Способ внепечной обработки расплава чугуна в ковше Советский патент 1992 года по МПК C21C1/10 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке расплавов, и может быть использовано для корректировки химического состава и модифицирования в ковшах доменного передельного чугуна, применяемого для отливки изложниц и деталей машиностроения.

Известны способы корректировки химического состава и получения синтетического литейного чугуна, включающие выплавку в доменной печи передельного чугуна и последующий ввод в него ферросплавов в процессе наполнения чугуновозного ковша расплавом.

Недостатками данных способов являются неполное усвоение вводимых ферросплавов и неравномерное распределение их компонентов по объему ковша, а также снижение качества получаемого чугуна за счет выделения большого количества спели и повышенного содержания серы и газов.

Известен способ обработки чугуна, позволяющий повысить степень усвоения ферросплавов и равномерность распределения их компонентов по объему ковша за

Ч|

Ю

Os Ю О

счет дополнительного перемешивания расплава газом, вдуваемым посредством фурмы, встроенной в боковую стенку ковша.

Однако данный способ не позволяет проводить одновременно десульфурацию и модифицирование чугуна.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому является способ обработки расплава чугуна в ковше, включающий корректировку его химического состава ферросплавами, модифицирование маг- нийсодержащим реагентом и продувку инертным газом, реализуемый с помощью гаэлифтного реактора.

Недостатком известного способа явля- ется низкая степень использования магний- содержащего реагента, продолжительное время обработки и потери температуры расплава, связанные с ней, которые при вводе большого количества ферросплавов дости- гают 60 - 80°С, что в дальнейшем приводит к ухудшению разливаемости чугуна и снижению качества отливок.

Целью изобретения является повышение степени использования магнийсодер- жащего реагента, сокращение времени обработки и потерь температуры расплава.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки расплава чугу- на в ковше, включающему корректировку его химического состава ферросплавами, модифицирование магнийсодержащим реагентом и продувку инертным газом в процессе газлифтного перемешивания рас- плава, в него перед газлифтным перемешиванием вводят ферромарганец фракцией 5 - 100 мм в количестве 0,5 - 1,6% от массы чугуна в ковше, в процессе же газлифтного перемешивания одновременно с магнийсо- держащим реагентом вводят кремнийсо- держащий ферросплав фракцией 1 - 5 мм при их соотношении 1:(2 - 4), при этом расход кремнийсодержащего ферросплава составляет 10-40% величины общего расхода ферросплавов на обработку.

Совмещение процессов растворения ферросплавов и модифицирования чугуна позволяет сократить продолжительность обработки и потери температуры расплава, а ввод магнийсодержащего реагента в смеси с кремнийсодержащим ферросплавом, обеспечивает повышение степени усвоения магния.

Предлагаемый фракционный состав ферросплавов, вводимых в. ковш перед наполнением его расплавом и в процессе газлифтного перемешивания, является оптимальным, поскольку способствует быстрому и полному их усвоению. Ввод ферросплава фракцией менее 5 мм в ковш перед наполнением его расплавом снижает степень их усвоения, поскольку большая часть их остается на поверхности расплава и задерживается в шлаке. Ввод ферросплава фракцией более 100 мм нецелесообразен, так как приводит к увеличению времени их растворения и продолжительности обработки.

Кремнийсодержащий ферросплав фракцией менее 1 мм, вводимый в струе транспортирующего газа при газлифтном перемешивании расплава, практически не усваивается им, поскольку частицы не могут преодолеть межфазного натяжения на границе раздела между пузырем газа и расплавом, и выносится ими (пузырями) из расплава. Ферросплав же фракцией более 5 мм не успевает полностью раствориться в процессе газлифтного подъема и задерживается в шлаке на поверхности расплава.

Предлагаемые пределы расхода мелкофракционного ферросплава на обработку обеспечивают минимальную ее продолжительность и снижение температуры чугуна, а также достижение требуемого соотношения в смеси с магнийсодержащим реагентом при проведении процессов десульфурации и модифицирования чугуна.

Соотношение компонентов смеси (маг- нийсодержащий реагент: ферросплав), равное 1:(2 - 4) и использование в ней кремнийсодержащего феросплава установлено расчетным путем и обеспечивает повышение степени усвоения магния. Теория и практика десульфурации и модифицирования чугуна магнийсодержащими реагентами показывает, что степень усвоения магния снижается с увеличением температуры расплава и снижением кремния в нем, поэтому изменением соотношения компонентов смеси достигается требуемый температурный режим ведения процессов десульфурации и модифицирования, а также активность серы в расплаве и диффузия магния в него.

Предел расхода ферромарганца на обработку, равный 0,5 - 1,6% от массы чугуна в ковше, обеспечивает требуемую корректировку содержания марганца в расплаве при любом его начальном содержании и марке применяемого для этой цели ферросплава.

Способ реализуется следующим образом.

При выпуске передельного чугуна из доменной печи в ковш осуществляется ввод крупнофракционного ферромарганца в струю чугуна. Затем ковш с расплавом подается на установку внепечной обработки, где посредством газлифтного реактора осуществляется перемешивание расплава с одновременным вводом в него смеси магнийсодержащего реагента и мелко- фракционного кремнийсодержащего фер росплава. При этом завершается процесс растворения ферромарганца и проводится десульфурация и модифицирование чугуна. Дополнительное газлифтное перемешива- ниё расплава в ковше способствует выравнивают химического состава чугуна по всему объему ковша, удалению графитовой спели и дегазации расплава. В качестве кремнийсодержащего ферросплава, вво- димого в чугун в процессе газлифтного перемешивания расплава, применяют ферросилиций с содержанием кремния не менее 60%.

