Способ обескремнивания жидкого чугуна Советский патент 1991 года по МПК C21C1/04 

сл

с

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при обескремни- вании жидкого чугуна продувкой кислородом. Цель - повышение степени использования тепла от окисления кремния и степени использования кислорода при сохранении высокой стойкости футеровки ковша. Предлагаемый способ обескремни- вания жидкого чугуна в ковше включает заливку расплава в ковш, погружение фурмы, продувку расплава кислородом при дополнительном формировании поверхности контакта кислорода с чугуном площадью 3- 25% от площади чугуна, извлечение фурмы и последующий выпуск чугуна. Дополнительное формирование поверхности контакта кислорода с чугуном позволило повысить степень использования кислорода в 1.07-1,35 раза, а также повысить степень использования тепла в 2,1 раза. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов обеск- ремнивания расплава чугуна.

Цель изобретения - повышение степени использования тепла от окисления кремния и степени использования кислорода при сохранении высокой стойкости футеровки ковша.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного применения.

Сущность изобретения заключается в формировании постоянной по площади за все время продувки поверхности контакта кислорода с чугуном, расположенной на глубине погружения продувочной фурмы, которая является дополнительной (к суммарной

поверхности всплывающих газовых пузырей) поверхностью взаимодействия кислорода с элементами чугуна. Формирование дополнительной поверхности контакта приводит к увеличению общей поверхности вза- s содействия кислорода с чугуном и, с. едовательно, повышает степень использования вдуваемого кислорода. Сформированная дополнительная поверхность контакта расположена в нижних слоях жидкого чугуна, поэтому тепло от химических реакций, проходящих на данной поверхности контакта, полностью расходуется на нагрев чугуна, что повышает степень использования тепла от окисления кремния

Оч 00

00 N

Дополнительная поверхность контакта формируется путем вдувания кислорода в изолированный от чугуна объем, полученный в результате скопления кислорода под ограничителем всплывания газовых пузырей. Изолированный от чугуна обьем, заполненный кислородом, за все время продувки имеет постоянную величину, так как в единицу времени вдувается кислорода больше, чем расходуется на окисление элементов чугуна, а избыток кислорода истекает из- под ограничителя.

Истечение кислорода из изолированного объема происходит не в струйном режиме, а в режиме вытеснения кислорода вдуваемым кислородом с образованием газовых пузырей малого диаметра за счет дробления истекающего кислорода на торце стенки ограничителя под действием противодавления жидкого чугуна.

Предлагаемый способ обескремнива- ния жидкого чугуна не оказывает влияние на футеровку ковша, так как дополнительно фомируемая поверхность расположена в центре ковша на значительном расстоянии от стенок, что исключает влияние выделяемых продуктов реакции и тепла на стойкость футеровки.

В предложенном способе истечение кислорода из фурм происходит в изолированный от чугуна объем, заполненный кислородом, а не в жидкий чугун. Истечение кислорода из изолированного объема в жидкий чугун происходит в режиме равномерного вытеснения вдуваемым кислородом кислорода, заполняющего изолированный объем. При этом происходит дробление истекающего в жидкий чугун кислорода и образование газовых пузырей малого диаметра. Всплывание образующихся газовых пузырей происходите более равномерным распределением по объему металла. Кроме поверхности контакта кислорода с чугуном, образованной газовыми пузырями, в предлагаемом способе формируется дополнительная поверхность контакта, образованная скоплением кислорода в изолированном объеме.

Предложенный способ эффективно реализуется при формировании дополнительной поверхности контакта кислорода с чугуном площадью 3-25% от плоа(ади чугуна в заданном сечении ковша.

При формировании дополнительной поверхности контакта площадью менее 3%, в результате малой дополнительной поверхности взаимодействия кислорода с чугуном эффект от нагрева чугуна и повышения степени использования кислорода незначителен.

