Способ переплава легковесной металлошихты Советский патент 1979 года по МПК C21C5/52 

1

Изобретение относится к методам получения легированных шихтовых слитков путем переплава в электродуговых печах легковесной 1леталлошихты, главным образом стружки и мелкофракционных металло-абразивных отходов - продуктов абразивной обработки слитков и заготовок из легированных сталей и сплавов.

Легковесную металлошихту из-за малой ее плотности переплавляют, как правило, с подвалками, причем она ,при переплаве значительно угорает (1

Переплав стружки легированной стали в злектродуговых печах сопровождается значительным угаром ее, составляющим около 6% и более, что связано, главным образом, с окислением ее кислородом воздуха, контактирующего с разогретой стружкой в рабочем пространстве печи в процессе переплава.

Переработкамелкофракционных металло-абразивных отходов легированны сталей связана с извлечением из них только Ni и СО 2J, остальные дефицитные легирующие элементы (например W, V, Мо, Сг) не извлекаются и сбрасываются в отвал вместе с отходами переработки.

Наличие абразивного материала в мелкофракционных металло-абразивных отходах, имеющего температуру плавления свыше 2000 С, не позволяет простым переплавом отходов в электродуговой печи полностью расплавить при обычных температурах сталеварения, равных 1600-1700°С,в связи с образованием при этом тугоплавкой шлакометаллической массы, не выходящей из печи.

Известен способ получения легированной стальной заготовки, по которому металло-абразивные отходы подвергаSют предварительной магнитной сепарации с целью отделения тугоплавкой абразивной части отходов от металлической, и затем отделенную металлическую часть переплавляют в шихтовые

0 слитки 3.

Однако для осуществления магнитной сепарации отходов требуется применение дополнительного оборудования.

Известен способ выплавки шихтовой

5 болванки в электропечах, который может служить прототипом предлагаемого решения 4J.

По данному способу в шихту вводят металло-абразиБные отходы, производят окислительный период плавки со скачиванием шлака, причем перед скачиванием металлический расплав перегревают на 150-250с выше температуры плавления шихты и вьщерживавдт при этой температуре 10-40 мин, При этом окисляются Si, Мп, Сг, Fe в отходах. Полученные окислы разбавляют тугоплавкую шлакометаллическую массу и снижают температуру ее плавления, а перегрев металла на 150-250 с выше температуры ее плавления позволяет уменьшить вязкость шлака и увеличить извлечение легирующих элементов из шихты. Однако необходимость проведения окислительного периода плавки и опер ции скачивания шлака, а также значительный перегрев металла, составля ющий 150-250°С выше температуры пла ления металлошихты увеличивают время плавки и снижают стойкость футеровки печи. Кроме этого, по данному способу окисляются легирующие элементы (Мп, Сг и др.) и железо, что не позволяет рационально использовать для перепла металло-абразивные отходы дорогостоящих нержавеющих быстрорежущих ст лей и сплавов, содержащих дефицитные легирующие элементы. Цель изобретения - разработка спо соба переплава в электродуговых печа легковесной металлошихты, состоящей из стружки и мелкофракционных метал ло-лбразивных отходов и содержащей дефицитные легирующие элементы (Сг, Ni, W, V, Mo, Со),позволяющего устранить вышеуказанные недостатки известных способов и получать легированные шихтовые слитки с высоким и практически полным извлечением вс легирующих элементов и железа в про цессе переплава, а также снизить общий угар металлошихты. Поставленная цель достигается те что в электродуговую сталеплавильну печь загружают стружку легированных сталей и сплавов по мере ее пропла ления и совместно с последней порци стружки первой завалки и каждой последующей подвалки равномерным слое на поверхность отдельной заваленной стружки вводят смесь, состоящую из мелкофракционных металло-абразивны отходов легированных сталей и сплав флюсующего реагента и раскислителя, взятых в весовом соотношении 1: :(0,2-0,5):(0,03-0,07), в количеств 15-20% от общей массы заваленной ст ружки. При этом удельный расход смеси сохраняется постоянным на еди ницу массы свежезаваленной стружки. После проплавления всей массы заваленной в печь шихты полученный расплав металла перегревают на 60- 100с выше температуры плавления металлошихты и вьвдерживают при этой температуре 5-10 мин. В качестве флюсующего реагента ри переправе вольфрамсодержащей ихты используют магнезит, песок шамот, а при переплаве легированной еталлошихты, не содержащей вольфам, флюсующим реагентом служит изесть или известняк. В качестве раскислителя применяют 5 или 65%-ный феррорилиций. Пример. Для получения легированных ишхтовых слитков, например, группы Б-26, используют стружку группы Б-26, содержащую 17-20% Сг и 8-13% Ni , остальное железо и примеси и мелкофракционные металло-абразивные отходы, содержащие 50% металла, группы Б-26, остальное абразивный материал в виде корунда (де о ) и 5-7% масел и эмульсии. В электродуговую сталеплавильную печь с магнезитовой футеровкой загружают вначале стружку и в конце завалки совместно с последней порцией закаливаемой грейфером стружки вводят равномерным слоем смесь, состоящую из мелкофракционных металлоабразивных отходов (120 кг/т), извести (50 кг/т) и дробленного до фракции 0-30 мм 45%-ного ферросицилия (6 кг/т). Если масса .стружки первой завалки составляет 10 т, то указанную смесь берут в количестве 120-10 + 50-10 + 6-10 1760 кг. Печь закрывают сводом, опускают электроды и начинают вести процесс проплавления шихты. После проплавления завалки производят первую подвалку следующим образом. Загружают в печь стружку и затем с последней порцией подваленной стружки вводят равномерным слоем смесь, состоящую из мелкофракционных металло-абразивных отходов (120 кг/т), извести (50 кг/т) и ферросицилия (б кг/т). Если масса стружки первой подвалки составила, например, 5т, то указанную смесь берут в количестве 120/5 + 50-5 + 6-5 t 880 кг. После проплавления первой подвалки производят вторую подвалку в таком же порядке и составе, что и на первой и т.д. После наплавления в печи требуемой массы металла полученный расплав перегревают на 60100 С выше температуры плавления металлошихты. При необходимости производят окончательное раскисление металла и шлака обычным способом. После выдержки расплава в перегретом состоянии в течение 5-10 мин металл сливают в ковш для разливки в легированные шихтовые слитки. При использовании для переплава вольфрамсодержащей шихты, например, стружки из мелкофракционных металлоабразивных отходов быстрорежущих сталей в качестве флюсующего реагента используют песок и магнезит или шамот и магнезит и процесс переплава