Магнийсодержащим реагентом может быть гранулированный магний или отходы титаномагниевого производства фракцией 1 - 5 мм и с содержанием активного магния не менее 60%. Транспортирующим газом для смеси и газлифтного перемешивания расплава должен быть инертный газ, например азот.

П р и м е р. На желобе доменной печи в передельный чугун состава, мас.%: С 3,98; Si 0,82; Мп 0,3; S 0,030, вводят ферромарга- нец марки ФМН 60 (содержание марганца 60%) фракцией 5 - 100 мм с расходом 12 кг/т или 1,2% от массы чугуна в ковше. При последующей внепечной обработке в ковш дополнительно вводят ферросилиций марки ФС 65 фракцией 1 - 5 мм в смеси с гранулированным магнием марки МГП-3 (содержание активного магния 93%). Расход компонентов смеси: ФС65 - 5 кг/т, МГП-3 - 1,3 кг/т (соотношение компонентов смеси МГП-3 : ФС65 1:4). Общий расход ферросплавов при обработке 17 кг/т чугуна, из них 29% или 5 кг/т составляют мелко- Фракционные ферросплавы. При продолжительности обработки 9 мин снижение температуры чугуна в ковше, измеренное термопарой погружения до и после обработки, составляют 25°С. Химический анализ проб чугуна, взятых из ковша на разливочной машине, дает следующий со- став чугуна, мас.%: С 3,96; Si 1,14; Мп 1,0; S 0,003; Мдост 0,060.

Расчетные величины степени усвоения ферросплавов и магния составляют соответственно 98 и 70%. Макро- и микро- структура чугуна, отлитого в слитки, характеризуется глобулярной формой графита, отсутствием спели и газовых включений. Механические свойства полученного чугуна соответствуют высокопрочному марки ЧШГ, который можно использовать для отливки изложниц или деталей машиностроения.

В зависимости от исходного состава передельного чугуна, выплавленного в доменной печи, корректировку его химического состава и модифицирование проводят, изменяя расход ферросплавов и магнийсодержащего реагента в предлагаемых пределах. Полученные результаты представлены в таблице.

Из представленных в таблице результатов следует, что предлагаемый способ по сравнению с известным повышает степень использования магния на 20 - 25%, сокращает продолжительность обработки на 10 - 15 мин и снижает потери температуры чугуна до 20- 25°С.

Экономическая эффективность предлагаемого способа может быть рассчитана в сравнении с известной технологией получения высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита (ЧШГ) для отливки изложниц. По данной технологии расход ферросплавов для корректировки химического состава чугуна составляет 18 - 20 кг/т и магния 2 - 2,5 кг/т. Предлагаемый способ позволяет снизить расход ферросплавов и магния соответственно на 6 и 0,7 кг/т. При средней стоимости ферросплавов руб/т и магния Смд 1200 руб/т снижение затрат на обработку составляют ДЗ СфДрф +Смд Ддмд 1,92 руб/т,

где Ддф и AqMg - снижение удельного расхода ферросплавов и магния при обработке, кг/т.

Кроме того, повышение температуры обработанного чугуна способствует снижению литейного брака при отливке изложниц и деталей машиностроения и получению дополнительного эффекта.

Формула изобретения

1. Способ внепечной обработки расплава чугуна в ковше, включающий корректировку его химического состава и модифицирование магнийсодержащими реагентами в процессе газлифтного перемешивания расплава, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения магния, сокращения продолжительности обработки и потерь температуры расплава, перед газлифтным перемешиванием в расплав чугуна вводят ферромарганец фракцией 5-100 мм, в процессе газлифтного перемешивания одновременно с магнийсо- держащим реагентом вводят кремнийсо- держащий ферросплав фракцией 1 - 5 мм при их соотношении Т:(2 - 4), при этом расход кремнийсодержащего ферросплава составляет 10-40% величины общего расхода ферросплавов на обработку.

2. Способ поп.1,отлчающийся тем, что расход ферромарганца составляет 0,5 - 1,6% от массы чугуна в ковше.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке расплавов, и может быть использовано для корректировки химического состава и модифицирования в ковшах доменного передельного чугуна, применяемого для отливки изложниц и деталей машиностроения. Способ включает корректировку химического состава расплава чугуна и модифицирование магнийсодержащими реагентами в процессе газлифтного перемешивания расплава. При этом перед газлифтным перемешиванием в расплав чугуна вводят ферромарганец фракцией 5-100 мм, в процессе газлифтного перемешивания одновременно с магнийсодержащим реагентом вводят кремнийсодержащий ферросплав фракцией 1 - 5 мм при их соотношении 1 :(2 - 4). При этом расход кремнийсодержа- щего ферросплава составляет 10 - 40% величины общего расхода ферросплавов на обработку, а расход ферромарганца равен 0,5- 1,6% от массы чугуна в ковше. Предлагаемый способ позволяет повысить степень усвоения магния в 1,45 - 1,75 раза, сократить длительность обработки расплава в 2,8 - 3,7 раза и снизить потери температуры расплавом на 35 -40°С. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. Ј

Примечание. В числителе содержание элемента до обработки, а знаменателе - после.