Формирование дополнительной поверхности контакта более 25% нецелесообразно ввиду всплывания газовых пузырей и окисления эдлементов чугуна вблизи стенок

ковша, что приводит к повышению износа футеровки и снижению стойкости ковшей.

Пример. Заливочный ковш емкостью 100 тонн, заполненный чугуном, подают на установку продувки чугуна кислородом, обо0 рудованную погружной фурмой, у сопла которой расположен ограничитель всплывания газовых пузырей, служащий для образования изолированного объема кислорода в чугуне и формирования допол5 нительной поверхности контакта кислорода с чугуном.

В качестве ограничителей использовали конусы, выполненные из корундографи- та, пяти вариантов высотой 0,4 м и

0 диаметром расширенной нижней части, равным: 0,28; 0,35; 0,78; 1,0 и 1,25 м, что соответствует 2; 3; 15; 25 и 28% от 3,14 м2 площади чугуна в сечении ковша на глубине 2,5 м (см.рис.).

5Погружная фурма выполнена в виде трубы, футерованной шамотными катушками.

Погружение фурмы в чугун начинают при подаче кислорода 40 м3/ч и с увеличением глубины погружения фурмы до 2,5 м

0 расход кислорода увеличивают до 150 м /ч. Продувку осуществляют при максимальном расходе кислорода, исключающем выплески металла из ковша.

Пс ле вдувания 180м кислорода фурму

5 поднимают из ковша с одновременным снижением расхода кислорода до 40 м3/ч, извлекают из чугуна и закрывают подачу кислорода.

Степень использования тепла от окис0 ления кремния оценивали по повышению температуры чугуна в пересчете на 1 м3 вдуваемого кислорода. Замер температуры прюизводилй до и после обескремнивания чугуна, погружая термопару на глубину 0,75 1,0м.

Степень использования вдуваемого кислорода оценивали расчетным путем по затратам кислорода на окисление углерода, кремния, марганца. Количество окисленных

0 элементов в процессе обескремнивания чугуна определяли по разности содержания последних в пробах чугуна, отобранных до и после обработки.

Стойкость футеровки ковша оценивали

5 по числу наливов чугуна в ковш с учетом того, что данный ковш всю кампанию используют под обработку чугуна по предложенному способу.

Как видно из таблицы, предложенный способ обескремнивания чугуна по сравнению с известным позволяет повысить степень использования тепла от окисления кремния и нагреть 100 т чугуна 1 м кислорода на 0.23° С (известный - 0,11° С), повысить степень использования кислорода до 74,4-93.6% (известный - 69,1%), причем стойкость футеровки ковша при этом остается высокой.

Формула изобретения Способ ог аскремнивания жидкого чугуна, включающей заливку в ковш жидкого металла, погружение фурмы, продувку расХимический состав чугуна

до обескремнивания, %:

С4,42

Si0,74

Мп0,96

Температура чугуна до обескремнивания, С1237

Площадь дополнительно формируемой поверхности взаимодействия кислорода с чугуном, % О

Химический состав чугуна прсле

обескремнивания, %:

С4,42

Si0,72

Мп0,95

Степень обескремнивания чугуна, %1,76

Температура чугуна после

обескремнивания, °С1239

Количество введенного в чугун

кислорода, м318

Степень использования кислорода, %69,1

Повышение температуры чугуна

в пересчете на 1 м3 вдуваемого

кислорода, °С0,11

Стойкость футеровки ковша,

наливов за всю кампанию340

плава кислородом и последующее извлече ние фурмы из ковша, отличающийся тем. что, с целью повышения степени использования тепла от окисления кремния и

степени использования кислорода при сохранении высокой стойкости футеровки ковша, в течение всего процеса продувки дополнительно формируют поверхность контакта кислорода с чугуном площадью 3

25% от площади чугуна в заданном сечении ковша путем вдувания кислорода в иэолиро ванный от чугуна объем.

4,42 0,74 0,96

1237

25

4,41

0,563

0,87

23,92

1278

180

93,6

0,23 3 38