Способ дефосфорации металла

(21) 3983 (22) 03. (46) 07.0 (71) Доне ии инстиРадчен 8 Р нач /Рконфн) ь 0(М)аза и во ССС 1962. в молекуле в о ат мов водо ержащего ие фосфо аботки,198ТАЛЛА газа,а в ме родс держ ле о- с ц э Рко ле до к металсфорации ассовое оотнош:1. 1 иебла ГвЯ да и азота рави ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ тут(57) Изобретение относитслургии, в частности к деф металлов и сплавов, Цель изобретения- удешевление процесса и повышение степени дефосфорации, Металл продувают азотом и природным газом, которые пропускают через полый электрод. Между ним и металлом поддерживают электрическую дугу. Расход газов определяют по формулам Я=9-12/и 10 = (9-12) 0и/280, гдерасходы водородсодержашего газота соответственно, м /т,Эис130863 ЬН - " ЛМ%, Н.,Изобретение относится к металлургии, в частности к дефосфорации металлов и сплавов.Цель изобретения - удешевление процесса и повышение степени дефосфорации металла,При продувке металла азотоводородной смесью происходит взаимодействие водорода газовой фазы с фосфором, растворенным в жидком металле с образованием фосфила (РН), На степень протекания реакции оказывает влияние активность фосфора в металле. Известно, что азот повышает активность фос фора в металле, причем концентрация азота в зоне взаимодействия металл газ значительно превышает концентрацию азота в объеме металла, что создает благоприятные условия для уда-ления фосфора из металла, Активирование подаваемых газов в электрическом разряде способствует ускорению их растворения в металле в концентрациях, превышающих равновесные. 25Экспериментальным путем установлено, что максимальный эффект дефосфорации металла достигается при соотношении (массовом) азота и водорода в газовой смеси, равном 1:1. независимо от вида применяемого водородсодержащего газа. При больших концентрациях водорода падает содержание РН в отходящих газах при возрастании содержания в них Н, что свидетельст вует о наличии кинетических ограничений, а именно лимитирующим звеном является подвод фосфора к поверхности пузырька, т,е, в данном случае в металл подается избыточное количество щ 0 водорода, превышающее необходимое для образования РНз, а значит, имеет место непроизводительный расход газа. Кроме того, снижение при этом количестве подаваемого азота отрицательно д 5 сказывается на прямом ходе реакции дефосфорации, Снижение содержания водорода в подаваемой смеси ведет к замедлению процесса дефосфорации и неоправданно большому расходу азота (вместе с повышенным его содержанием в конце продувки в металле).Формулы для расчета расхода газов получены путем обработки результатов опытных продувок смесями Н- И ;СН- ф Н 0 -. устанавливают слабую зависймость рекомендуемого расхода водородосодержащего газа от его вида при учете количества в нем водорода 5 2коэффициентом 1/п (где и - число атомов водорода в молекуле газа). Расход азота устанавливают из расчета массового соотношенияазота и водорода в смеси 1;1 при известном расходе водорода. ЛогариФм отношения начального содержания фосфора к конечному наилучшим образом отражает объективную закономерность - возрастание расхода газа, необходимого для понижения, например на 1%, содержания фосфора в металле при снижении исходной концентрации фосфора в металле,П р и м е р, В печи Таммана в графитовом тигле расплавляют чугун с содержанием фосфора 0,11%. Чугун продувают азотом и природным газом, которые пропускают через графитовую трубку, между концом которой и металлом поддерживается электрическая дуга, Расход газов определяют по формулам, Для природного газа принимают и=4 (СН), конечное содержание фосФора 0,005%.По ходу продувок измеряют концентрацию свободного водорода в отходящих газах и общее их количество, а далее рассчитывают общее количество выделившегося водорода и степень его использования; где Н - количество введенного вметалл водорода (пересчетс природного газа), м /т3Н , - количество непрореагировавшего водорода, м /т9.(все при н/у),Результаты опытных плавок приведены в таблице,Продувки 1-5 проводят с различными расходами природного газа и азота, причем расход азота жестко определяется по получению массового соотношения водорода и азота в смеси 1:1. Наилучшие результаты получают на продувках 1-3. На них получена заданная конечная концентрация фосфора в металле (0,005%) и высокая степень использования водорода (б 1-83%), На продувке 4 количество подаваемой смеси явно недостаточно, поэтому степень дефосфорации металла резко уменьшается. Этот вариант не может быть рекомендован, несмотря на высокую степень использования водорода (82%), Продувка 5 характеризуется завышенным рас35 4 Формула изобретения 13086 Способ дефосфорации металла, вклю", чающий продувку металла азотоводородным газом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью удешевления процесса и повышения степени дефосфорации, металл продувают предварительно активированными в электрическом разряде азотом и водородсодержащим газом, при этом массовое соотношение азота и водорода составляет 1:1, а расход газов определяют по формулам9- 12 Рнацн) и; Рконе ,- расходы водородсодержащего газа и азотасоответственно, м /т,п - число атомов водородав молекуле водородсодержащего газафРц,Р,- содержание фосфора вметалле до и после обработки. ЫН1003 Расход, м т Соотношение Р ц .газовой смеси 7 шН : шЛ, расходгаза,м /т конфакт., Ж Ррасцкон 7 Продувка водород- содержаего газа азота 0,11 3,02 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 3,52 0,11 4,03 0,11 0,11 5,03 0,11 3,52с 0,11 3,52 0,5:1 0,11 0,005 4,7 3:14 0,11(Известный способ) ходом газа и низкой степенью использования водорода (517) при достижении тех же результатов (Р =0,005 Ж), что на продувках 1-5, На продувках 6 и 7 количество подаваемого азота рассчитывают из другого массового соотношения водорода к азоту (1;0,5 и 0,5:1), Продувка 6 характеризуется меньшими по сравнению с продувками 1-3 степенями дефосфорации и использования 10 водорода, На продувке 7 получают высокую степень использования водорода (887) при низком эффекте дефосфорации, что объясняется низким содержанием водорода в продувочной смеси, 15 Продувки 8 и 9 проводят известным способом - в качестве газа используют аммиак. Отмечается низкая степень (по сравнению с продувками 1-3) дефосфорации чугуна наряду с высоким 20 содержанием водорода в отходящих газах, что связано со слабым протеканием реакции ввиду малости концентрации водорода в газовом пузырьке. Содержание фосфора в металле, равное 0,005 Х, получено только после увеличения расхода газа до 19 м /т.э 0(н) и(н) 280 0,39 0,005 61 3,41 0,52 0,005 83 4,04 0,69 0,005 79 4,72 0,12 0,060 82 1,80 1 08 0 005 51 6 11 0,26 0,006 49 3,78 0,03 0,058 88 4,45 О 0,011 37 4,7