Способ получения синтетическогочугуна

О П И С А Н И Е (и) 808537ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСК 1 МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоциалистическинРеспублик(088.8) на делам нэобретеннй в открытий Дата опубликования описания 28.02.81 1 С. П, Суставов, П. П, Мишин, Н, Г. Гладышев н В. П. Саванин Научно-производственное обьеднненне фТулачерметф(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЧУГУНАИзобретение относится к области чер:ной металлургии, а именно к способамобработки жидкого чугуна.В практике производства жедезныкпорошков методом распыления расплаватребуется применение синтетическогочугуна с содержанием таких примесей,как кремний, марганец, фосфор и сераменее 0,010% каждого, н углерода более 3,5%.Известен способ удаления марганцанз жидкого чугуна, при котором в жицкий чугун добавляют РВОй и другиешлакообраэующие материалы, перемешивают ванну азотом, обрабатывая ее вслучае необходимости кислородом дляснижения содержания марганца в чугуне,а подученный шлак используют снова 1.Однако этот способ имеет ниэкуй степень окисления марганца (45-48%), непрецусматривает уцадение серы, фосфора,кремния и вызывает дополнительные затраты на приготовление порошкообраэной окиси железа,2Известен также способ дефосфорацинчугуна, при котором жидкий чугун заливают в ковш или другую емкость, имеющую в цне сопло цдя вдувания инертногогаза, а в боковык стенкак - сопла, состоящие иэ двух концентричных трубок длявдувания кислорода ниже уровня шлака.На поверхность расплава загружаютокислы железа, известь, плавнковый шпат.Из донного сопла подают инертный газ,н иэ боковых сопел - кислород и инертный газ 2,Недостатки способа - высокий раскоддорогостоящего аргона (100 л/мин),низкая степень десульфурацяи чугуна инеобходимость созцания сложной системытранспортировки разлнчнык газов.Известен способ цефосфорации жицкого чугуна перец заливкой его в конвертор, в котором при температуре чугунаниже 1450 С наводят шлак за счет дообавки окислов железа, конвертерногошлака, известняка и извести, выполняющих роль дефосфораторов и окислителей25 35 40 При этом содержание в шлаке СаО должно составлять 0,3 - 3,0 от суммы , Я О+РО 5, а количество шлака - 15- 50% от веса чугуна, Предлагается ис-пользовать плавиковый шпат или соду более 1 5 кг/т чугуна. Расход окислить-, лей должен обеспечивать полное окисле- ние кремния, марганца и фосфора, содер-. жащихсч в чугуне, и менее 1,5% углерода. Подачу оксилитвлей в токе кислородсодержащего газа проводят или через погруженную в жицкий чугун трубу, или на поверхность чугуна. Предусмотрен барботаж чугуна инертным газом. После дефосфорации шлак скачивают Г 3.Основными недостатками этого способа являются относительно высокое содержание фосфора в обработанном чугуне (0,023%), высокий угар углерода ( й 1,5%), кроме того, в способе нв предусматривается возможность десульфурации чугуна, Повышенное содержание фосфора и серы, а также пониженная концентрация углерода в чугуне, получаемом этим способом, не позврляютиспользовать 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, навецение шлака из окислов железа, отработанного сталеплавильного 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 шлака, перец наведением шлака чугун обрабатывают углеродсоцержащими материалами в количестве 17,5 - 60 кг/т чугуна, а после ска- чивания .окислительного шлака, наводят восстановительный шлак в количестве 5-15% от веса чугуна и проводят перемв шивание расплава смесью углекислого газа с порошкообразным углеродсодержащим материалом, взятыми в стехиометрическом соотношении.Термодинамические и кинетические особенности окисления фосфора при высоком содержании углерода в расплаве показывают, что присутствие в расплаве углерода способствует ослаблению свя зей железа с фосфором, повышая коэффициент активности фосфора. 37 4Степень дефосфорации существенно воз 1растает при увеличении содержания угле рода, например при увеличении исходнойконцентрацьи углерода с 4% цо 4,5%,степень дефосфорации возрастает в1,34 раза,Однако при этом происходит такжеокисление углерода в результате реакции взаимодействия углерода с окислами железа шлакового расплава.Учитывая указанные обстоятельства,принимая во внимание то, что предельныйчугун содержит в среднем 4%углерода,необходимо обеспечить максимальноесоцержание углероца в расплаве, прецельные растворимости которого составляютпри температурах 1300 и 1500 С соответственно 4,62 и 5,15%,Установлено, что для обеспечения пре.