Способ получения синтетическогочугуНА Советский патент 1981 года по МПК C21C1/00 

Изобретение относится к области чёрной металлургии, а именно к способам обработки жидкого чугуна. В практике произвоаства железных: порошков методом распыления расплава требуется применение синтетического чугуна с содержанием таких примесей, как кремний, марганед, фосфор и сера мене§ О,01О% каждого, и углерода более 3,5%. Известен способ удаления марганца ва жидкого чугуна, при котором в жидкий чугун добавляют и другие шлакообразующиё материалы, перемешивают Ьанну азотом , обрабатывая ее в случае необходимости кислородом для снижения содержания марганца в чугуне, а полученный шлак используют снова li Однако этот способ имеет низкуА степень окисления марганца (45-48%), не предусматривает удаление серы, фосфора, кремния и вызьшает дополнительные затраты на приготовление порошкообразной окиси железа. Известен также способ дефосфорации чугуна, при котором жидкий чугун заливают в ковш или другую емкость, имеющую в дне сопло Для вдувания инертного газа, а в боковых стенках - сопла, состоящие из двух концентричных трубок для вдувания кислорода ниже уровня шлака. На поверхность расплава загружают окислы железа, известь, плавиковый шпат. Из донного сопла подают инертный газ, и из боковых сопел - кислород и инертный газ 2. Недостатки способа - высокий расход дорогостоящего аргона (100 л/мин), низкая степень десульфурации чугуна и необходимость создания сложной системы транспортировки различных газов. Известен способ дефосфорации жидкого чугуна перед заливкой его в конвертор, в котором при температуре чугуна ниже 1450 С наводят шлак за счет добавки окислов железа, конвертерного шлака, ипвестняка и извести, выполняю;- щих роль дефос4«)раторов и окислителей 3 При этом содержание в шлаке СаО аопжно сосгавлять 0,3 - 3,0 от сук4мы . Si , а количество шлака - от веса чугуна. Предлагается использовать Плавиковый шпаг шш соду более 15 кг/т чугуна Расход окислитьлей должен обеспечивать поянре окисле,™ ние кремния, марганца и фосфора, содержащикся в чугуне, и менее 1,5% углерода. Подачу оксилителей в токе кислородсодержащего газа проводят или через погруженную в жидкий чугун трубу, или на поверхность чугуна„ Предусмотрен барбогаж чугуна инертным газом. После дефосфорации шлак скачивают ГЗ, Основными недостатками этого способа являются относительно высокое содер жание фосфора в обработанном чугуне (0,023%), высокий угар углерода ( ( 1,5%), кроме того, в способе не предусматривается возможность десульфура- ции чугуна. Повышенное содержание фосфора и серы, а также пониженная концент рация углерода в чугуне, получаемом этим способом, не позврляют использовать его для производства железных порошков методом распыления жидкого металла. Цель изобретения - получение чугуна с минимальным содержанием примесей и снижение степени окисления углерода. Поставленная цель Достигается тем, что в известном способе, включающем заливку чугуна в футерованную емкость, наведение шлака из окислов железа, отработанного сталеплавильного шлака, известняка и извести в количестве 1550% от веса чугуна, разжижение шлака присадками плавикового шпата или соды, подачу кислородсодержащего газа, окисление примесей, перемешивание расплава газами н скачивание шлака, перед наведением шлака чугун обрабатывают угле- родсодержащими материалами в количест ве 17,5 - 60 кг/т чугуна, а после-скачивания окислительного шлака, наводят восстановительный шлак в количестве 5-15% от веса чугуна и проводят перем шивание расплава смесью углекислого газа с порошкообразным углеродсодержащим материаипом, взятыми в стехиометри ческом соотношении, Термодинамические и кинетические особенности окисления фосфора при высо ком содержании углерода в расплаве показывают, что присутствие в расплаве углерода способствует ослаблению связей железа с фосфором, повышая коэффициент активности фосфора. 