производят в таком же порядке, как и в воЕиеприведенном примере.

Как показали промышленные испытания, такой способ переплава легковесной металлошихты, имеющий огромную поверхность контакта с газовой и шлаковой фазами в рабочем пространстве печи, позволяет снизить общий vrap. стружки на 25% (с 6-12 до 4,59,0%) и уменьшить угар легирующих элементов. Например, при переплаве стружки группы Б-26 содержание хрома в готовом металле увеличивается в среднем с 16,20 до 17,9%, а при переплаве стружки быстрорежущей стали содержание вольфрама в готовом металле увеличивается в среднем с 5,65 до 6,53%. Кроме этого, при переплаве легковесной металлошихты по предложенному способу полностью извлекаются в металлический расплав все легирующие элементы и железо из мелкофракционных металло-абразивных отходов легированных сталей. При этом не требуется проводить окислительный период плавки, скачивать шлак и перегревать расплав на 150-250°С. Это дополнительно позволяет сократить длительность плавки и увеличить стойкость футеровки печи.

Достигнутый положительный эффект объясняется тем, что мелкофракционные металло-абразивные отходы в смеси с флюсующим реагентом и раскислитлем при указанном порядке и количестве введения их в печь и совместном переплаве их со стружкой при расплавлении образуют легкоплавкой шлак, в котором легко осаждается металлическая составляющая отходов, и интенсивно вьщеляющийся из них восстановительный газ.

Образующийся жидкоподвижный шлак на различных горизонтах плавящейся шихты растекается по поверхности стружки и образующемуся металлическому расплаву, защищая разогретую стружку и расплав металла от контакта с кислородом воздуха. Выделяющийс же восстановительный газ при плавлении отходов дополнительно создает вокруг плавящейся стружки защитную

среду, уменьшающую доступ кислорода воздуха к разогретой стружке.

Формула изобретения

Способ переплава легковесной металлошихты на легированные шихтовые слитки в электродуговых печах, включающий порционную загрузку стружки и мелкофракционных металлЪ-абразив- ных отходов легированных сталей и

0 сплавов, флюсующего реагента и раскислителя, расплавление шихты и доводку расплава по температуре, о т л ич ающи йс я тем, что, с целью уменьшения угара стружки и увеличе5ния степени извлечения легирующих элементов из отходов, отходы, флюсующий реагент и раскислитель смешивают в весовом соотношении сосответственно 1:(О,2-0,5):(0,03-0,07) и

0 вводят в печь равномерным слоем на поверхность стружки совместно с последней порцией вводимой в печь стружки первой завалки и каждой последующей подвалки в количестве 15-

5 20% от общей массы заваленной стружки и с одинаковым удельным расходом на единицу массы свежезаваленной стружки, и после проплавления всей массы заваленной в печь шихты полу0ченный расплав металла перегревают на 60-ЮО С выше температуры плавления металлошихты и выдерживают при этой температуре 5-10 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1. Месяц В.М. и др. Переплав стружки легированных сталей и сплавов в слое синтетического шлака. Сб. трудов .ВНИИПавтомета Вторичные

М. , металлургия черные металлы

0

1971, вып. 4,с.69.

2.Кудинов Д.Ф. Ильин Н.И. Исследование по окусованию и использованию мелкофракционных металлоотходов. Сб. трудов ВНИИПвтормета Вторич5ные черные металлы , 1974, вып. 1, с. 82-85.

3.Авторское свидетельство

№ 342918, кл. С 21 С 5/52, 1969.

4.Авторское свидетельство

357235, кл. С 21 С 5/32, 1972.