дельно растворимых концентраций углерода в расплаве требуются дополнительные присадки углеродсодержащего материала, например электродного боя, графита и т, д в чугун в количестве3,5-12 кг/т чугуна при полном усвоении углерода. Установлено, что для увеличения содержания углероца с 4,16%до 4,5% необходимо ввести 15,2 кгуглерода на 1 т чугуна, при этом коэффициент усвоения углерода составляет23%, Поскольку необходимо получениеболее высокого содержания углерода,коэффициент усвоения углерода принимают 20%. Следовательно, цля получения концентраций углерода 4,62 и5,15% требуется ввести в расплав соответственно 1 7,5 и 60 кг/т чугуна (в5 раз больше теоретически нвобходимого 1Углеродсодержащие материалы присаживают на струю чугуна, на цно футероованной емкости или вдувают в чугун спомощью газа,Для получения в синтетическом чугунес 0,010% серы при исходном ее содержании 0,020-0,070% необходимо обеспечить степень двсульфурации 50-85%.Обработка чугуна 5% шлака (известь,плавиковый шпат, шамотный бой, отработанный сталвплавильный шлак) обеспечивает стабильное удаление из него нвменее 50% серы при исходном ее соцержании не более 0,020%. При содержании серыв чугуне 0,070% для обеспечения удаления из него 85% серы количество шлака составляет 15% от веса чугуна.Таким образом, обработка чугуна, содержащего 0,20-0,070% Б и шлака5-15% обеспечивает получение синтети,ческого чугуна с содержанием с 0,010%5.5 808Перемешивание расплава смесью угле,кислого газа с порошкообраэным углеродсодержащим материалом, взятыми встехиометрическом соотношении по уравнению реакции СО, +С - 2 СО, обеспечи- Звает получение восстановительной атмосферы нац расплавом, Наличие восстановительной атмосферы создает наиболее благоприятные условия для протекания реакции десульфурации. 1 ОП р и м е р . В дуговую сталеплавильную печь (ДСП-ЗА) заливают 3 т предель=ного чугуна с температурой 1350 С слеоцующего состава,%: С 4,05; М 11 0,52;51 0,68;5-0,050; Р 0,10,15На поцину печи предварительно загружают 96 кг электроцного боя. После нагрева чугуна до 1400 С и растворенияо4,78% углерода, на поверхность чугуна,сливают 500 кг отработанного конвертерного шлака следующего состава,%:1 РеО 14,28; Ее 05,80; СаО 42,26;1 02 10,80, Кроме этого добавляют150 кг извести и 50 кг железной руды, Затем расплав продувают кислородом 10 мин. При этом шлак самотекомудаляют из печи. По окончании продувкиполучают чугун следующего состава,%1С 3, 60; М и О, 08; Я следьц 0,040;Р 0,008 т с температурой 1480 :. Окис-Зйлительный шлак скачивают полностью. инаводят восстановительный шлак в количестве 300 кг из извести, плавикового;6:1:3. По расплавлении шлаковой смесипроводят перемешивание шлакового и,металлического расплава путем продувкисмесью углекислого газа с порошкообразным электродным боем, взятым в ко 1личестве 0,535 кг/мм СС.40Расплав перемешивают 10 мин, Расход углекислого газа составляет 30 нм/чпри давлении 3,5-4 атм.По окончании обработки чугун имеетследующий состав,%: С 3,62; Мп 0,07;В 1 следы; 8 0,010; Р 0,009. 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 произвоцительность сталеплавильного агрегата.Формула изобретенияСпособ получения синтетического чугуна, включающий его заливку в футеро,ванную емкость, наведение шлака иэ окислов железа, отработанного стелеплавильного шлака, известняка и извести в количестве 15-50% от веса чугуна, разжижение шлака присацками плавикового шпата или соды, подачу кислороцсодержащего газа, окисление примесей, перемешивание расплава газами и скачивание шлака, отличающийся. тем, что, с целью получения чугуна с минимальным содержанием примесей и снижения степени окисления углербца перед наведением шлака чугун обрабатывают углеродсодержащими материалами в количестве 17,5- 60 кг/т чугуна, а после скачивания окислительного шлака наводят восстановительный шлак в количестве 5-15% от веса чугуна и перемешивают расплав смесью углеКислого газа с порошкообразным углеродсодержащии материалом, взятыми в стехиометрическом соотношении.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент Японии % 52-13491,кл. 107 154, 1977. 2. Патент Японии М 51-115219,кл. 10 7 154, 1976. 3. Патент С 1 ИА М 4065297,кл. 75-52, 1977.Составитель А. КондратьевРедактор Е. Дичинская гекред А. Ач Корректор М. ДемчикЗаказ 76/27 Тираж 629 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ЖРаушская наб., ц, 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4