7 Степень дефосфорации существенно возрастает при увеличении содержания угле-) рода, например при увеличении исходной концентрации углерода с 4% до 4,5%, степень дефосфорации возрастает в 1,34 раза. Однако при этом происходит также окисление углерода в результате реакции взаимодействия углерода с окисла- . ми железа шлакового расплава. Учитывая указанные обстоятельства, принимая во внимание то, что предельный чугун содержит в среднем 4%углерода, необходимо обеспечить максимальное содержание углерода в расплаве, предельные растворимости которого составляют при температурах 130О и 15ОО°С соответственно 4,62 и 5,15%, Установлено, что для обеспечения предельно растворимых, концентраций углерода в расплаве требуются дополнительные присадки углеродсодержащего материала, например эл ектродного боя, графита и т, д,, в чугун в количестве 3,5-12 кг/т чугуна при полном усвоении углерода. Установлено, что для увеличения содержания углерода с 4,16% до 4,5% необходимо ввести 15,2 кг углерода на 1 т чугуна, при этом коэффициент усвоения углерода составляет 23%, Поскольку необходимо получение более высокого содержания углерода, коэффициент усвоения углерода принимают 2О%, Следовательно, для получения концентраций углерода 4,62 и 5,15% требуется ввести в расплав соответственно 17,5 и 6О кГ/т чугуна (в 5 раз больше теоретически необходимого Угяеродсодержащие материалы присаживают на струю чугуна, на дно футерованной емкости или вдувают в чугун с помощью газа. Для получения в синтетическом чугуне i 0,010% серы при исходном ее содержании OjO2O-O,O7O% необходимо обеспечить степень десульфурации 5О-85%, Обработка чугуна 5% шлака (известь, плавиковый шпат, шамотный бой, отработанный сталеплавильный шлак) обеспечивает стабильное удаление из него не менее 5О% серы при исходном ее содержании не более 0,О20%, При содержании серы в чугуне 0,О7О% для обеспечения удаления из него 85% серы количество шлака составляет 1.5% От веса чугуна. Таким образом, обработка чугуна, со- держаш:его 0,20-0,070% 5 и шлака 5-15% обеспечивает получение синтетического чугуна с содержанием i 0,010% 5, Перемешивание расплава смесью угле кислого газа с порошкообразным углероде оце ржа щим материалом, взятыми в стехиометрическом соотношении по уравнению реакции - 2 СО, обеспечивает получение восстановительной атмос.ферм над расплавом. Наличие восстанови тельной атмосферы создает наиболее бла гоприятные условия для протекания реакции цесульфурации. П р и м е р . В дуговую сталеплавил ную печь (ДСП-ЗА) заливают 3 т предел ного чугуна с температурой 1350°С сле дующего состава,%: С 4,05; Mt 0,52;Si 0,68; S-0,05О; Р 0,1О. На подину печи предварительно загружают 96 кг электродного боя. После на рева чу-гуна до и растворения 4,78% углерода, на поверхность чугуна ,сливают 500 кг отработанного конвер|терного шлака следующего состава,%: jFeO 14,28; Pe.,,Oj,5,80; СаО 42,26; |5-i O/jp 1О,80. Кроме этого добавляют 150 кг извести и 5О кг железной руды. Затем расплав продувают кислородом 10 мин. При этом шлак самотеком 1УДаляют из печи. По окончании продувки получают чугун следующего состава,%: |С 3,60; Мп 0,08;5-i следы; S 0,О40; „-, , -, ;Р 0,008, с температурой 1480ПС. OKH длительный шлак скачивают полностью и ТД tf о Va UUnairNO. r. ч. {наводят Восстановительный шлак в количестве ЗОО кг из извести, плавикового шпата и шамотного боя в соотношении |6:1:3. По расплавлении шлаковой смеси проводят перемешивание шлакового и металлического расплава путем продувки |смесью углекислого газа с порошкооб- разным электродным боем, взятым в количестве 0,535 кг/мм CQj. Расплав перемешивают 10 мин. Расход углекислого газа составляет ЗО нм7ч при аавлении 3,5-4 атм. По окончании обработки чугун имеет следующий состав, %: С 3,62; Мп 0,07; s-i следы; S 0,О1О; Р 0,О09. Способ получения синтетического чугуна обеспечивает высокую степень окисления кремния, марганца, фосфора, а также высокую степень десульфурации при относительно невысокой степени окисления углерода, значительно сокращаются затраты на электроэнергию по сравнению с существующим технологическим производством, повышается производительность сталеплавильного агрегата. Формула изобретения Способ получения синтетического чугуна, включающий его заливку в футеро- ; ванную емкость, наведение шлака из окислов железа, отработанного стелеплавиль- ного шлака, известняка и извести в количестве 15-50% от веса чугуна, разжижение шлака присадками плавикового шпата или соды, подачу кислородсодержащего газа, окисление примесей, перемешивание расплава газами и скачивание шла- ка, отличающийся тем, что, с целью получения чугуна с минимальным содержанием примесей и снижения степени окисления углербца, перед наведением шлака чугун обрабатывают углеродсодершлала tyiya. uu{Jauaгывaют углеродсодер- жащими материалами в количестве 17,5/ j bO КГ/Т чугуна, a после скачивания окислительного шлака наводят восстановитель- ный шлак -в количестве 5-15% от веса чугуна и перемешивают расплав смесью углекислого газа с порошкообразным углеродсодержащим материалом, взятыи в стехиометрическом соотношении. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 52-13491, кл. ЮТ 154, 1977. 2.Патент Японии № 51-115219, кл. 1OJ 154, 1976. 3.Патент CUIA № 4065297, л. 75-52, 1977.