатную составляющую шлака, необходимую для формирования и роста комплексного шпинелида. При этом повышение их концентрации в чугуне (по сравнению с известным), приводит к повышению содержания окислов кремния и марганца в шлаке, способствует увеличению предела растворимости комплексного шпинелида в силикатной составляющей шлака (с 2-4 до 8-12%), что повышает полноту извлечения ванадия в шлак, снижая потери ванадия при получении шлака. При этом снижение концентрации кремния и марганца в чугуне до менее 0,38 и 0,37% (соответственно) и увеличение их концентрации до выше 0,80 и 0,86% практически не сказывается на предельной растворимости ванадиевого шпинелида в силикатах шлака, а потери ванадия при получении шлака возрастают.

Другие компоненты чугуна (Сu, P, Ni, Co), взятые в том же соотношении, что и в известных сплавах, действуют в предложенном чугуне аналогично их действию в известном сплаве.

Дополнительно введенный в чугун алюминий в количестве 0,03-0,15% способствует повышению активности ванадия в расплаве и, следовательно, увеличивает его склонность к окислению в шлак. Образующиеся при окислении алюминия чугуна окислы, соединяясь с окислами железа, образуют устойчивую шпинель FeO^.Al₂O₃, входящую в состав комплексного шпинделя, и способствуют его химическому и термическому упрочнению.

Указанные пределы содержания основных компонентов чугуна способствуют снижению потерь ванадия при извлечении ванадия из этого чугуна в товарный ванадиевый шлак при одновременном получении ванадиевого шлака требуемого химического состава.

Предложенный чугун при использовании его в качестве компонента шихты при выплавке отливок износостойких деталей вследствие повышения в нем концентрации кремния и марганца, а также дополнительного введения алюминия существенно уменьшает склонность ванадия, хрома и титана чугуна к окислению, снижает их угар во время выплавки литых деталей, уменьшая себестоимость отливок.

П р и м е р. В промышленном 20-тонном конвертере при подаче воздуха через дно конвертера продували чугуны известного и предложенного составов. Во всех опытах условия поддерживали одинаковыми: температура чугуна 270-1290^оС; температура окончания перевода ванадия из чугуна в товарный ванадийсодержащий шлак 1340-1360^оС; охладитель ванадийсодержащий агломерат в количестве 90-110 кг/т; интенсивность продувки 400-450 м³/мин (20-22,5 м³/т˙мин). После окончания продувки (5-8 мин) в ковш выпускали полученный металл (углеродистый полупродукт), а шлак задерживали в конвертере и кантовали в чашу только после выпуска полупродукта. Полученный шлак взвешивали для определения степени перехода ванадия из чугуна в шлак.

Основные результаты проведенных испытаний приведены в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, следует, что предложенный чугун по сравнению с известным обеспечивает более высокую степень перехода ванадия из чугуна в товарный ванадий, содержащий шлак. Кроме того, угар основных компонентов чугуна ванадия, хрома и титана заметно ниже, чем в тех же условиях при применении известного чугуна.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к составам чугунов, используемых для конвертерного передела продувкой окислительным газом с одновременным получением товарного ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта. Целью изобретения является снижение потерь товарного ванадиевого шлака при его получении и повышении степени перехода ванадия из чугуна в шлак, а также снижение угара легирующих компонентов чугуна при производстве износостойких отливок. Предельный чугун содержит, мас.%: углерод 4,0 - 4,8; кремний 0,38 - 0,80; марганец 0,37 - 0,86; ванадий 0,48 - 0,82; хром 0,44 - 0,91; титан 0,21 - 0,47; медь 0,01 - 0,12; фосфор 0,04 - 0,18; никель 0,02 - 0,30; кобальт 0,001 - 0,140; алюминий 0,03 - 0,15; железо - остальное. Использование указанного передельного чугуна позволяет повысить степень перехода ванадия из чугуна в шлак на 4 - 5%, уменьшить потери ванадиевого шлака при его получении на 4% и уменьшить угар ванадия при производстве износостойких отливок на 10%. 1 табл.

ПЕРЕДЕЛЬНЫЙ ЧУГУН преимущественно для получения стали и ванадиевого шлака, включающий углерод, кремний, марганец, ванадий, хром, титан, медь, фосфор, никель, кобальт и железо, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь товарного ванадиевого шлака при его получении и повышения степени перехода ванадия из чугуна в шлак, а также снижения угара легирующих компонентов чугуна при производстве износостойких отливок, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 4,0 4,8
Кремний 0,38 0,80
Марганец 0,37 0,86
Ванадий 0,48 0,82
Хром 0,44 0,91
Титан 0,21 0,47
Медь 0,01 0,12
Фосфор 0,04 0,18
Никель 0,02 0,30
Кобальт 0,001 0,140
Алюминий 0,03 0,15
Железо Остальное