Способ внепечной обработки расплава чугуна в ковше

(5)5 С 21 С 1/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение лургии, в частно расплавов, и мож корректировки х фицирования в дельного чугуна,относится к чернои металти к внепечной обработке ет быть использовано для ического состава и моди- вшах доменного переименяемого для отливки еталотке о для оди- ере- ивки оектировки ния синте включаю ередельно его ферро иИзвестны способы ко мического состава и получ ского литейного чугуна выплавку в доменной печи гуна и последующий ввод в щие о чу- пла(21) 4815211/02(71) Донецкий политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 523141, кл. С 21 С 1/00, 1975.Авторское свидетельство СССРМ 1435610, кл. С 21 С 1/02, 1986,(54) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИРАСПЛАВА ЧУГУНА В КОВШЕ Изобретение относится к черной м лургии, в частности к внепечной обра расплавов, и может быть использован корректировки химического состава и фицирования в ковшах доменного дельного чугуна, применяемого для от изложниц и деталей машиностроения изложниц и деталей машиностроения, Способ включает корректировку химического состава расплава чугуна и модифицирование магнийсодержащими реагентами в процессе гаэлифтного 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 кремнийсодержащего ферросплава составляет 10 - 40% величины общего расхода ферросплавов на обработку, а расход ферромарганца равен 0,5-1,6 ф 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. вов 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 засчет 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 магнийсодержащим реагентом и продувку инертным газом, реализуемый с помощью гаэлифтного реактора.Недостатком известного способа является низкая степень использования магний- содержащего реагента, продолжительное время обработки и потери температуры расплава, связанные с ней, которые при вводе большого количества ферросплавов достигают 60 - 80 С, что в дальнейшем приводит к ухудшению разливаемости чугуна и снижению качества отливок.Целью изобретения является повышение степени использования магнийсодержащего реагента, сокращение времени обработки и потерь температуры расплава,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки расплава чугуна в ковше, включающему корректировку его химического состава ферросплавами, модифицирование магнийсодержащим реагентом и продувку инертным газом в процессе газлифтного перемешивания расплава, в него перед газлифтным перемешиванием вводят ферромарганец фракцией 5 - 100 мм в количестве 0,5 - 1,6 фот массы чугуна в ковше, в процессе же газлифтного перемешивания одновременно с магнийсодержащим реагентом вводят кремнийсодержащий ферросплав фракцией 1 - 5 мм при их соотношении 1:(2 - 4), при этом расход кремнийсодержащего ферросплава составляет 10-40 фвеличины 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 расплавоми в процессе газлифтного перемешивания, является оптимальным, поскольку способствует быстрому и полному их усвоению. Ввод ферро 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сплава 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 выносятся 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 (магнийсодержащий 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 фот 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 пода5 10 спели и дегазации расплава. В качествекремнийсодержащего ферросплава, вводимого в чугун в процессе газлифтного пе 40 45 ется на установку внепечной обработки, где посредством газлифтного реактора осуществляется перемешивание расплава с одновременным вводом в него смеси магнийсодержащего реагента и мелкофракционного кремнийсодержащего фер. росплава, При этом завершается процесс растворения ферромарганца и проводится десульфурация и модифицирование чугуна, Дополнительное газлифтное перемешивание расплава в ковше способствует выравнивают химического состава чугуна по всему объему ковша, удалению графитовой ремешивания 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, 9 0,82; Мп 0,3; Я 0,030, вводят ферромарганец 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(содержание активного магния 93%). Расход компонентов смеси: ФС 65 - 5 кг/т, МГП- 1,3 кг/т (соотношение компонентов смеси МГП: ФС 65 = 1;4). О.бщий расход ферросплавов при обработке 17 кг/т чугуна, из них 29% или 5 кг/т составляют мелкофракционные 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 состав чугуна, мас.%: С 3,96; 91,14; Мп 1,0; 8 0,003; Мдост 0,060Расчетные 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 мар 20 25 30 35 ки ЧШГ, который можно испольэовать 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.Иэ 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 ОС.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 Сф=180 руб/т и магния Смя = 1200 руб/т снижение затрат на обработку составляютЛЗ - Сф Ь цф + Смя Ьцм - 1,92 руб/т,где Ьцф и Ьцмя - 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 гаэлифтного перемешивания расплава, отл ича ю щи й с я тем, что, с целью повышения степени усвоения магния, сокращения продолжительности обработки и потерь температуры расплава, перед гаэлифтным 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 рас1724696 2. Способ по п.1, о т л ч а ю щ и й с я тем,что расход ферромарганца составляет 0,5 -1,670 от массы чугуна в ковше. ход кремнийсодержащего ферросплава составляет 10-40 величины общего расходаферросплавов на обработку,Степень усво Соотноые- длитель" ние ЛГПность об :ФС 65 е работки, С снеси мин Потеритемпература, С Г Расход Ферросплавов и реа-. гента, кгlт чугуне,ыас.Оение, 2 Содервание в Способ лассачугунав ковве, т ф ррослпаеов Общий ФНИ 60 ФС 611 ГП-Д ф/спл Франц франц фракинм нм мме Предлагаемый1 76 Оз 30 Оз 020 -98 70 . 251 б" 0 бОЗ 0 И 9 ф 3 э 2.1-5Известныд е Ф Щ1ее Ф О р и м е ч а н и е. О числителе содермание эленента до обработки, в знаменателе - после. 30 40 45 50 Составитель Н, КосторнойРедактор И, Дербак Техред М.Моргентал Корректор Н, Ревская Заказ 1151 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 4 78 5 75 6 76 78